Yggi's Kosmos

Eine Reise durch Raum, Zeit & die Welt der Videospiele

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Unter Space Debris versteht man von den Menschen produzierte und in den Weltraum gebrachte Objekte, die keinen Nutzen mehr haben oder außer Kontrolle geraten sind - sog. Weltraumschrott.

 

 

Von diesem Weltraummüll gibt es Abermillionen an kleinen Teilchen im Erdorbit.

 

 

Welche Gefahren durch diese Teilchen für die Raumfahrt bestehen, werden wir in diesem Beitrag behandeln. Der Sternenheini wünscht euch viel Spaß beim Betrachten dieses Videos!

 

 

 

 


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Inter-, extra-, intra- und andere Vorsilben werden vorzugsweise eingesetzt, wenn man mit Fachtermini in den Wissenschaften um sich schmeißt und kleinere Variationen des Geschriebenen, beispielsweise in einer Hausarbeit, anstellen möchte. So ist etwa die Literatur des Mittelalters intermedial, da sie nicht nur die Schriftlichkeit bediente, sondern auch die mündliche Nacherzählung z.B. einer Legende; in der Biologie wird zwischen der in- und ex vitro Fertilisation unterschieden, die Befruchtung einer weiblichen Eizelle inner- oder außerhalb eines Glases, während man vor allem in kommunizierten Naturwissenschaften (in Magazinen oder Vorträgen) das Wort extra- und inter- verwendet, um Forschungsergebnisse, die man in Form von Zahlen vorliegen hat, dem Leser oder Zuhörer verständlich zu präsentieren.

 

 

Sehen wir einmal davon ab, dass Fremdwörter die deutsche Sprache und den Wissenschaftsbetrieb in Good old Germany drangsalieren und konzentrieren uns auf den Teil, den sie zu um- und beschreiben suchen. In der Astronomie ist, wie eingangs in aller Ausführlichkeit erwähnt, der Terminus des interstellaren/interplanetaren Mediums üblich. Damit beschrieben wird der Raum, der sich zwischen den Sternen und /oder den Planeten ausdehnt. Sehen wir das Wort ‚Medium‘ in dieser Bezeichnung, denken wir sofort an etwas Stoffliches, z.B. eine Flüssigkeit. Bei diesem Medium aber handelt es sich nur im entferntesten Sinne um eines, denn bekanntlich ist der Raum ein semantisch solcher, also ein leerer Ort. Dieser leere Ort ist aber nicht wirklich komplett leer: Astronomen haben herausgefunden, dass zum Beispiel im interstellaren Medium – dem Raum also zwischen zwei Sternen, etwa unserer Sonne und dem nächstgelegenen Stern, Alpha Centauri – Gasmoleküle vorhanden sind. Pro Kubikmeter gibt es allerdings nur ein einziges Molekül/Atom, sodass die gesamte Menge der Gasmoleküle im interstellaren Medium in der Milchstraße kaum von Belang ist.

 

 

Ungleich höher ist die Dichte im interplanetaren Medium, dem Raum zwischen den Planeten in einem Sonnensystem: Hier befindet sich ein Gasmolekül pro Kubikzentimeter. Dies betrifft aber nur den leeren Raum und keinen Himmelskörper: würden wir eine durchschnittliche Dichte annehmen im gesamten Sonnensystem messen, wäre diese reichlich höher, da wir die Planeten, Monde, die Asteroiden und Kometen sowie die Sonne dazu rechnen müssten.

 

 

Alles ist eins: Planeten wie die sog. "Supererde" Gliese und ihre Sonne haben eines mit uns gemeinsam: Sie sind über das interstellare Medium mit uns verbunden. Nur durch den Raum zwischen den Sternen könnten wir dorthin reisen.

 

Doch unterscheidet sich die Zusammensetzung des interplanetaren Mediums nur minimal von dem des interstellaren: Im Sonnensystem ist der „leere“ Raum zwischen der Sonne, den Kometen, Planeten und Monden durch die von unserem Zentralgestirn ausgehenden Sonnenwinde bestimmt. Dieser stetige Teilchenstrom ist kaum sichtbar, macht sich auf der Erde aber als Polarlicht bemerkbar. Der Sonnenwind besteht aus elektrisch geladenen Teilchen, die bis zu einer bestimmten Entfernung geweht werden.

 

 

Die schon vor Jahrzehnten auf eine Mission ohne Rückkehr geschickte Raumsonde Voyager wird diese Grenze bald erreichen. Voyager ist schon weit hinter dem Pluto und allen uns bekannten größeren Himmelskörpern und wird die sog. Heliopause – die Region, in dem der Sonnenwind und damit auch das interplanetare Medium aufhören – erreichen. Inwiefern dies von Belang ist, weiß der Autor dieses Textes nicht, doch ergibt sich der Wissenschaft die Möglichkeit, die Zusammensetzung des interstellaren Mediums zu analysieren, sofern Voyager bis dahin noch funktioniert; da die Sonde auf Sparflamme läuft und die Kälte des Raumes ihr schwer zusetzt, weiß man nicht, wie lange und wie gut das verlängerte Auge der Menschheit noch funktionieren wird.

 

 

Und welchen Sinn hat es, über das Nichts zu schreiben? Ich bin mir sicher, nach diesem Text denkt sich der eine oder andere Leser: „Wieso hat er nicht über ein anderes Objekt im Universum geschrieben, wieso verfasst er ausgerechnet einen Text über das interstellare Medium?“

 

 

Nun, die Frage ist ganz einfach. Im interstellaren Medium, bzw. im interplanetaren, da sind wir, die Menschen, die auf einem kleinen Planeten namens Erde ihr kurzes Dasein fristen. Das interstellare Medium ist so unvorstellbar gigantisch, riesig, so numinos wie nichts anderes im Kosmos. Jeder noch so große rote Riesenstern verblasst gegen die Größe dieses todschwarzen Raumes und schrumpft zu einem kleinen Punkt, der sein Dasein diesem Medium, auf das Weiteste getrennt von den anderen Objekten, die seine Existenz beenden könnten, verdankt. Das Universum, so wie wir es kennen, erhält seine scheinbare Unendlichkeit erst durch den leeren Raum, der sich unermesslich in alle Richtungen, vielleicht auch in alle Dimensionen, ausdehnt. Dieser Raum verleiht dem Kosmos sein Antlitz, er isoliert seine Objekte in einem durchdringlichen unendlichen Nichts und behandelt alle gleich, ob Stern oder Planet.

 

 

 

Lichtpartikel, die das menschliche Auge oder das Teleskop erreichen, werden als Sterne, Nebel und Galaxien wahrgenommen. Durch sie können wir in eine Vergangenheit blicken, die oft Jahrmillionen zurückliegt. Dieses Licht sagt so Vieles aus, und hauptsächlich erfahren wie durch das Leuchten der fernen Sterne die wahren Ausmaße des Universums. Sie machen den Kosmos sichtbar, doch enthüllen sie auch das gigantische Nichts, das sie umgibt.

 

 

Doch erst wenn wir dieses Nichts erfassen, wenn wir uns ein Universum vorstellen, in dem die einzelnen Himmelskörper so unendlich weit voneinander entfernt sind, dann wird uns klar, welche Ausmaße der Kosmos wirklich hat. Im Kosmos ist, bis auf ein paar Ausnahmen, nichts nahe beieinander, und nur ab und zu trifft man eine Galaxie, nur um zu entdecken, dass selbst in dieser die Entfernungen so groß sind, dass niemals ein Lebewesen sein Habitat wird verlassen und zu einem anderen Stern reisen können.

 

 

Diese traurige, melancholische Aussicht und Erkenntnis beendet unsere kühnen Entdeckerträume. Die Menschheit, die schon die Erde und das Sonnensystem erkundigt hat, wird niemals weiter kommen als über eine bestimmte Grenze. Wir sind verdammt, in unserer eigenen Einsamkeit unser Dasein zu beenden. Ein Wimpernschlag des Universums ist ein ganzes Menschenleben, und zehntausend Wimpernschläge später ist die Rasse der Humanoiden ausgelöscht, ohne das wir verstehen, wie und warum. Doch vergewissern wir uns, dass diese Wimpernschläge für das Universum sehr kurz, für das Leben auf der Erde doch so lange sind, stimmt das optimistisch. Wir, die wir uns haben, die auf einem Himmelskörper voller überquellender Lebensfreude, Hoffnung und Schönheit leben, sind nur oberflächlich einsam – in unserem Herzen wissen wir, dass wir einander haben, und das ist so viel mehr wert als alles andere auf der Welt oder im unendlichen Universum.


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Es gibt kleine und große Strukturen. Im kosmischen Maßstab sind Sonnensysteme oder Sternenhaufen winzig. Selbst kleinere Galaxien (die Magellanschen Wolken etwa) oder Sternensammlungen wie die Milchstraße verblassen und sind nur noch als winzige Lichtpunkte wahrnehmbar, würden wir uns immer weiter von unserer Heimat entfernen und jene Strukturen betrachten, die wir als Galaxien- oder sogar Superhaufen kennen.

 

 

Galaxienhaufen sind gravitativ aneinander gebundene Galaxien, die als Gruppe betrachtet werden können. Sie beinhalten teilweise nur eine Handvoll an Galaxien. Größere Haufen "beinhalten" mitunter hunderte bis tausende von Sterneninseln. Wenn wir nun daran denken, dass es Millionen solcher Haufen im Kosmos gibt und sie sich alle zu größeren, spinnenwebenartigen Strukturen sammeln, würde solches Bild rauskommen:

 

 



Wir hatten es bereits im letzten Blog, ich weiß: Würde man ein Gesamtbild des Kosmos aufnehmen, bekämen wir ein solches Bild. Auffällig ist, dass sich die Galaxienhaufen und Superhaufen zu diesen synapsenartigen Strukturen verbinden und den gesamten Kosmos durchziehen. Doch sollte man nicht denken, dass diese überall sind: Zwischen ihnen befinden sich sog. Voids, gigantische Hohlräume mit mehreren Mio. Lichtjahren Ausdehnung. Die beste Bezeichnung dieser Leerräume wäre wohl das NICHTS.

 

 

Galaxienhaufen haben die Eigenschaft, dass ihre "Bestandteile", die Galaxien, gravitativ aneinander gebunden sind und sich aufeinander zubewegen. Meist befindet sich in der "Mitte" eines solchen Haufens eine große elliptische Galaxie mit ausreichender Masse, auf welche die anderen Galaxien zudriften (gleichwohl bewegt sich die massereichste auch auf die anderen zu).

 

Auch unsere Milchtsraße ist Teil eines Galaxienhaufens, der sich aus verschiedenen größeren Galaxien zusammensetzt (Andromeda und Milchstraße sind zwei von insgesamt 12 Galaxien des Haufens). Dieser Haufen wiedeurm bewegt sich mit 600 Kilometer in der Sekunde auf den sog. Virgo-Superhaufen zu. Virgo ist nun derart riesig, dass bis zu 100 Galaxienhaufen auf einen gemeinsamen Punkt zudriften. Denk man nun daran, dass jeder dieser Haufen aus zehn bis hundert Galaxien besteht, sind die Ausmaße dieses Superhaufens wahrhaft gigantisch.

 

 

 

Betrachtet man einen solchen Haufen aus großer Entfernung, werden die Anzahl der Galaxien, die sich in ihm befinden, und auch seine Ausmaße deutlich. Hier ist etwa NGC 2218 zu sehen: Dieser Galaxien-Superhaufen befindet sich in über 200 Mio. Lichtjahren Entfernung und misst etwa 10 Mio. Lichtjahre in der Ausdehnung.

 

 

Insgesamt bildet sich, wenn wir an Galaxienhaufen und Superhaufen, nun folgendes Bild des Universums: Galaxien sind nicht gleichmäßig im Raum verteilt. Sie verbinden sich in Galaxienhaufen  und Superhaufen, welche sich wiederum zu Filamenten in schaumartigen Gebilden im Kosmos sammeln. Zwischen ihnen befinden sich die Voids, Leerräume geringer Galaxiendichte. Entstanden sind diese Dichteschwankungen schon am Anfang des Urknalls.

 

Diese Dichteschwankungen sind messbar, wenn wir die kosmische Hintergrundstahlung mit einem Radioteleskop betrachten (das Rauschen eines Fernsehers, wenn kein Programm empfangen wird, ist übrigens die kosmische Hintergrundstrahlung). Es offenbaren sich Räume geringerer und größerer Dichte. Nun war es am Anfang so, dass die Dichteschwankungen relativ klein waren. Je weiter sich der Kosmos dann ausbreitete und je mehr Zeit verstrich, desto ausgeprägter wurden jene Regionen, wo anfangs eine größere Dichte herrschte. Gemäß den Gesetzen der Gravitation zogen sie mehr Materie an als andere Gebiete, sodass die heutigen Strukturen entstanden.

 

 

 

Galaxienhaufen werden in Klassen eingeteilt. Befindet sich z.B. nur eine einzige Galaxie im Mittelpunkt, auf die viele kleinere Galaxien zustreben, kommt der Haufen in die cD-Klasse. Sitzen zwei Galaxien in der Mitte, wird er in Kategorie B eingeordnet. Die Grenzen werden schwammiger, wenn man sich zwischen C, I, L und F entscheiden muss.

 

 

Natürlich sind die Übergänge zwischen den Bezeichnungen Galaxienhaufen oder Superhaufen fließend. Wichtig ist zu betonen, dass jeder Galaxienhaufen irgendwann in ferner Zukunft zu einer einzigen Riesengalaxie wird. Große Galaxien verleiben sich kleinere Galaxien ein und werden so immer massereicher; durch diese Massenzuwachs sind jene Galaxien, die wir heute kennen, erst zu solchen geworden. Auch unsere Milchstraße und die Andromeda-Galaxie werden irgendwann einmal Teil eines größeren Systems sein.

 

Das ist sozusagen das Schicksal des Universums: Zwar breitet sich der Kosmos mit beschleunigter Expansion aus, doch werden die bestehenden Strukturen an einzelnen Punkten immer massereicher. Selbst Superhaufen werden in ferner Zukunft nur eine einzige riesige Sternenansammlung sein. Das Schicksal des großen Raumes ist also nicht, bis in alle Ewigkeit hinein mit leuchtenden Sternen und Galaxien gefüllt zu sein, sondern irgendwann metaphorisch den lichtlosen und schwarzen Kältetod zu sterben.


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Astronomie auszuüben bedeutet seit der von Albert Einstein, Oppenheimer, Heißenberg, Hubble und Co. vorangebrachten wissenschaftlichen Revolution zu Beginn des 20. Jahrhunderts, Voraussagen treffen zu können. So sagte Einstein mit seiner berühmten Gleichung schon die Existenz schwarzer Löcher voraus, lange bevor sie entdeckt wurden (obgleich er niemals an deren Existenz glaubte). Die kosmische Hintergrundstrahlung ist ein eben solcher Kandidat: Von den meisten Wissenschaftlern erwartet und schließlich von zwei Installateuren entdeckt ist sie ein Beispiel, wie die Physik und die Astronomie im Speziellen von Vorhersehbarkeit lebt.

 

Eine ähnliche Vorhersehung mit anschließender Entdeckung ist nun ebenfalls geschehen: Lange war es fraglich und zugleich wurde es stark vermutet, dass einzelne Planeten um Doppelsternsysteme, von denen es in unserer Milchstraße faktisch wimmelt, ihre Bahnen ziehen. Nun wurde mit den hochmodernen Teleskopen unserer Tage ein Planet in einem fremden Sternensystem dabei beobachtet, wie er die Ebene seiner zweier Heimatsterne passierte.

 

 

 

Mit solchen Teleskopen, die zu 90% aus Spenden finanziert werden, betreibt das SETI-Institute vor allem Forschung im Bereich der Radioastronomie.

 

 

Man mag hier von einem Zufall reden, oder von einem Wunder, doch ist das nichts anderes als die Anwendung einer mathematischen Wahrscheinlichkeit und der Eingrenzung des Suchfeldes auf bestimmte Objekte, welche die Astronomen, die das Keppler-Teleskop steuerten, ihren Blick auf ein Doppelsternsystem lenken ließ. Ausgerechnet das belächelte SETI-Institute entdeckte nun jenes Szenario, das sich in Science Fiction-Werken so großer Beliebtheit erfreut: Ein Planet wird von zwei Sonnen beleuchtet.

 

Das als Kepler-16 bekannte Sternsystem gehört dabei zu jenen 155.000 Sternen am Himmel, die von Teleskop systematisch nach Helligkeitsschwankungen überwacht werden. Ein solches Vorgehen ist auch notwendig, denn durch 'Zufall' kann man keine Exoplaneten entdecken: Nur durch den vorübergehenden Helligkeitsabfall (man muss sich das vorstellen wie eine ganz, ganz kleine Sonnenfinsternis: Passiert der 'Mond' (bzw. der Exoplanet) den Stern, ist eine Veränderung der Helligkeit messbar) seiner zwei Sterne konnte der Planet nachgewiesen werden.

 

Beide Sterne sind kleiner als unsere Sonne: Der kleinere von beiden besitzt gerade mal 20% unserer Sonnenmasse, während der größere 69% besitzt. Beide umkreisen sich innerhalb von 49 Tagen. Als man nun entdeckte, dass irgendein unbekanntes Objekt einen Helligkeitsabfall von 1,6 % verursachte (was angesichts der Masse des Planeten von der Größe des Saturn bei diesen kleinen Sternen durchaus logisch ist). Zum Vergleich: Würde unserer Sonne aus eben jener Entfernung beobachtet, wie wir Kepler-16 beobachten, hätte der Saturn bei gleicher Entfernung zur Sonne wie der unbekannte Planet zum Doppelstern einen Abfall der Helligkeit um 0,02 Prozent verursacht.

 

 

 

Der größere Stern, Kepler-a, 'tanzt' zusammen mit Kepler-b, dem kleinen roten Objekt. Um diese beiden kreist der saturnähnliche Planet. Er ist so nahe an den beiden Sternen, dass er fast schon ein heißer Jupiter ist, also ein Gasplanet, der aufgrund der Nähe zu seinem Stern unglaublicher Hitze ausgesetzt ist.

 


Eine weitere Frage, die die Astronomen am SETI-Institute beschäftigte, ist die Stabilität der Planetenbahn. Nachdem sie eine Simulation laufen ließen entdeckten sie, dass die Umlaufbahn des Planeten um seinen Doppelstern relativ stabil ist und sich nur alle 2-3 Mio. Jahre verändert. Insgesamt kamen die Astronomen auf ein Alter des Sternsystems von 3 Mrd. Jahren. Dass der Planet noch nicht 'herausgekegelt' wurde oder gar von dem Doppelstern verschluckt, zeigt, wie akkurat die Umlaufbahn des saturngroßen Objekts sein muss.


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Wenn Menschen in die Midlife-Crisis gelangen versuchen sie, etwas in ihrem Leben zu ändern, um den Übergang von der ‚Mitte des Lebens’ zum Alter hormonell kompensieren zu können. Sie widmen sich gänzlich neuen Dingen, und es ist keine Seltenheit, dass sie Hobbys ausüben oder Ansichten haben, die sie vorher nicht besaßen.

 

 

Das Alter ist nicht nur eine Erscheinung des Lebens auf Erden – alles im Universum, sogar die ganz großen Dinge, muss sich irgendwann dem unweigerlichen Verfall beugen und vergehen.

 

 

So ist es nicht verwunderlich, dass neben Sternen, die nach dem Ende ihrer Lebenszeit als Leichen in der Milchstraße in Form von Neutronensternen, schwarzen Löchern, weißen Zwergen oder hart getrockneten Riesendiamanten ihr Dasein fristen, auch unsere eigene Galaxie sich dem Zahn der Zeit beugen und ihrer finalen Lebenszeit stellen muss.

 

 

Kurz gesagt: Die Milchstraße befindet sich in einer Midlife-Crisis.

 

 

 

Es ist wahrhaft erhaben, diese Ansammlung von Sternen zu betrachten. In ferner, ferner Zukunft wird das vitale Blau jedoch in ein alterndes rot übergehen, bis schließlich die letzten Sterne erlischen und nur noch die Dunkelheit herrscnt.

 

 

Der Beinahe-Rentner war über 5 Mrd. Jahre lang ein Kind, und 8 Mrd. Jahre dauerte das Erwachsenenalter einer Galaxie, die nachweislich Kannibalismus betreibt, ihren Nachwuchs (die Sterne und die Planeten und das riesige schwarze Loch in ihrem Kern) aber stets mit aller Liebe und Zuneigung fütterte – so waren stets genug Sonnen da, um den dunklen Fresser im Inneren zu sättigen, und genug Nebel, um die Geburt von Protosternen einzuleiten.

 

 

Letzteres hat nachweislich dazu geführt, auf einem kleinen, an seinen Stern durch Gravitation gebundenen Himmelskörper Leben entstehen zu lassen, das nun Gedanken darüber anstellt, wie es mit dem zukünftigen Rentner verfahren soll.

 

 

Oder, wie der Rentner mit ihnen verfährt: Denn was sind wir schon im galaktischen Maßstab, wenn nicht weniger als ein Staubpartikel in einem Meer von seinesgleichen?

 

 

Die Galaxis ist weder männlich noch weiblich, denn sie gebiert aus sich selbst heraus – doch die blühenden, mit Nachwus gesegneten Zeiten scheinen vorbei zu sein: Während in der Milchstraße noch vor 5 Mrd. Jahren im Durchschnitt 15-20 neue Sterne pro Jahr entstanden, sind es heute höchstens nur zwei an der Zahl. Dieser Geburtenrückgang hat seine Ursache darin, dass heute deutlich weniger Gas zur Verfügung steht als früher.

 

 

 

Derart prachtvoll ist der Anblick der Milchstraße in der Realität zwar nicht, doch liefert er eine Ahnung dessen, in was wir uns wirklich befinden.

 

 

Freies Gas in der Milchstraße ist unabdingbar für die Sternengeburt: Wenn eine Wolke in sich zusammenfällt, weil sie das thermal-gravitative Gleichgewicht verliert, zieht sie sich zusammen und nach Mio. von Jahren entsteht ein winziger Protostern, der von dem immer noch existierendem Gas genährt wird, wie es ein Säugetier mit dem ungeborenen Nachwuchs macht.

 

 

Wenn nun aber keine neuen Sterne mehr entstehen und die restlichen über die nächsten Mrd. Jahre hinweg vergehen, wird eine Galaxie zu einem leuchtarmen Ort – zwar ist die Milchstraße noch nicht davon betroffen, doch zeigen sich in ihr schon erste Alterserscheinungen.

 

 

Bereits beobachtete Galaxien im Rentnerstadium sind erscheinen rötlich, und nun haben Astronomen in einem kleinen Seitenarm von Saggitarius eben jene Alterserscheinung entdeckt, die ihr Äquivalent in den ersten 100 grauen Haaren auf dem Kopf eines Menschen hat.

 

 

Doch vielleicht macht man sich zu früh Gedanken über den Tod der Milchstraße: Wie eine Frischzellenkur für einen Menschen könnte der in wenigen Mrd. Jahren stattfindende Zusammenstoß der Milchstraße mit der Andromeda-Galaxie wirken, wenn sich diese beiden Sternensysteme mit ihren gigantischen Massen vereinigen – die neue daraus entstehende Galaxie wird unglaublich produktiv sein und ‚wie in alten Zeiten’ fleißig Sterne generieren.

 

 

Zum. für ein paar Mio. Jahre, bevor auch sie sich dem Verfall übergibt und in ihr nur noch ein einziger Stern leuchtet, ein melancholisches Abbild einer einst prachtvollen leuchtenden Ära.
 


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Sternbilder sind oft nur mit großer Imagination das, als was wir sie bezeichnen; niemand erkennt auf den ersten Blick den Jäger Orion mit Schild und Schwert oder den Großen Wagen.

Dennoch, hat man Kenntnisse über diese im Altertum von Ptolemäus bezeichneten Himmelslinien, kann man sehr leicht navigieren und benötigt keinen Kompass oder ein Navi zur Hilfe. Da dies in heutigen Zeiten von mit Schildern zugekleisterten Straßen und mobiler Navigation nicht mehr notwendig ist, geht das Wissen um die Sternbilder mehr und mehr verloren.

Für einen Astronomen machen sie jedoch die Orientierung am Himmel erheblich leichter.

Angenommen, jemand entdeckte einen Kometen: Er sendet die Daten an ein Observatorium und schreibt auf seine Berechnungen "1 Bogensekunde neben Sirius im Großen Hund". Auch wenn uns das nichts sagt, so hat dieser imaginär Amateur-Astronom soeben den hellsten Stern, den wir am Himmel sehen können, mit Namen benannt: Sirius, der Hundsstern.

 

Ein Doppelstern-System in unmittelbarer Nachbarschaft

Sirius ist etwa doppelt so groß wie unsere Sonne, aber in unserer unmittelbaren stellaren Nachbarschaft. Er ist nördlich des Sternbildes Großer Hund zu sehen.

Eine Besonderheit, die eigentlich gar eine ist, besitzt Sirius: Um ihn kreist ein weiterer Stern. Diese beiden Partner bilden ein Doppelsternsystem, nämlich Sirius A und Sirius B.

Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems: In mehr als 100 AE Entfernung - d.h. 15 Mrd. km - umkreist Sirius den weißen Hauptreihenstern, Sirius A.

 

Während Sirius A mit 1,7facher Sonnenmasse ein weißer Stern der Hauptreihe ist, auf der sich auch die Sonne befindet, hat sein Begleiter Sirius B eine völlig andere Beschaffung: Dieser ist ein Weißer Zwergestern und mehr als 10.000 mal leuchtschwächer als sein großer Begleiter.

Der kleine Stern hat sein Leben bereits hinter sich und muss ähnlich groß gewesen sein wie Sirius, vermutlich jedoch viel massereicher; es ist anzunehmen, dass er eine höhere Masse hatte und schneller ausbrannte. Man vermutet, dass das vor 100 Mio. Jahren entstanden ist.

 

Ein junges Sternsystem

Beide Sterne entstanden vor 240 Mio. Jahren. Sirius B hatte einst die fünffache Masse und blähte sich nach wenigen Mio. Jahren zu einem Roten Riesen auf. Nachdem er den kompletten Brennstoff verbrauchte und seine Hüllen in den Weltraum hinauspustete, kühlt er seitdem als Weißer Zwerg langsam aus.

Dies geschah zu Zeiten, als an eine Herrschaft der Säugetiere auf Erden noch nicht zu denken war; damals waren noch die Dinosaurier am Herrschen. Damals war Sirius B der hellste Stern am Nachthimmel; welche urzeitlichen Tiere haben sich wohl an diesem Stern orientiert?

Sirius B ist jetzt so groß wie die Erde, aber mehr als 1 Mio. mal so schwer wie sie.

 

Sirius A und B sind also gleich alt, auch wenn Sirius A wesentlich länger lebt, da er weniger Masse hat. Doch auch er wird noch vor unserer Sonne sterben, da seine Masse so hoch ist.

Der Metallgehalt von Sirius A ist aus bislang noch nicht bekannten Gründen extrem hoch: Hat der Rote Riese, der damals sein Partner war, ihm in seinen letzten Atemzügen eine Portion Metalle injiziert? Möglich ist diese Vorstellung.

Sirius ist etwa 8,6 Lichtjahre von der Ede entfernt und damit einer der nächsten Sterne. Diese Nähe ist auch ein Grund für seine Helligkeit: Wäre er nur doppelt so weit entfernt, wäre er nicht der hellste Stern - man hätte gar Probleme, ihn zu erkennen.

So stellt man sich die Bahnen der zwei Sterne vor: Sirius B umkreist seinen Partner in einer sehr elliptischen Bahn. Immer, wenn er seinem Partner näher kommt, beschleunigt er, nur um am Periphel, dem Ort seiner größten Entfernung von A, wieder abgebremst zu werden.

 

Rechts oben ist Sirius in einer Teleskopaufnahme zu erkennen.

 

Man sollte nun allerdings nicht vergessen, dass Doppel- oder gar Dreifachsternsysteme eher die Regel denn die Ausnahme sind. Tatsächlich ist ein Großteil der Sternsysteme in unserer Milchstraße mit zwei oder mehr Sternen gesegnet. Wieder einmal haben wir also Glück, denn hätte unsere Sonne einen leuchtenden Begleiter gehabt, gäbe es keine Gesteinsplaneten und wir könnten uns keine Gedanken über andere Sternsysteme machen.


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Sterne Sirius Doppelstern Yggi's Kosmos


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Sternbilder sind oft nur mit großer Imagination das, als was wir sie bezeichnen; niemand erkennt auf dne ersten Blick den Jäger Orion mit Schild und Schwert oder den Großen Wagen.

Dennoch, hat man Kenntnisse über diese im Altertum von Ptolemäus bezeichneten Himmelslinien, kann man sehr leicht navigieren und benötigt keinen Kompass oder ein Navi zur Hilfe. Da dies in heutigen Zeiten von mit Schildern zugekleisterten Straßen und mobiler Navigation nicht mehr notwendig ist, geht das Wissen um die Sternbilder mehr und mehr verloren.

Für einen Astronomen machen sie jedoch die Orientierung am Himmel erheblich leichter.

Angenommen, jemand entdeckte einen Kometen: Er sendet die Daten an ein Observatorium und schreibt auf seine Berechnungen "1 Bogensekunde neben Sirius im Großen Hund". Auch wenn das uns nicht sagt, so hat dieser imaginär Amateur-Astronom soeben den hellsten Stern, den wir am Himmel sehen können, mit Namen benannt: Sirius, der Hundsstern.

 

Ein Doppelstern-System in unmittelbarer Nachbarschaft

Sirius ist etwa doppelt so groß wie unsere Sonne, aber in unserer unmittelbaren stellaren Nachbarschaft. Er ist nördlich des Sternbildes Großer Hund zu sehen.

Eine Besonderheit, die eigentlich gar eine ist, besitzt Sirius: Um ihn kreist ein weiterer Stern. Diese beiden Partner bilden ein Doppelsternsystem, nämlich Sirius A und Sirius B.

Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems: In mehr als 100 AE Entfernung - d.h. 15 Mrd. km - umkreist Sirius den weißen Hauptreihenstern, Sirius A.

 

Während Sirius A mit 1,7facher Sonnenmasse ein weißer Stern der Hauptreihe ist, auf der sich auch die Sonne befindet, hat sein Begleiter Sirius B eine völlig andere Beschaffung: Dieser ist ein Weißer Zwergestern und mehr als 10.000 mal leuchtschwächer als sein großer Begleiter.

Der kleine Stern hat sein Leben bereits hinter sich und muss ähnlich groß gewesen sein wie Sirius, vermutlich jedoch viel massereicher; es ist anzunehmen, dass er eine höhere Masse hatte und schneller ausbrannte. Man vermutet, dass das vor 100 Mio. Jahren entstanden ist.

 

Ein junges Sternsystem

Beide Sterne entstanden vor 240 Mio. Jahren. Sirius B hatte einst die fünffache Masse und blähte sich nach wenigen Mio. Jahren zu einem Roten Riesen auf. Nachdem er den kompletten Brennstoff verbrauchte und seine Hüllen in den Weltraum hinauspustete, kühlt er seitdem als Weißer Zwerg langsam aus.

Dies geschah zu Zeiten, als an eine Herrschaft der Säugetiere auf Erden noch nicht zu denken war; damals waren noch die Dinosaurier am Herrschen. Damals war Sirius B der hellste Stern am Nachthimmel; welche urzeitlichen Tiere haben sich wohl an diesem Stern orientiert?

Sirius B ist jetzt so groß wie die Erde, aber mehr als 1 Mio. mal so schwer wie sie.

 

Sirius A und B sind also gleich alt, auch wenn Sirius A wesentlich länger lebt, da er weniger Masse hat. Doch auch er wird noch vor unserer Sonne sterben, da seine Masse so hoch ist.

Der Metallgehalt von Sirius A ist aus bislang noch nicht bekannten Gründen extrem hoch: Hat der Rote Riese, der damals sein Partner war, ihm in seinen letzten Atemzügen eine Portion Metalle injiziert? Möglich ist diese Vorstellung.

Sirius ist etwa 8,6 Lichtjahre von der Ede entfernt und damit einer der nächsten Sterne. Diese Nähe ist auch ein Grund für seine Helligkeit: Wäre er nur doppelt so weit entfernt, wäre er nicht der hellste Stern - man hätte gar Probleme, ihn zu erkennen.

So stellt man sich die Bahnen der zwei Sterne vor: Sirius B umkreist seinen Partner in einer sehr elliptischen Bahn. Immer, wenn er seinem Partner näher kommt, beschleunigt er, nur um am Periphel, dem Ort seiner größten Entfernung von A, wieder abgebremst zu werden.

 

Rechts oben ist Sirius in einer Teleskopaufnahme zu erkennen.

 

Man sollte nun allerdings nicht vergessen, dass Doppel- oder gar Dreifachsternsysteme eher die Regel denn die Ausnahme sind. Tatsächlich ist ein Großteil der Sternsysteme in unserer Milchstraße mit zwei oder mehr Sternen gesegnet. Wieder einmal haben wir also Glück, denn hätte unsere Sonne einen leuchtenden Begleiter gehabt, gäbe es keine Gesteinsplaneten und wir könnten uns keine Gedanken über andere Sternsysteme machen.


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Mit Hilfe eines Spektrographen (Instrument, dass bestimmte chemische Stoffe nachweisen kann) des La Silla-Teleskops hat man nun nachgewiesen, dass um den Stern HD 10180 mindestens fünf Planeten kreisen.

Dies ist etwas Besonders, denn bislang waren die meisten extrasolaren Planeten, die man seit ein paar Jahrzehnten entdeckt, sog. heiße Jupiter – Gasgiganten in mehrfacher Jupiter-Ausführung, die sehr eng um ihren Heimatstern kreisen.

So stellt man sich das System um den Stern vor (Ansicht eines Künstlers).


Das schon länger beobachtete System wurde nun ebenfalls mit dem La Silla-Spektographen überprüft – zur Überraschung der Astronomen ließen sich mindestens fünf Planeten nachweisen, alle in regelmäßigen Abständen voneinander ähnlich der Titius-Bode-Reihe in unserem Sonnensystem; diese besagt, dass Planeten, je weiter sie von der Sonne entfernt sind, einen regelmäßig größer werdenden Abstand besitzen – ohne diese Reihe würden Planeten wie Erde oder Mars von Gasgiganten aus dem Sonnensystem gekegelt.

Mit Hilfe des Spektographen, der den Namen HARPS trägt, konnte ein Bewegungsmuster nachgewiesen werden, für das mindestens fünf Planeten in Neptungröße verantwortlich sind – derzeit ist man auf der Jagd nach den kleineren, denn wie die Astronomen meinten, habe man noch wesentlich mehr Quellen gefunden, die bis jetzt noch nicht identifiziert werden konnten.
Um die Planeten nachzuweisen, hat man 190 Einzelaufnahmen des Systems in mehrwöchigem Abstand gemacht.

So glauben die Wissenschaftler in La Silla auch, dass es zwei weitere Planeten gibt: Bei einem handelt es sich vermutlich um einen Saturn-großen Planeten mit 65 Erdmassen, während die andere Welt mit 1,4 Erdmassen der kleinste bisher nachgewiesene Planet in einem extrasolaren Systemsein könnte – gleichzeitig wäre das auch ein Planet, der der Erde vermutlich sehr ähnlich wäre, der allerdings nur 3 Mio. km von seinem Heimatstern entfernt und vermutlich eine Hitzehölle wie Merkur ist.

Die Planeten, so bemerkten die Forscher, würden auf kreisrunden Bahnen um HD 10180 kreisen – wie in unserem Sonnensystem.

Der Stern ist sehr gut am Himmel zu sehn (hier ist er nur hervorgehoben).


Dass das etwas Besonderes ist, braucht man wohl nicht zu sagen: Das entdeckte Planetensystem ist mit Ausnahme unseres Sonnensystems erst das 15. entdeckte mit einer derart hohen Anzahl von Planeten.

HD 10180 ist ein sehr metallreicher Stern und ca. 128 Lichtjahre von uns entfernt. Er besitzt in etwa die 1,1fache Sonnenmasse und gehört zur Sternenkategorie der Gelben Zwerge. Insgesamt umkreisen ihn mindestens fünf Planeten.


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Wenn ich die Frage beantworten müsste, welches wissenschaftliche Instrument ich am nützlichsten finde (im Sinne eines reinen Erkenntnisgewinns, nicht im Alltag), dann antworte ich eindeutig mit dem Hubble Space Telescope.

Die subjektiv 'schönsten' Hubble-Bilder hatten wir wenige Einträge zuvor - hier und jetzt möchte ich mich darauf konzentrieren, Supernovae vorzustellen.

Was Supernovae sind, brauche ich wohl nicht mehr zu erklären, doch folgende Bilder mit der Prämisse zeigen, dass jede Supernova individuell ist.

 

Wie ein Ring legt sich die Materie um folgende Sternexplosion, der Supernova 1987A:

Die ovale Mitte, in welcher sich ein Neutronenstern gebildet hat, ist umgeben von einem blass-lila leuchtenden Ring - dieser Ring ist einer der vielen Druckwellen, die bei der Explosion vom Stern ausgehen. Außerhalb des Rings sieht man die zweite Druckwelle, einen feinen Nebel - aus der ersten und zweiten Druckwelle schießen zwei hochenergetische Materiejets, die wegen des starken Magnetfelds (vermutlich ist das Magnetfeld dieser Supernova eine Milliarde mal stärker als das der Sonne) an den Polen herausschießen und sich dabei lichtjahreweit im Raum verteilen.

An den Jets befinden sich zwei leuchtende 'Punkte' - hier findet vermutlich Kernfusion statt und Sterne bilden sich schon nach den wenigen Jahrhunderten, die diese Explosion auf dem Buckel hat.

Ein anderes Bild der gleichen Supernova erhalten wir, wenn wir sie in einem anderen Frequenzbereich beobachten:

Hier ist gar zu sehen, wie die zwei Jets ringförmig wegen des starken Magnetfelds gebogen werden und wieder zum Zentrum zurückgelenkt werden.

 

In einer der Magellanschen Wolken, Satelliten-Galaxien unserer Milchstraße, ist etwa folgende zu sehen:

Inmitten einer mit natürlichen Farben kaum zu sehenden Staubwolke befindet sich ein unsymmetrischer Sternenüberrest, der als Supernova STScl-2005-15 bekannt wurde. Diese etwas in die Länge gezogene Explosion ist nicht so dick - vermutlich lenkt das Magnetfeld die übrig gebliebene Materie in diese Richtung.

Generell sind Magnetfelder von Sternen, die als Supernova vergehen, gigantisch, jedoch aber immer unterschiedlich. Das ist der Grund, wegen dem es zu den unterschiedlichsten Formationen nach einer solchen Explosion kommt.

 

In der Milchstraße und auch in anderen Galaxien gibt es lang- und kurzlebige Sterne. Kurzlebige Sterne haben eine Existenzzeit von teilweise nur wenigen hundert Mio. Jahren.

Dann gibt es da noch die sog. Wolf-Rayet-Sterne, welche echte Monster sind: Sie besitzen die 15-25fache Sonnenmasse und explodieren nicht einfach in einer Supernova. Sie reißt es mittels einer Hypernova auseinander.

Diese gewaltigen Explosionen, die 1.000fach energetischer sind als normale Supernovae, bilde ein Schwarzes Loch aus, dass die umliegende Sternenmaterie aufsaugt, Jets erzeugt, die an die übrig gebliebenen Hüllen des Sterns prallen und dabei Energie erzeugen, die abseits jeglicher rationalen Vorstellungskraft liegt.

Solche Explosionen kann man wohl nur mit dem Wort Inferno umschreiben; die Gammastrahlen, die bei einem solchen Ausbruch entstehen, sind derart hart, dass sie Leben in einem Umkreis von 1.000 Lichtjahren komplett bis auf das kleinste Molekül vernichten würden.

 

Ganz farbenfroh ist die Supernova SN1572, die in besagtem Jahr 1572 beobachtet wurde:

In einem Radius von 8 Lichtjahren hat sich ein bunt schillernder Nebel ausgebreitet, in welchem sich bereits neue Sterne bilden (rechte Seite, Mitte). Am Rand der Explosion ist ein blauer Kreis zu sehen, der die erste Druckwelle darstellt; in der Mitte, wie fast immer, ein mit vielleicht 30 km großer Neutronenstern oder ein schwarzes Loch - man weiß es nicht.

 

Die bereits gezeigten Bilder stellen sehr junge Supernovae da - doch was ist mit jenen, die schon sehr alt sind und fast verblasst?


Rötlich, wie ein Krebs aussehend, hat sich die Sternenmaterie dieser Supernova über dutzende Lichtjahre ausgebreitet. Man kann hier nicht mehr messen, wo das Zentrum dieser Explosion ist, da sich die Gaswolke höchst asymmetrisch ausgebreitet hat.

 

Wir sehen also, dass diese Explosionen, die wir so theatralisch, wie es anscheinend nur ging, mit einem 'Super' vor der 'Nova' bezeichnen konnten, höchst unterschiedlich auftreten und niemals gleich aussehen - das macht den Kosmos nur noch interessanter!


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Antares, der Riese im Sternbild Skorpion

 

Eines der hellsten Objekte in unserer stellaren Nachbarschaft ist der rote Riesenstern Antares im Sternbild Skorpion.

Der Stern ist im wahrsten Sinne des Wortes ein Gigant: Mit einem Durchmesser von 1.144 Mio. km ist er über 1.000 mal größer und 10.000 mal heller als die Sonne. Ein maßstabsgerechter Größenvergleich würde in etwa so aussehen:

An die Stelle der Sonne gesetzt, würde er den Orbit des Mars überspannen und bis zum Asteroidengürtel reichen. Zum besseren Vergleich ist auch Arcturus zu sehen, ein Stern der orange-gelben Zwergklasse, der ca. 15 mal größer als die Sonne ist.

Antares 'schlägt' die Sonne damit um Längen.



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