Sternengeschichten

... und kein Ende in Sicht! Am 24. Juni 2022 erscheint Folge 500 der Sternengeschichten. Zu diesem Anlass gibt es eine kleine Spezialfolge in der ich mit Holger Klein über die Astronomie und den Podcast geplaudert habe. Am 24. Juni 2022 feiern wir die 500. Folge der Sternengeschichten außerdem und zwar in Wien, auf der Arenawiese im Prater, ab 17 Uhr. Kommt gerne und bringt auch gerne was mit. Mehr Infos gibt es hier. Wer den Podcast finanziell unterstützen möchte, kann das hier tun: Mit PayPal, Patreon oder Steady.

Käfer, die zum Himmel starren 500 Folgen Sternengeschichten Am 24. Juni 2022 feiern wir die 500. Folge der Sternengeschichten. In Wien, auf der Arenawiese im Prater, ab 17 Uhr. Kommt gerne und bringt auch gerne was mit. Mehr Infos gibt es hier. Sternengeschichten Folge 499: Das astronomische Wissen der Tiere Am Himmel gibt es jede Menge Tiere. Ich habe schon oft von den Sternbildern erzählt und viele davon sind nach Tieren benannt. Löwe, Wasserschlange, Eidechse, Adler - dort oben findet man alles. In Folge 336 der Sternengeschichten habe ich auch von den vielen Tieren erzählt, die wir Menschen ins All geschickt haben und das, ohne das wir gefragt haben, ob sie das auch wollen. Aber heute soll es nicht um raumfahrende Tiere gehen und auch nicht um mythologische Kreaturen in unseren Himmelssagen. Sondern um echte Tiere und das, was sie über den Himmel wissen. Tiere, so wie so gut wie alle anderen Lebewesen, sind natürlich in der Lage, grundlegende astrononomische Phänomene wahrzunehmen. Sie kennen die Rhythmen von Licht und Dunkelheit, von Tag und Nacht. Manche orientieren sich an den Mondphasen und wenn eine Sonnenfinsternis stattfindet, kann man durchaus beobachten, wie viele Tiere sich auf einmal so verhalten, wie sie es sonst nur tun, wenn es Nacht wird. Aber auch wenn der Wechsel von Tag zu Nacht oder der Wechsel zwischen Neu- und Vollmond durchaus astronomische Phänomene sind, würden wir das wahrscheinlich nicht als "astronomisches Wissen" bezeichnen. Dass Tiere die wechselnde Helligkeit ihrer Umgebung wahrnehmen können, muss nicht zwingend etwas damit zu tun haben, dass sie Sonne, Mond und andere Himmelskörper erkennen. Was sehen Tiere, wenn sie zum Himmel schauen? Mit Sicherheit nicht das, was wir sehen. Beziehungsweise sehen sie, wenn sie etwas sehen, vermutlich etwas, das sehr ähnlich aussieht wie das, was wir sehen. Jede Menge helle Punkte an einem dunklen Himmel. Aber für uns ist dieser Anblick so gut wie immer mit dem Wissen verbunden, dass es sich um Sterne handelt; weit entfernte leuchtende Kugeln aus heißem Gas die in einem unvorstellbar großen und leeren All existieren. Dieses Wissen haben die Tiere mit Sicherheit nicht. Aber das muss ja nicht heißen, dass die vielen hellen Punkte für sie keine Rolle spielen. Und tatsächlich gibt es einige Tiere, die durchaus in der Lage sind, den Himmel auf eine Art wahrzunehmen, die überraschend ist. Nehmen wir zum Beispiel den Afrikanischen Mistkäfer. Der macht das, was Mistkäfer halt so machen: Er sammelt den Kot anderer Tiere und rollt daraus große Kugeln. Davon ernähren sie sich und diese aus ihrer Sicht riesigen Kugeln müssen sie in ihre unterirdischen Brutkammern rollen. Das macht man idealerweise auf direktem Weg, denn wer weiß, von was man selbst gefressen wird, wenn man als kleiner Käfer zu lange durch die Gegend marschiert. Die Mistkäfer sind nachtaktiv und da ist es dunkel. Wie also finden die Tiere den direkten und geraden Weg nach Hause? Denn das tun sie, egal ob zum Beispiel gerade ein Vollmond alles hell erleuchtet oder nicht. Aber was kann so ein Käfer in dunkler Nacht sonst noch zur Orientierung benutzen? Die Sterne? Aber wie soll ein Käfer das Licht einzelner Sterne wahrnehmen? Man hat das in Experimenten untersucht: Man hat Käfer in eine Art Arena gesetzt und geschaut, wie schnell sie es von der Mitte bis zum Rand geschafft haben. Je gerader ihr Weg, desto schneller sind sie natürlich. War der Himmel bedeckt, dann sind sie mehr oder weniger ziellos durch die Gegend marschiert. War der Himmel sternenklar, waren sie schnurstracks am Ziel. Hat man den Käfern aber kleine Kappen aufgesetzt, die sie daran gehindert haben die Sterne zu sehen, war die Orientierung wieder weg. Um zu prüfen, was die Käfer genau sehen, wenn sie zum Sternenhimmel schauen, hat man das Experiment in einem Planetarium wiederholt. Wurden da nur Sterne an den künstlichen Himmel projiziert, fanden sie keinen geraden Weg. Aber wenn man auf die Sterne verzichtet hat und ihnen stattdessen das Band der Milchstraße an der Kuppel zeigte, konnten sie die korrekte Richtung finden. Die Mistkäfer sind also tatsächlich in der Lage, die Milchstraße zu erkennen und sich daran zu orientieren! Es sind aber nicht nur Käfer, die sich am Himmel orientieren. Schon 1970 hat der Biologe Stephen Emlen ein paar Indigofinken in ein Planetarium gebracht. Er wollte wissen, wie diese Zugvögel ihren Weg finden. Dazu hat er sie in drei Gruppen geteilt. Die erste Gruppe musste im Labor bleiben wo sie den Himmel gar nicht sehen konnte. Gruppe zwei kam nachts ins Planetarium wo sie eine Simulation des realen Nachthimmels sehen konnte. Gruppe drei durfte auch ins Planetarium, bekam aber einen Himmel zu sehen, bei dem der Himmelsnordpol nicht dort liegt, wo er sich tatsächlich befindet, nämlich beim Polarstern, sondern beim hellen Stern Beteigeuze. Gruppe zwei der Vögel sah also einen Himmel, bei dem sich im Laufe der Nacht alle Sterne um den Polarstern herum bewegen, so wie das auch in echt passiert. Für Gruppe drei hat sich der Himmel aber um Beteigeuze herum gedreht. Jetzt hat Stephen Emlen nur noch warten müssen, bis die Vögel sich auf den Weg gemacht haben. Er hat sie natürlich nicht tatsächlich losfliegen lassen, immerhin wollte er ja noch weiterforschen. Aber mit speziellen Instrumenten konnte er aufzeichnen, in welche Richtung sie losstarten wollten. Die Vögel der ersten Gruppe - die aus dem Labor - hat keine Ahnung gehabt wo es hingehen soll. Die sind einfach zufällig in irgendeine Richtung gestartet. Gruppe zwei, die, die den echten Nachthimmel gesehen hatte, haben sich dagegen zielstrebig in Richtung Süden aufgemacht. Und Gruppe drei, die mit dem falschen Himmel? Die sind exakt dahin geflogen, wo Süden wäre, wenn Beteigeuze genau im Norden ist! Die Indigofinken können also tatsächlich die Sterne nicht nur sehen, sondern auch erkennen, dass sie sich im Laufe der Nacht um einen Punkt herum bewegen und nutzen dann diesen Punkt - der am echten Himmel der Polarstern ist - für ihre Orientierung. Die Indigofinken machen das freiwillig und haben es quasi selbst gelernt. Aber kann man Tieren so ein astronomisches Wissen auch beibringen? Das hat man 2008 probiert und zwar mit zwei Seehunden. Man hat sie in ein schwimmendes Planetarium gesteckt und ihnen dort zuerst einmal beigebracht, auf einen hellen Punkt zuzuschwimmen. Dann hat man ihnen einen realen Sternenhimmel gezeigt und ihnen beigebracht, sich an hellen Sternen zu orientieren. Beide Seehunden haben das dann auch tatsächlich gelernt. Sie können sich also an den Sternen orientieren. Ob sie es aber auch wirklich tun, ist noch unklar. Wie viele Tiere insgesamt in der Lage sind, die Sterne nicht nur zu sehen, sondern auch so weit zu erkennen um sich daran zu orientieren, wissen wir nicht. Aber vermutlich mehr, als wir denken. Und wenn es darum geht, die Tiere besser zu verstehen, kann übrigens auch die Astronomie etwas beitragen. Zumindest war das der Vorschlag, den die beiden Astronomen Joel Stebbins und Edward Fath im Jahr 1906 gemacht haben. In einem aus heutigen Sicht etwas obskuren Fachartikel beschreiben sie, wie man mit Hilfe von astronomischen Teleskopen herausfinden kann, wie schnell Zugvögel unterwegs sind. Zuerst erzählen sie von früheren Arbeiten, bei denen die Flughöhe der Vögel bestimmt wurde. Dazu haben zwei Menschen an unterschiedlichen Orten mit dem Teleskop den Vollmond beobachtet. Da sie dadurch natürlich auch aus einem leicht unterschiedlich Winkel auf den Mond blicken, sehen sie auch Vögel, die direkt vor der Mondscheibe vorbeifliegen unterschiedlich. Von den unterschiedlichen Positionen aus betrachtet, fliegen die Vögel in unterschiedlichen Winkel am Mond vorbei. Und weiß man, wie weit die Teleskope voneinander entfernt sind, kann man aus diesem Unterschied mit ein bisschen simpler Rechnerei die Flughöhe der Vögel bestimmen. Die übrigens deutlich weniger hoch war, als damals vermutet. Jetzt wollten Fath und Stebbins aber auch wissen, wie schnell die Vögel sind. Und haben dazu das gemacht, was man auch macht, wenn man zum Beispiel eine Sonnenfinsternis wissenschaftlich beobachtet. Da ist es ja besonders interessant, exakt den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem sich der Mond vor die Sonne schiebt bzw. wann er das Licht der Sonne wieder freigibt. Wenn man das aus unterschiedlichen Positionen beobachtet, wird das - wieder wegen der unterschiedlichen Beobachtungswinkel - zu unterschiedlichen Zeitpunkten passieren. Und wenn man diese Zeitpunkte aufzeichnet, kann man jede Menge interessante Sachen berechnen - den Abstand zwischen Sonne und Erde zum Beispiel oder eben natürlich auch die Geschwindigkeit mit der sich der Mond bewegt. Die beiden Astronomen haben nun quasi eine durch Vögel verursachte Mini-Mondfinsternis beobachtet. Sie haben also aufgezeichnet, wann die Vögel vor der hellen Mondscheibe auftauchen und wann sie wieder verschwinden. Aus der Zeit, die sie gebraucht haben, um die Mondscheibe zu überqueren und den Unterschieden bei der gleichzeitigen Messung dieser Zeit von unterschiedlichen Beobachtungspositionen aus konnten sie die Fluggeschwindigkeit berechnen. "Hat man eine klare Nacht, einen vollen Mond, viele Vögel in der Luft und jede Menge Teleskop, dann sind das die perfekten Bedingungen um eine einfache Lösung für das Problem der Bestimmung von Flughöhe und Geschwindigkeit von Zugvögeln zu finden.", schreiben die beiden am Ende ihres Artikels. Und setzen fort: "Aber leider wird es kaum vorkommen, dass all diese Bedingungen zur gleichen Zeit erfüllt sind". Tja.

...sind nicht nur Nix! 500 Folgen Sternengeschichten Am 24. Juni 2022 feiern wir die 500. Folge der Sternengeschichten. In Wien, auf der Arenawiese im Prater, ab 17 Uhr. Kommt gerne und bringt auch gerne was mit. Mehr Infos gibt es hier. Sternengeschichten Folge 498: Die Monde des Pluto Heute geht es nicht um Pluto. Und schon gar nicht um die leidige Frage, ob Pluto jetzt ein Planet ist oder nicht oder sein soll oder wieder sein soll. Ist er nicht, war er auch nie, wir haben das nur sehr spät gemerkt und noch später korrigiert. Irgendwann mache ich da mal eine eigene Folge dazu; heute geht es aber um die Monde von Pluto. Denn die sind außergewöhnlich und definitiv eine Folge wert. Pluto an sich ist schon ein sehr außergewöhnlicher Himmelskörper. Er ist das größte Objekt im Kuiper-Asteroidengürtel der sich hinter der Bahn des Neptun befindet, in den äußeren Regionen des Sonnensystems und dort befinden sich sehr viel mehr Asteroiden als im bekannteren Asteroidengürtel der sich zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter befindet. Im Kuiper-Gürtel gibt es auch sehr viel mehr große Asteroiden und Pluto ist mit seinem Durchmesser von 2374 Kilometer der größte. Pluto selbst wurde 1930 entdeckt. Sein Mond Charon musste bis 1978 auf seine Entdeckung warten. Der amerikanische Astronom James Christy hatte 1978 ein paar Bilder von Pluto gemacht. Der ferne und kleine Himmelskörper war darauf nur als schwarzer Fleck auf weißem Hintergrund zu erkennen (in der Astronomie werden die Bilder oft invertiert damit man die Sterne als schwarze Punkte auf weißem Hintergrund besser sehen kann). Man muss schon sehr genau hinzusehen, um auf der Aufnahme von Christy zu erkennen, dass da irgendwas ungewöhnlich ist. Pluto scheint eine kleine Beule zu haben - aber eine, die nicht immer vorhanden ist. Mal kann man die Ausbuchtung gerade so sehen, mal erscheint Pluto wieder erwartungsgemäß kreisförmig. Christys Interpretation: Da ist ein Mond, der Pluto umkreist. Wenn er von uns aus gesehen gerade neben Pluto steht, sehen wir die Beule. Und wenn er gerade direkt vor oder hinter Pluto steht, dann sehen wir die Beule nicht. Diese Interpretation stellte sich als korrekt heraus und es war klar, dass Pluto einen Mond hat. Christy wollte ihm den Namen "Charon" geben. Vor allem, weil er damit seiner Frau Charlene eine Freude machen wollte, der Spitzname ein wenig so klang wie die amerikanische Aussprache von Charon. Dass Charon auch noch eine Figur aus der griechischen Mythologie ist, der Fährmann, der die Verstorbenen über den Fluß der Toten in die Unterwelt des Hades bringt und "Hades" der griechische Name des römischen Gottes der Unterwelt ist, der dort "Pluto" heißt, war ihm nicht bewusst (sagt er zumindest) - aber es hat gut gepasst. Charon braucht für eine Umkreisung des Pluto 6,4 Tage. Was aber nicht richtig ist. Denn genaugenommen umkreist Charon den Pluto nicht. Der Mond hat einen Durchmesser von 1212 Kilometern, was zwar weniger ist als der Durchmesser von Pluto. Aber nicht viel. Charon ist circa halb so groß wie Pluto und hat 12 Prozent der Plutomasse. Das Verhältnis ist größer als das zwischen der Erde und ihrem Mond und das ist schon außergewöhnlich groß. Der Erdmond ist noch gerade klein genug, um tatsächlich die Erde zu umkreisen. Aber bei Pluto und Charon ist das Verhältnis so groß, dass nicht der eine Himmelskörper um den anderen kreist. Sondern beide um einen Punkt, der zwischen Pluto und Charon im Weltraum liegt. Pluto und Charon zeigen auch eine wechselseitige gebundene Rotation. Das kennen wir auch von Erde und Mond: Von der Erde aus sehen wir immer die selbe Seite des Mondes. Der Grund dafür ist die Gezeitenkraft, die die Erde auf den Mond ausübt und dazu geführt hat, dass der Mond für eine Umdrehung UM die Erde exakt so lange braucht wie für eine Drehung um seine eigene Achse (was ich in Folge 319 genauer erklärt habe). Vom Mond aus betrachtet sehen wir aber im Laufe der Zeit unterschiedliche Seiten der Erde. Weil die Masse von Charon aber im Vergleich zu Pluto sehr viel größer ist als die Masse des Erdmonds im Vergleich zu Erde, hat hier die wechselseitige Gezeitenkraft dafür gesorgt, dass beide einander immer die selbe Hälfte zeigen. Von Pluto aus sieht man immer die selbe Seite von Charon und von Charon immer die selbe Seite von Pluto. So wie Pluto ist auch Charon ein eisiger Himmelskörper. Nicht nur, weil es so fern der Sonne so kalt ist - was es ist, die Temperatur liegt auf Charon bei -220 Grad Celsius - sondern auch, weil Charon vor allem aus Wassereis mit einem vermutlich felsigem Inneren besteht. Obwohl das noch nicht sicher ist, es kann auch sein, dass Charon einfach eine homogene Mischung aus Gestein und Eis ist. Dank der Raumsonde New Horizons, die 2015 an Pluto vorbei geflogen ist, haben wir nicht nur detaillierte Aufnahmen von Pluto, sondern auch von Charon. Und wissen auch, dass er eine sehr interessante Oberfläche hat. Um die Nordpolregion herum sieht man eine ausgedehnte dunkle Region die den Namen "Mordor" bekommen hat; inoffiziell zumindest. Wie sie entstanden ist, wissen wir noch nicht. Es kann sein, dass Stickstoff und Methan von Pluto irgendwie auf Charon gelangt sind und dort von der UV-Strahlung der Sonne in rötlich-dunkle Chemikalien transformiert worden sind. Was man dort auch gesehen hat, sind Flecken die darauf hindeuten, dass es auf Charon Kryovulkanismus gibt, als das ab und zu Eis aus dem Inneren ein wenig flüssig beziehungsweise eismatschig wird und an die Oberfläche gelangt. Ein solcher Eisvulkan könnte "Kubrick Mons" sein, ein 40 Kilometer großer und 3-4 Kilometer hoher Berg, der aber in einem circa 2 Kilometer tiefen Loch sitzt. Warum das so ist, wissen wir nicht. Aber es könnte sein, dass er durch den Kryovulkanismus immer tiefer in die Eiskruste des Charon eingesunken ist. Charon ist aber nicht der einzige Mond des Pluto. Als man 2005 die Mission der Raumsonde New Horizons vorbereitet hat, hat man den Pluto mit dem Hubble-Weltraumteleskop genau beobachtet. Man hatte damals schon vermutet, dass da vielleicht noch mehr Monde sein könnten und wollte noch Bescheid wissen, ob das wirklich so ist, bevor man eine teure Raumsonde in die Gegend schickt. Nicht dass die dann vielleicht unerwartet einen Mond entdeckt, in dem sie dagegen fliegt… Tatsächlich konnte man auf den Bildern von Hubble dann zwei kleine Punkte entdeckten, die "Nix" und "Hydra" genannt wurden. Nix ist die griechische Göttin der Dunkelheit und die Mutter von Charon und Hydra die neunköpfige Monsterschlange, mit der Herkules kämpfen musste. Mit dem mythologischen Charon oder Pluto hat Hydra nix zu tun, aber die Anfangsbuchstaben von Nix und Hydra - N und H - waren ja auch die Anfangsbuchstaben von New Horizons und deswegen hat man sich dafür entschieden. Im Gegensatz zu Charon sind Nix und Hydra winzige Monde. Nix ist ein wenig unförmig und circa 50 mal 30 Kilometer groß, Hydra ist nur minimal größer. Beide kreisen außerhalb von Charon um Pluto. Beziehungsweise um den gemeinsam Schwerpunkt von Pluto und Charon. Recht viel wissen wir nicht über die beiden Monde. Sie sind nicht in einer gebundenen Rotation; ganz im Gegenteil. Nix rotiert chaotisch, das heißt seine Rotationsachse schwankt unvorhersehbar hin und her; er kann ab und zu sogar komplett "umkippen". Seine Bewegung um Pluto und Charon ist ein wenig regelmäßiger, aber dazu später mehr. Auch Hydra rotiert chaotisch um seine Achse. Wir sind aber noch nicht fertig mit den Monden. 2011 wollte man - wieder mit dem Hubble Weltraumteleskop - nachschauen, ob Pluto vielleicht Ringe hat. Weiß man ja nicht genau und bevor man die Raumsonde bei ihrem nahen Vorbeiflug aus Versehen durch ein Ringsystem schickt wollte man es lieber genauer wissen. Ringe waren nicht zu finden - dafür aber ein weiterer Mond. Noch kleiner als Nix und Hydra, nur knapp 20 Kilometer groß. Er bekam den Namen "Kerberos", benannt nach dem mythologischen dreiköpfigen Hund, der den Eingang zur Unterwelt bewacht. Auch Kerberos rotiert chaotisch und befindet sich genau zwischen den Umlaufbahnen von Nix und Hydra. Als man 2011 Kerberos entdeckt hat, sind die NASA-Leute dann doch wieder ein bisschen nervös geworden. Wenn sich da so lange ein kleiner Mond versteckt hat, vielleicht ist da ja noch etwas? Noch war ja ein paar Jahre Zeit, bevor New Horizons ankommen würde, also noch genug Zeit, die Flugbahn zu ändern, falls da noch irgendwo ein Mond rumhängt. Also hat man nochmal und noch genauer hingeschaut und was soll man sagen: Da war noch ein Mond. Noch kleiner als Kerberos, und diesmal wurde er Styx getauft, so wie der Totenfluss den Charon der Fährmann mit seinem Boot überquert. Sortieren wir mal durch: Wir haben Pluto, der mit Charon um ihren gemeinsam Schwerpunkt kreist. Zwischen Charon und Pluto sind 17500 Kilometer; dann folgt schon Styx mit einem Abstand von 43000 Kilometer zum Schwerpunkt von Pluto/Charon. Als nächstes kommt Nix, mit einem Abstand von 48700 Kilometer, es folgt Kerberos mit einem Abstand von 58.000 Kilometer und ganz außen ist Hydra in 64750 Kilometer Entfernung (wir kennen die Abstände noch viel genauer, aber ich wollte nicht so unrunde Zahlen verwenden). Schaut man sich an, wie lange die ganzen Monde für ihre Runden brauchen, wird man überrascht. In der Zeit, in der Hydra zwei Runden schafft, bewegt sich Nix genau dreimal rundrum. Während Nix 9 Runden gemacht hat, hat Styx ganze 11 Runden geschafft. Oder, wenn man es ein wenig umrechnet: 11 Umläufe von Styx dauern genau so lange wie 9 Runde von Nix und 6 von Hydra. Man kann auch noch die anderen Monde mit dazu nehmen und landet bei einem Verhältnis der Umlaufzeiten von 1:3:4:5:6, das allerdings nicht so exakt ist, wie das 11:9:6 von Styx, Nix und Hydra. Man nennt sowas eine Resonanz und ich hab schon öfter darüber gesprochen. Wie es zu dieser Ordnung der Umlaufzeiten gekommen ist, ist noch nicht ganz klar. Vermutlich hat es mit der Entstehung der Monde zu tun. Man geht heute davon aus, dass Charon und Pluto unabhängig voneinander entstanden, aber dann miteinander kollidiert sind. Oder besser gesagt: Das zwei Himmelskörper miteinander kollidiert sind und zwar so heftig, dass bestimmte gefrorene Gase aufgetaut und im All verschwunden sind, aber nicht so heftig, dass beide Himmelskörper komplett zerstört wurden. Die kleinere Monde sind vermutlich Bruchstücke dieser Kollision, die später eingefangen worden sind und deren Umlaufbahnen sich dann durch die gravitativen Störungen von Charon so verändert haben, bis sie irgendwann in der speziellen resonanten Konfiguration quasi stecken geblieben sind. Mit dieser Hypothese kann man aber nicht alle Eigenschaft erklären; wenn zum Beispiel Nix ein Bruchstuck einer Kollision ist, dann sollte seine Oberfläche nicht so hell und gut reflektierend sein, wie sie es ist. Wir wissen halt noch nicht so viel über Pluto und seine Monde. 2015 ist die Raumsonde New Horizons einmal kurz und sehr schnell durch das System gerauscht und aus dieser einmaligen Begegnung haben wir alle Detailinformationen die wir eben haben. Natürlich können wir auch von der Erde aus mit Teleskopen hin schauen. Aber wenn wir wirklich verstehen wollen, was mit Pluto und seinen faszinierenden Monden passiert, werden wir nicht umhin kommen, uns diese Himmelskörper wieder aus der Nähe anzusehen…

...und warum sind wir nicht bei den gefrorenen Sternen geblieben? 500 Folgen Sternengeschichten Am 24. Juni 2022 feiern wir die 500. Folge der Sternengeschichten. In Wien, auf der Arenawiese im Prater, ab 17 Uhr. Kommt gerne und bringt auch gerne was mit. Mehr Infos gibt es hier. Sternengeschichten Folge 497: Wie die schwarzen Löcher zu ihren Namen gekommen sind Schwarze Löcher sind heute ein fixer Bestandteil der astronomischen und physikalischen Forschung. Und natürlich auch der Science Fiction und Popkultur. Aber warum heißen die eigentlich so, wie sie heißen? "Schwarzes Loch" ist ja schon ein komischer Name… Wir wissen, dass es diese seltsamen Objekte da draußen im Weltall gibt. Wir verstehen sie noch nicht vollständig, aber wir verstehen genug um sie finden und erforschen zu können. Wir haben sogar Bilder von ihnen gemacht, obwohl es natürlich keine echten Bilder waren, zumindest nicht so wie das was man sich vorstellt, wenn man an ein Bild denkt. Ich hab das in Folge 334 der Sternengeschichten schon genauer erzählt und in jeder Menge anderer Folgen über die Astronomie der schwarzen Löcher gesprochen. Aber sicherheitshalber fasse ich trotzdem noch mal sehr kurz zusammen, was ein schwarzes Loch ist, bevor wir zum eigentlichen Thema dieser Folge kommen. Ein schwarzes Loch bekommt man, wenn man ausreichend viel Masse auf ausreichend kleinem Raum konzentriert. Das bedeutet folgendes: Jede Masse übt eine bestimmte Gravitationskraft aus. Die Stärke dieser Kraft hängt davon ab, wie groß die Masse ist und wie nahe man dieser Masse kommt. Je mehr Masse und je näher, desto stärker ist die Kraft die man spürt. Beim schwarzen Loch kommt es vor allem auf den Abstand an. Unsere Sonne beispielsweise hat eine bestimmte Masse und eine daraus resultierende Gravitationskraft. Je näher ich der Sonne komme, desto stärker wird diese Kraft. Jetzt kann ich der Sonne aber nicht beliebig nahe kommen. Spätestens wenn ich an ihre äußeren Schichten stoße, ist es vorbei. Nicht weil ich dann verbrenne (das würde außerdem schon viel früher passieren), sondern weil ich ihr dann schlicht und einfach nicht mehr näher kommen kann. In diesem Moment spüre ich also die maximale Anziehungskraft. Aber nicht die maximal mögliche, denn der eine Teil der Sonne ist mir zwar unmittelbar nahe, sehr viel von der Sonne ist aber immer noch weit weg - die Sonne hat ja einen Durchmesser von 1,4 Millionen Kilometer und so weit ist die mir gegenüberliegende Seite entfernt. Und die weiter entfernten Teile der Sonne üben natürlich eine entsprechend geringere Anziehungskraft auf mich aus. Wenn man die Sonne aber jetzt zusammenquetscht, kann ich der GESAMTEN Masse viel näher kommen. Wenn ich die komplette Masse der Sonne in einer Kugel mit 6 Kilometer Durchmesser konzentriere, dann ist selbst der fernste Teil der Sonne logischerweise höchstens 6 Kilometer von mir entfernt. Ich spüre jetzt also eine sehr viel stärker Anziehungskraft und in diesem Beispiel ist sie so groß, dass ich mich schneller als das Licht bewegen müsste, um mich dauerhaft von der gequetschten Sonne zu entfernen. Das geht nicht und deswegen kann ich nicht fort. In diesem Beispiel IST ausreichend viel Masse auf ausreichend kleinem Raum konzentriert. Um die komprimierte Sonne herum bildet sich ein Ereignishorizont, also der Bereich, aus dem nichts mehr - auch kein Licht - entkommen kann. Was hinter dem Ereignishorizont passiert ist unklar, aber von außen betrachtet können wir den Ereignishorizont einfach mal als schwarzes Loch definieren. Die Sonne ist kein schwarzes Loch; sie wird auch nie so stark komprimiert werden um sich in eines zu verwandeln. Aber größere Sterne können am Ende ihres Lebens unter ihrer eigenen Gravitationskraft so weit in sich zusammenfallen, um als schwarzes Loch zu enden. So. Wer sich ein bisschen mit Astronomie beschäftigt hat, weiß das alles vermutlich schon. Eine ganz andere Frage ist aber die nach dem Namen. Ursprünglich hat man diese Dinger nämlich ganz anders genannt. "Schwarzschild Singularität" war ein früher Name. Der deutsche Astronom Karl Schwarzschild war einer der ersten, der die Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein lösen könnte. Und mit seiner Lösung konnte er berechnen, was passiert, wenn eine Masse immer weiter in sich zusammenfällt. Dann ist sie irgendwann in einem einzigen Punkt komprimiert - sowas nennt man eine "Singularität" - und außen rum um diesen Punkt gibt es einen kugelförmigen Bereich aus dem das Licht nicht mehr entkommen kann; der Schwarzschild-Radius bzw. das, was ich vorhin "Ereignishorizont" genannt habe. Dieser Name ist aber ein wenig unpraktisch, weil beim Schwarzschild-Radius selbst ja eigentlich keine Singularität ist; das ist einfach nur ein Abstand. Und eine Singularität ist auch nichts, was physikalisch sinnvoll ist. Eine Masse kann nicht punktförmig sein; dass sie das in den Gleichungen von Einstein ist zeigt nur, dass sie in diesem Extremfall nicht mehr richtig funktionieren. Sowjetische Physiker, insbesondere Jakow Seldowitsch und Igor Novikov haben in ihrem Buch "Sterne und Relativität" aus dem Jahr 1967 einen besonders poetischen Namen für solche Objekte verwendet: Gefrorene Sterne. Damit wollten sie ein spezielles Phänomen beschreiben, dass mit den Effekten der allgemeinen Relativitätstheorie zu tun hat. Für eine Person, die den Kollaps eines Sterns beobachtet, scheint der in dem Moment einzufrieren, in dem er über seinen Ereignishorizont hinaus in sich zusammenfällt. Das ist quasi das letzte Bild, das man bekommt, danach erreicht uns kein Licht mehr von dort. Westliche Physiker wie John Wheeler oder Roger Penrose dagegen waren wesentlich pragmatischer und nannten die Dinger in ihrer Arbeit "kollabierte Sterne". Aber ein schwarzes Loch ist mehr als nur ein kollabierter Stern oder ein eingefrorenes Bild. John Wheeler ging daher dazu über, den Begriff "gravitationally completely collapsed object" zu verwenden. Also "gravitativ vollständig kollabiertes Objekt". Und nachdem der Name jetzt schon zweimal gefallen ist und noch öfter fallen wird, müssen wir uns kurz einmal mit John Wheeler beschäftigen. John Wheeler wurde 1911 geboren und war ein theoretischer Physiker aus den USA. Er hat beim Manhattan-Projekt mitgearbeitet, also dem Bau der amerikanischen Atombombe im zweiten Weltkrieg und war später maßgeblich daran beteiligt, die Allgemeine Relativitätstheorie zu erforschen. Insbesondere mit den schwarzen Löcher hat er sich beschäftigt; von ihm stammt auch das Konzept der "Wurmlöcher" durch die Raumzeit (aber das ist wieder eine ganz andere Geschichte). Er hat auch noch jede Menge andere wichtige Sachen in der Physik gemacht; für uns aber relevant ist: Wheeler gilt als derjenige, der den Begriff "schwarzes Loch" erfunden bzw. zumindest populär gemacht hat. Die Geschichte geht so: Im Herbst 1967 war Wheeler bei eine Konferenz der NASA in New York. Es ging um die erst ein paar Monate zuvor entdeckten Pulsare (also das, was von großen Sternen übrig bleibt die unter ihrem eigenen Gewicht in sich zusammenfallen, aber nicht zu einem schwarzen Loch werden sondern "nur" zu einer circa 10 bis 20 Kilometer großen Kugel von der Masse der Sonne kollabieren). Wheeler war der Ansicht, dass sich im Inneren eines solchen Pulsars vielleicht ein schwarzes Loch befinden könnte. Oder ein "gravitativ vollständig kollabiertes Objekt" wie er es damals ja nannte. Aber man merkt schon, dass das ein unhandlicher Begriff ist und Wheeler stellte fest, dass er das nicht dauernd sagen konnte. Zum Glück rief da jemand aus dem Publikum: "Wie wäre es mit 'Schwarzem Loch'?" - und Wheeler war davon sofort begeistert. Schon bei seinem nächsten Vortrag ein paar Wochen später benutzte er den Begriff, im Frühjahr 1968 wurde er dann auch in der gedruckten Version des Vortrags veröffentlicht und war damit in der wissenschaftlichen Fachliteratur angekommen. Eine schöne Geschichte - aber eine mit zwei Problemen: 1) Wir wissen nicht, wer da aus dem Publikum gerufen hat. Und 2) Sie ist in der Form vermutlich nicht richtig oder zumindest nicht exakt richtig, auch wenn sie aus der Autobiografie von Wheeler selbst stammt. Wir wissen, dass die Konferenz über die Pulsare nicht 1967 stattgefunden hat, sondern erst im Mai 1968. Es gab zwar auch 1967 eine Konferenz bei der NASA, aber ob Wheeler da dabei war oder nicht, wissen wir nicht. Aber der Begriff "Black Hole" taucht definitiv in einem Artikel auf, der sich auf einen Vortrags Wheelers im Dezember 1967 bezieht und der 1968 unter dem Titel "Our Universe: The Known and the Unknown" erschienen ist. Darin findet man unter der Überschrift "The Black Hole" folgenden Text: "Wenn der gravitative Kollaps unausweichlich ist, wie würde der kollabierte Kern aussehen, wenn man ihn aus der Ferne betrachten könnte. Der heiße Kern leuchtet hell und sein Licht strahlt stark in das Teleskop des Beobachters. Wegen seines immer schneller und schneller ablaufenden Kollaps bewegt sich die leuchtende Materie aber auch immer schneller vom Beobachter fort. Das Licht wird zum Roten hin verschoben. Millisekunde für Millisekunde wird es schwächer und in weniger als einer Sekunde zu dunkel um es zu beobachten. Was einmal der Kern eines Sterns war ist jetzt nicht mehr sichtbar. Der Kern verschwindet wie die Grinsekatze aus Alice im Wunderland aus dem Blickfeld. So wie die eine nur ihr Grinsen hinterlässt, bleibt vom anderen nur die gravitative Anziehungskraft. Gravitative Anziehungskraft ja, Licht nein. Kein Licht und keine Teilchen werden abgestrahlt. Noch mehr: Licht und Teilchen von außerhalb gehen runter ins schwarze Loch um seine Masse und gravitative Anziehungskraft zu erhöhen. Hat das schwarze Loch eine Größe? Auf eine Art ja, auf eine andere Nein. Da ist nichts was man ansehen kann." Das beschreibt schon sehr gut warum es gerechtfertigt ist, ein schwarzes Loch auch so zu nennen. Und es war definitiv Wheeler, der mit seiner Arbeit den Begriff "Schwarzes Loch" verbreitet hat. Aber erfunden hat ihn jemand anderes. In der Ausgabe des Life-Magazins vom 24. Januar 1964 findet man einen Artikel von Albert Rosenfeld. Unter dem Titel "Die neuen Rätsel des Himmels" berichtet er über eine Konferenz auf der die ebenfalls noch recht neuen "Quasare" diskutiert wurde, die damals noch mysteriösen Objekte von denen ich in Folge 455 mehr erzählt habe. Heute wissen wir, dass es sich um die aktiven Zentren ferner Galaxien handelt. Damals wusste man nicht, mit was man es da zu tun hat. Aber einige Astronomen waren der Meinung, es könnte was mit dem vollständigen gravitativen Kollaps von Materie zu tun haben. Rosenfeld schreibt, dass der "gravitative Kollaps in einem unsichtbaren 'schwarzen Loch' im Universum" resultieren würde. Offensichtlich wurde dieser Begriff bei einer Konferenz im Jahr 1963 verwendet, von der auch ein Artikel der Journalistin Ann Ewing berichtet und zwar unter dem Titel "'Schwarze Löcher' im Raum". Dieser Artikel, der am 18. Januar 1964 in der Zeitschrift "Science News Letter" veröffentlicht worden ist, stellt die erste bekannte schriftliche Verwendung des Begriffs "schwarzes Loch" dar. "Der Weltraum ist vielleicht durchsetzt mit 'schwarzen Löchern'. Das wurde auf der Tagung der American Association for the Advancement for Science in Cleveland von Astronomen und Physikern vorgeschlagen, die Experten für das sind, was man degenerierte Sterne nennt". So fängt der Artikel an - aber wir wissen immer noch nicht, wo der Name nun ursprünglich her kommt. Wir wissen, wer für den Satz "Der Weltraum ist durchsetzt mit schwarzen Löchern" verantwortlich ist. Das war der amerikanische Astrophysiker Hong-Yee Chiu, der das bestätigt (und übrigens auch das Wort "Quasar" erfunden hat), gleichzeitig aber auch festhält, dass der Begriff "schwarzes Loch" nicht von ihm stammt. Er habe das Wort irgendwann 1960 oder 1961 gehört, in einer Konferenz und zwar von Robert Dicke. Dort hat Dicke einen gravitativ vollständig kollabierten Stern mit dem "schwarzen Loch von Kalkutta" verglichen. So. Was hat jetzt die indische Stadt Kalkutta damit zu tun und wer ist Robert Dicke? Dicke war auch nicht niemand in der Astronomie. Er war eine derjenigen, die vorausgesagt haben, dass es eine kosmische Hintergrundstrahlung vom Urknall geben muss und war gerade dabei, sich daran zu machen, sie auch tatsächlich nachzuweisen, als Arno Penzias und Robert Wilson das 1965 quasi aus Versehen getan haben, wie ich in Folge 316 erzählt habe. Das schwarze Loch von Kalkutta dagegen hat eine ziemlich düstere Geschichte. Es handelt sich um eine winzige Zelle, die im 18. Jahrhundert von den Briten in Kalkutta im Fort William eingerichtet wurde. Beziehungsweise dort genutzt wurde, um Gefangene einzusperren. Sie war nur 4,3 mal 5,4 Meter groß und trotzdem wurden dort am 20. Juni 1756 Dutzende Gefangene hineingequetscht. 123, sagt die Geschichte; 64 sagt die moderne Geschichtswissenschaft. Auf jeden Fall aber viel zu viele und die allermeisten der Gefangenen starben. Diese tragische Geschichte von an die hundert Menschen, die auf engstem Raum zu Tode gequetscht wurde, hat Dicke dazu inspiriert, den Namen "Black Hole" auch für den Zustand zu verwenden, den ein vollständig gravitativ kollabierter Stern einnimmt. Das Robert Dicke diesen Begriff verwendet hat, bestätigen auch seine Kinder und nach allem was wir wissen, können wir also festhalten: Der astronomische Begriff "Schwarzes Loch" stammt von Robert Dicke. Und Wheeler, der ein Kollege von Dicke war, muss ihn sicherlich irgendwo gehört haben. Wenn er schon seit spätestens 1961 von Dicke und seinem Umfeld verwendet worden ist, dann ist es eigentlich unmöglich, dass er nie davon gehört hat. Wheeler war auch bei der Konferenz dabei, bei der Hong-Yee Chiu das Wort "Black Hole" von Dicke gehört hat. Und irgendwann muss Wheeler beschlossen haben, dass das der richtige Begriff für ein gravitativ vollständig kollabiertes Objekt ist. Tatsächlich gibt es ein Gespräch dass der brasilianische Physiker José Acácio de Barros 1996 mit Wheeler geführt hat. Darin erklärt Wheeler explizit, dass er den Begriff in seinen Gesprächen mit Dicke verwendet hat. Und dass die Person, die bei Wheelers Vortrag "Wie wäre es mit 'Schwarzem Loch'?" gerufen hat, niemand anderer als Robert Dicke war. Wahrscheinlich wollte Dicke seinem Kollegen einfach mitteilen, er solle doch endlich aufhören, den sperrigen Begriff "gravitativ vollständig kollabiertes Objekt" zu verwenden und stattdessen das Wort benutzen, dass sie auch privat schon seit Jahren benutzen. Es war also Robert Dicke, der den Begriff "schwarzes Loch" erfunden hat. Und es war John Wheeler, der es in seiner Arbeit in die wissenschaftliche Literatur eingeführt hat. Und ob man diesen Begriff nun gut findet oder doch lieber beim poetischen "Gefrorener Stern" geblieben wäre spielt längst keine Rolle mehr. Das schwarze Loch ist Teil der Astronomie und wird es auch in Zukunft bleiben. Und die komplette Geschichte der Entstehung des Namens kann man in "The black hole fifty years after: Genesis of the name" nachlesen.

Der rote Mann am Himmel Sternengeschichten Folge 496: Antares - Das rote Herz des Skorpions Ende Mai kann man nach Sonnenuntergang einen hell rot leuchtenden Stern aufgehen sehen. Das ist Antares und zu dieser Zeit ist er besonders gut am Himmel zu sehen; er geht erst zum Sonnenaufgang am Morgen wieder unter. Aber auch zu anderen Zeiten im Jahr ist Antares ein schöner Anblick. Sein Name erinnert nicht umsonst an "Ares", den griechischen Gott des Krieges und Gegenstück zum römischen "Mars". Ant-Ares bedeutet so viel Gegenspieler des Mars oder "Gegenmars". Eben weil der rote Stern dem Mars am Himmel so ähnlich sieht, hat man diese Beziehung auch im Namen verewigt. Antares ist auch in der Nähe der Ekliptik zu sehen; also dem Bereich des Himmels über den sich auch die Planeten bewegen. Ares und Antares, Mars und Stern kommen sich also immer wieder mal scheinbar nahe und das sieht dann ganz besonders beeindruckend aus. Antares ist der 16. hellste Stern des Himmels und der hellste Stern im Sternbild des Skorpions. Auf arabisch wurde er deswegen auch "Herz des Skorpions" genannt - es handelt sich aber um ein ziemlich großes Herz. Antares befindet sich ungefähr 600 Lichtjahre entfernt und dass er trotzdem noch so hell am Himmel erscheint liegt daran, dass es sich um einen wirklich großen Stern handelt. Sein Radius beträgt circa das 700fache des Sonnenradius. Was bedeutet: Würde man die Sonne durch Antares ersetzen, dann würde sich die Erde tief im Stern befinden; selbst der Mars würde von Antares noch verschluckt werden. Die Masse von Antares beträgt das 12fache der Sonnenmasse und der Stern leuchtet gut 65.000 mal heller als unsere Sonne. Er ist allerdings nicht sehr heiß, an seiner Oberfläche hat es nur kühle 3200 Grad Celsius, wenig mehr als die Hälfte bei der Sonne. Genau deswegen leuchtet er auch rot und nicht gelb-weißlich, wie die heißeren Sterne. Dass Antares kein ruhiger Stern ist, stellte man schon in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts fest. Seine Helligkeit ändert sich was daran liegt, dass der Stern selbst pulsiert. Er kann seine Größe um bis zu 20 Prozent verändern, so wie es üblich für alte rote Überriesensterne ist, wie Antares einer ist. Solche Sterne sind schon am Ende ihrer Entwicklung angekommen. Sie haben schon einen großen Teil ihres Wasserstoffs zu Helium fusioniert und auch schon das Helium weitestgehend verbrannt. Die alten Sterne brodeln und blubbern unregelmäßig vor sich hin; die Temperatur in ihrem Inneren ist nicht überall gleich; immer wieder gibt es heißere Bereiche; große Gasblasen steigen aus dem Inneren auf und wenn sie den Stern verlassen und abkühlen, kann sich daraus Staub bilden, der ebenfalls zu Helligkeitsänderungen führt. Dass Antares ein Stern ist, der seine Helligkeit verändert, haben Menschen schon vor langer Zeit festgestellt. Zumindest die Menschen in Australien. Die Ngarrindjeri die im Südosten von Australien leben, haben sich immer schon die Geschichte von Waiyungari, dem "roten Mann" erzählt. Die jungen Männer der Ngarrindjeri durchlaufen ein Ritual an der Schwelle zum Erwachsenwerden, bei dem sie sich mit roter Erde bemalen und einige Zeit allein und isoliert verbringen, ohne Essen, Kleidung, Nahrung und Kontakt zu Frauen. In der Geschichte ist Waiyungari so ein junger Mann, der während seiner Isolation die Aufmerksamkeit zweier Frauen erregt. Blöderweise waren das die Frauen seines Bruders. Der war gar nicht so begeistert; erstens davon, dass seine Frauen so an Waiyungari interessiert waren und zweitens, dass er sich nicht an die Regeln gehalten und Kontakt mit Frauen hatte. Also hat er sie verfolgt und die Hütte angezündet, in der die drei geschlafen haben. Waiyungari warf einen Speer zum Himmel, der in der Milchstraße stecken blieb und an dem die drei hinauf klettern konnten. Waiyungari wurde ein heller roter Stern, die beiden Frauen schwächer leuchtende Sterne links und rechts von ihm. Sie sitzen direkt in der Milchstraße und gleich dort, wo auch der himmlische Emu zu finden ist, den die australischen Menschen damals in den dunklen Bereichen zwischen den hellen Sternen der Milchstraße zu sehen glaubten. Als Forscherinnen und Forscher aus Europa diese Geschichten untersucht haben, dachten sie, der helle rote Stern könne nur der Mars sein. Aber der passt eigentlich gar nicht zur schönen Legende. Denn der Mars ist mal hier am Himmel und mal dort - aber nicht immer in der Milchstraße und beim Emu, wie Waiyungari es sein soll. Noch wichtiger: Die Ngarrindjeri erzählen, dass der rote Stern den Beginn des Frühlings symbolisiert und ab und zu ein wenig heller wird. Das sind besonders kritische Zeiten; in dieser Zeit müssen die jungen Männer und Frauen keinen Kontakt zueinander haben, denn sonst ergeht es ihnen wie Waiyungari. Geschichten über mystische Figuren, die die Regeln der eigenen Gruppe vermitteln sollen - in dem Fall die Regel, dass man sich während des Initiationsritus vom anderen Geschlecht fern halten soll - sind nicht unüblich. Dass aber ein veränderlicher Stern darin eine Rolle spielt ist es durchaus. Und man ist sich heute durchaus sicher, dass Waiyungari der Stern Antares ist. Denn der befindet sich tatsächlich genau beim himmlischen Emu, in der Milchstraße und flankiert von Sigma Scorpii und Tau Scorpii, zwei schwächer leuchtenden Sternen. Und im Gegensatz zum Mars, der seine Helligkeit je nach Position immer wieder ändert, ändert Antares seine Helligkeit halbwegs regelmäßig und wird alle 4,5 Jahre heller. Nicht viel, aber doch so viel, dass man es mit freiem Auge sehen kann, wenn man den Himmel aufmerksam beobachtet. Was die Ngarrindjeri getan haben, die europäischen Forscherinnen und Forscher aber eher nicht, denn sonst hätten sie früher gemerkt, dass der Mars nicht zur Geschichte passt, Antares aber sehr wohl. Die Wissenschaft interessiert sich auch für den Stern. 2017 konnte an der Europäischen Südsternwarte ein Bild des Sterns gemacht werden, dass tatsächlich auch mehr zeigt als nur einen Punkt. So detailliert wie Antares hatte man bis dahin keinen einzigen Stern gesehen, ausgenommen die Sonne natürlich. Dazu musste man die vier großen Teleskope der Europäischen Südsternwarte so zusammenschalten, dass sie wie ein einziges Teleskop funktionieren. Und konnte dann nicht nur den Stern als kleine Scheibe sehen, sondern tatsächlich auch Strukturen auf seiner Oberfläche. Nicht viel, aber eindeutig hellere und dunklere Bereiche. Man konnte auch untersuchen, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit sich das heiße Gas an Antares' Oberfläche bewegt. Der Stern war noch turbulenter als gedacht, sein Gas ist viel weiter hinaus ins All geströmt als man bisher angenommen hatte. Und irgendwann in ein paar zehntausend Jahre wird das rote Herz des Skorpions ganz aufhören zu brodeln und bei einer Supernova in Form einer gewaltigen Explosion seine Existenz beenden. Sein letztes Aufleuchten wird dann auch hier auf der Erde zu sehen sein. Der Stern wird noch viel heller werden als er jetzt ist; er wird das hellste Objekt am Nachthimmel werden; noch heller als der Mond und auch am Tag als heller Lichtpunkt zu sehen sein. Nach ein paar Monaten ist aber auch das vorbei und dann hat der Gegenspieler des Ares endgültig verloren. Dann wird der Mars wieder alleine sein rotes Licht über den Nachthimmel leuchten können.

Ist die Erde ein Lebewesen? Sternengeschichten Folge 495: Lebendige Planeten - Die Gaia-Hypothese Gibt es lebendige Planeten? Bevor irgendwelche Missverständnisse aufkommen bin ich gleich mal der Spielverderber und sage: Nein. Wir wissen, dass Lebewesen sehr, sehr klein werden können. Wenn sie ganz winzig werden, dann verschwimmt aber die Grenze zwischen Leben und Nicht-Leben. Viren sind ein gutes Beispiel dafür. In gewisser Sicht sind diese Mikroorganismen lebendig; in anderer Hinsicht aber nicht. Die Biologie stimmt momentan noch überein, dass man Viren nicht mehr zum Leben zählt, ist sich aber auch nicht wirklich einig, wie man "Leben" überhaupt exakt definieren soll. Wir wollen aber heute ja eigentlich was über riesiges Leben wissen. Kann es ein Lebewesen geben, das so groß wie ein ganzer Planet ist? In der Science-Fiction gibt es so etwas immer wieder. Aber das ist eben Science Fiction. Was ist mit der Science? Keine Ahnung - wie gesagt, wir wissen nicht, wie wir "Leben" exakt definieren sollen. Aber vermutlich kann man ziemlich sicher davon ausgehen, dass es KEINE planetengroßen Lebewesen gibt. Aber vielleicht kann es sich lohnen, einen Planeten in seiner Gesamtheit wie ein Lebewesen zu betrachten. Das jedenfalls hat sich der Chemiker, Mediziner und Physiker James Lovelock gedacht. 1965 war er gerade dabei für die NASA nach Methoden zu suchen, wie man Leben auf dem Mars nachweisen könnte. Die Grundidee war damals - wie heute - nach Auffälligkeiten in der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre zu suchen. Die damals schon vorhandenen Daten zeigten, dass die Atmosphäre des Mars in einem chemischen Gleichgewicht war. Das heißt, sehr vereinfacht gesagt, man schmeißt jede Menge Gase beziehungsweise chemische Stoffe in ein abgeschlossenes System und lässt sie miteinandern reagieren. Und dann passiert was oder nicht. Wenn nichts passiert, kann das daran liegen, dass halt nichts passiert, weil die Chemikalien nicht miteinander reagieren. Das ist es aber nicht, was hier gemeint ist. Sondern dass bestimmte Reaktionen ablaufen und gleichzeitig auch bestimmte Gegenreaktionen und zwar in beide Richtungen gleich schnell. Während eine chemische Reaktion einen bestimmten Stoff verbraucht wird er von einer anderen Reaktion im gleichen Maße produziert. Von außen betrachtet scheint sich nichts zu ändern; das System ist im Gleichgewicht - im Detail passiert aber jede Menge. Beim Mars sah das damals so aus; die Gase in seiner Atmosphäre waren in so einem Gleichgewicht. Auf der Erde aber nicht. Hier war Leben und dieses Leben hat in das chemische Gleichgewicht eingegriffen. Ausgehend von diesen Gedanken hat Lovelock in den 1970er Jahren, gemeinsam mit der Biologin Lynn Margulis, seine "Gaia-Hypothese" formuliert. Ursprünglich nannte er sie "Erd-Feedback-Hypothese" und vermutlich wäre es besser gewesen, er hätte diesen Namen behalten. Aber dazu später mehr. Kurz gesagt geht es bei der Gaia-Hypothese um folgendes: Schaut man sich die Erde an und betrachtet dabei nicht nur die ganze nicht-lebendige Materie aus der sie besteht sondern auch alles was lebendig ist, dann kann man sie als eine Art von "Superorganismus" interpretieren. Durch diverse Feedback-Mechanismus beeinflussen sich Lebewesen und ihre Umwelt so, dass die Bedingungen für das Leben optimal bleiben. Mit einem Beispiel wird es vielleicht klarer: Seit das Leben auf der Erde vor mehr als 3 Milliarden Jahren entstanden ist, ist die Leuchtkraft der Sonne um circa 25 bis 30 Prozent gestiegen. Für einen Stern ist sowas normal, das liegt an den Kernfusionsvorgängen in seinem Inneren. Aber wenn die Sonne immer mehr Energie abstrahlt, dann müsste eigentlich auch die Erde immer wärmer werden. Ist sie aber nicht. Ok, die Temperaturen haben sich natürlich im Laufe der Zeit verändert; es gab Eiszeiten und es gab Phasen in der Vergangenheit wo es sehr viel wärmer war als heute. Aber prinzipiell ist die Temperatur innerhalb gewisser Grenzen konstant geblieben und nicht analog zur Leuchtkraft der Sonne angestiegen. Eine Möglichkeit das zu erklären ist die sogenannte "CLAW-Hypothese". Die nichts mit dem englischen Wort für "Klaue" zu tun hat; das CLAW steht für die Namen der Leute die sie entwickelt haben: Robert Charlson, James Lovelock, Meinrat Andrae und Stephen Warren. Und funktionieren tut das ganze so: Algen im Meer produzieren unter anderem eine bestimmte Schwefelverbindung. Durch Bakterien und durch diverse chemische Prozesse im Meerwasser wird diese Verbindung verändert und ein Teil dampft langsam in die Atmosphäre ab. Dort sorgen diese Aerosole dafür, dass die Sonneneinstrahlung vermindert wird. Also: Mehr Sonnenenergie heißt mehr Algen heißt mehr Aerosole in der Atmosphäre wodurch die Sonneneinstrahlung sinkt, die Algen weniger werden, weniger Aerosole freigesetzt werden und die Sonneneinstrahlung wieder stärker wird. So hat man quasi einen Thermostaten, der die Temperatur der Erde regelt und er funktioniert nur, weil es Lebewesen - Algen und Bakterien - gibt. Das Leben sorgt also dafür, dass es weiterhin lebensfreundliche Bedingungen gibt und die Erde nicht zu heiß wird (ok, das, was wir Menschen gerade mit der Erde anstellen ist eine ganz andere Sache, aber auch dazu später mehr). Und wenn das in diesem Bereich funktioniert, warum dann auch nicht anderswo. Zum Beispiel beim Salzgehalt der Ozeane. Auch der ist ist im wesentlichen konstant, bei etwas über 3 Prozent. Aber es werden ja eigentlich durch die Flüsse ständig Mineralien in die Meere gespült die den Salzgehalt erhöhen. Im Laufe der Jahrmillionen sollten unsere Meere eigentlich komplett versalzen und lebensfeindlich geworden sein. Sind sie aber nicht. Weil sich zum Beispiel seichte Lagunen bilden können, wo sich Meerwasser sammelt, verdunstet und Salzablagerungen zurück bleiben. Das entsalzene Wasser geht in die Atmosphäre und kommt als frischer Regen wieder zurück und ohne Salz ins Meer. Und wie entstehen Lagunen? Durch Riffe und die werden von diversen Lebewesen gebaut. Auch Algen können dafür sorgen, dass der Salzgehalt der Meere sinkt. Beim Sauerstoff in der Atmosphäre ist es ähnlich. Das ist ein extrem reaktives Gas; immerhin können wir es verbrennen und sogar explodieren lassen. Sich selbst überlassen reagiert es sehr schnell mit allem - aber trotzdem ist der Sauerstoffgehalt der Erdatmosphäre vergleichsweise konstant - weil Lebewesen ständig neuen Sauerstoff produzieren. Auch bei der Menge an CO2 sorgt das Leben für eine Regulierung. Jede Menge Mikroorganismen haben Skelette aus Kalk, wozu sie Kohlenstoff benötigen, den sie sich u.a. aus den Meeren und der Atmosphäre holen. Und wenn sie dann sterben, lagert sich der Kohlenstoff in den Gesteinsschichten ein und kommt nicht mehr zurück in die Atmosphäre. Andere Organismen - Flechten zum Beispiel - sorgen dafür, dass Gestein verwittert und Kohlenstoff freisetzt. Sieht man wieder mal von uns Menschen ab, dann sorgt das Leben also auch hier für ein Gleichgewicht. Ist die Erde also wirklich ein sich selbst regulierender Superorganismus der dafür sorgt, dass es dem Leben gut geht? Na ja. So einfach ist die Sache leider nicht. Es gibt jede Menge Kritik an der Gaia-Hypothese. Zum Beispiel, dass sie ein zielgerichtetes Konzept der Evolution voraussetzt, dass es so nicht gibt. Evolution ist Zufall und sie richtet sich nicht daran aus, was für das große Ganze am besten ist. Sie funktioniert auf der Ebene individueller Gene; was für den Rest des Planeten gut ist oder nicht interessiert die Evolution nicht. Man kann auch darüber diskutieren, ob die Regulation wirklich so super funktioniert wie es scheint. Die Erde war früher ein paar mal komplett gefroren; wie ich in den Folgen über den "Schneeball Erde" ja schon erzählt habe. Und auch ansonsten passen nicht alle geologischen und paläontologischen Details so super. Es hat Lovelock auch nicht geholfen, dass er seine Hypothese nach der griechischen Erdgöttin Gaia benannt hat; vor allem nicht in den doch eher esoterik-dominierten 1970er Jahren. Auch wenn er das überhaupt nicht beabsichtigt hatte, haben viele in der Wissenschaft das für eine Art von komischer Naturreligion gehalten und außerhalb der Wissenschaft haben entsprechende Leute dieses Missverständnis dankend aufgegriffen um tatsächlich irgendwelche esoterisch-religiösen Konzepte über "Mutter Erde" mit Lovelocks Wissenschaft zu belegen. Mittlerweile gibt es sogar das Gegenstück der Gaia-Hypothese; nämlich die "Medea-Hypothese", die der Paläontologe Peter Ward 2009 vorgestellt hat. Die besagt, dass Leben enorm schlecht für einen Planeten sein kann. Als zum Beispiel die ersten Mikroorganismen auf den Trick mit der Sauerstoffproduktion kamen, war das eine gewaltige Katastrophe. Eben weil Sauerstoff so ein reaktives Gas ist, war es für so gut wie alle Lebewesen extrem giftig. Zuvor waren sie wunderbar ohne Sauerstoff ausgekommen; jetzt war die Welt auf einmal voll mit Gift. Es gab das größte Massensterben der Geschichte und nur die paar, die mit Sauerstoff klar kommen konnten haben überlebt und deswegen leben wir halt jetzt in einer Sauerstoffatmosphäre. Es gibt ähnliche Ereignisse in der Erdgeschichte und man kann durchaus auch die menschlichen Aktivitäten die zur Klimakrise geführt haben in diese Reihe stellen. Es ist unbestritten dass es auf der Erde Feedbackmechanismen gibt, wie zum Beispiel die CLAW-Hypothese. Aber daraus auf die Existenz eines "Superorganismus" zu schließen, der dafür sorgt, dass es dem Leben gut geht, ist ein wenig zuviel. Die Gaia-Hypothese wird weiterhin in der Biologie diskutiert; eben weil vieles daran interessant und relevant ist. Aber die Erde ist nur insofern ein lebendiger Planet als sie ein Planet ist, auf dem Leben existiert. Und wenn wir die ganzen Feedback-Mechanismen besser verstehen; wenn wir wissen, wie Leben mit seinem Planeten wechselwirkt, dann steigt auch unsere Chance, irgendwo im All eine "zweite Erde" identifizieren zu können.

Wo würde Alien-Messner klettern? Sternengeschichten Folge 494: Die höchsten Berge des Sonnensystems Ich dachte, wir machen heute einen kleinen Ausflug. Ein bisschen wandern, hinauf auf die Berge. Und dabei beschränken wir uns nicht nur auf die, die hier bei uns auf der Erde rumstehen. Sondern schauen auch, was anderswo im Sonnensystem an Erhebungen zu finden ist. Das ist aber leichter gesagt als getan. Selbst auf der Erde hat es ja eine Zeit lang gedauert bis wir rausgefunden haben, wie hoch die ganzen Berge sind. Dass etwa der Mount Everest nicht einfach nur ein hoher Berg ist sondern tatsächlich der höchste Berg der Erde hat man erst 1852 entdeckt. Und wenn man ganz genau ist, kann man auch darüber streiten, ob der Everest wirklich der höchste Berg der Erde ist. Wir haben uns darauf geeinigt, die Höhe von Bergen in Metern über dem Meeresspiegel zu messen. Und der Gipfel des Everest liegt 8848 Meter über dem Meer, was weiter oben ist als alle anderen Berggipfel. Aber eigentlich ist das unfair gegenüber all den Bergen, die nicht mitten am Land stehen sondern am Meeresboden. Da gibt es auch jede Menge und einige davon sind so hoch, dass sie über das Wasser hinaus ragen. Der Mauna Kea auf Hawaii zum Beispiel. Von seinem Gipfel bis zum Meer sind es nur 4205 Meter. Aber der Berg geht unter Wasser weiter; sehr viel weiter. Wenn man den kompletten Berg, von seiner Basis bis zur Spitze misst, dann kommt der Mauna Kea auf 10.203 Meter und ist damit deutlich höher als der Everest. Und was ist mit dem Chimborazo in Ecuador? Sein Gipfel liegt 6263 Meter über dem Meeresspiegel. Das ist auch seine komplette Höhe; er ragt nicht aus dem Meer heraus. Aber er befindet sich ganz in der Nähe des Äquators. Und die Erde ist am Äquator ein wenig dicker; wenn man also den Abstand vom Berggipfel bis zum Erdmittelpunkt misst, dann gibt es keinen Punkt auf der Erdoberfläche auf dem man weiter vom Mittelpunkt der Erde weg ist als am Gipfel des Chimborazo. Es ist also schwer genug den Überblick über die hohen Berge der Erde zu behalten. Auf anderen Himmelskörpern wird es nicht leichter. Viele davon haben wir noch nicht so gut erforscht um wirklich wissen zu können, wie hoch sie genau sind. Viele außerirdische Berge haben wir noch nicht einmal entdeckt. Und bei denen, die wir gefunden haben, haben wir ähnliche Probleme ihre Höhe zu definieren wie auf der Erde. Das fängt schon mit dem fehlenden Wasser an. Einen Meeresspiegel, den wir als Referenz für Höhenangaben heranziehen können, gibt es nur auf der Erde. Auf anderen Himmelskörpern kann man die Höhe von Bergen entweder so messen wie ich es gerade beim Mauna Kea erklärt habe, also von der Basis des Bergs bis zu seiner Spitze. Oder man definiert einfach eine fiktive Referenzfläche um sich quasi einen künstlichen Meeresspiegel zu schaffen. Es ist also nicht möglich, eine verlässliche Top-10-Liste der höchsten Berge des Sonnensystems zu präsentieren. Dafür gibt es zu viel Interpretationsspielraum bei dem, was man als "Höhe" eines Berges definieren will. Deswegen werde ich das auch gar nicht erst versuchen sondern jetzt einfach ein wenig über Berge sprechen, die definitiv sehr, sehr hoch sind. Und beeindruckend genug, auch wenn sie nicht in einem Ranking kategorisiert werden. Aber wenn es so ein Ranking für das Sonnensystem geben würde, dann wäre der Olympus Mons auf dem Mars mit ziemlicher Sicherheit sehr, sehr weit oben in dieser Liste. Man kann sich kaum vorstellen, was das für ein gewaltiger Berg ist. Wenn man sich Satellitenaufnahmen ansieht, dann erscheint der Olympus Mons eigentlich gar nicht so gewaltig. Aber das täuscht. Der Olympus Mons ist nicht einfach nur hoch, er ist vor allem auch gewaltig groß. Würde man ihn hier auf die Erde stellen, dann könnte man fast ganz Frankreich darunter verschwinden lassen. Die Basis des Bergs ist ziemlich genau so groß wie Polen. Wenn man an einem Ende hinauf geht und am anderen Ende wieder runter, wäre man danach gut 600 Kilometer vom Ausgangspunkt entfernt! Und hätte dazwischen einen ziemlich gewaltigen Aufstieg absolviert. Startet man von der westlich des Olympus Mons liegenden Ebene Amazonis Planitia, dann hat man bis zum Gipfel 26.000 Höhenmeter vor sich; bezogen auf die künstliche Referenzebene des Mars hat der Berg eine Höhe von 21 Kilometern. Und ist nicht nur ein Berg, sondern ein Vulkan. Entstanden ist er vor ungefähr 3,5 Milliarden Jahren, ob er heute noch aktiv ist, ist unbekannt. Lavaströme die man in seiner Umgebung beobachtet hat, sind aber nur 2 Millionen Jahre alt, was aus geologischer Sicht nicht viel ist. Der Krater am Gipfel des Olympus Mons hat einen Durchmesser von 90 Kilometern und ist 3 Kilometer tief. Zum Vergleich: Darin könnte man die Zugspitze, den höchsten Berg Deutschlands so verstecken, dass ihr Gipfel nicht herausschaut. Angesichts der gewaltigen Ausmaße des Olympus Mons ist es schwer vorstellbar, dass es irgendwo anders noch einen Berg geben könnte, der ihm den Titel "Höchster Berg des Sonnensystems" streitig macht. Ist aber so. Und zwar der Zentralberg des Rheasilvia-Kraters. Dass es diesen Krater überhaupt gibt wissen wir erst seit 1997; seinen Namen hat er aber erst 2011 bekommen und auch erst seit damals wissen wir, dass er ziemlich hoch ist. Der Rheasilvia-Berg liegt nämlich nicht auf dem Mars sondern befindet sich auf dem Asteroid Vesta. Bis zur Ankunft der Raumsonde Dawn dort im Juli 2011 hatten wir nur sehr unscharfe Bilder dieses Asteroiden die kaum Details der Oberfläche gezeigt haben. Aber dank Dawn wissen wir mittlerweile sehr gut, was dort alles zu finden ist. Unter anderem eben der Rheasilvia-Krater mit einem Durchmesser von 505 Kilometer. Was vielleicht nicht so beeindruckend klingt, aber sehr beeindruckend ist, vor allem wenn man bedenkt dass der Asteroid Vesta selbst nur einen Durchmesser von 569 Kilometer hat. Wahrscheinlich ist vor ungefähr einer Milliarde Jahre ein ziemlich großes Trumm mit Vesta kollidiert und hat dabei den Krater geschaffen. Einen Krater, dessen Wand bis zu 12 Kilometer über die umliegenden Regionen hinaus ragt - hoch genug, um den Mount Everest UND den Mauna Kea dahinter zu verstecken - und wie alle großen Krater hat er auch einen Zentralberg in der Mitte. Beim Einschlag eines großen Objekts verhält sich das Gestein ja kurzfristig so wie eine Flüssigkeit. Und wenn man zum Beispiel einen Stein ins Wasser wirft, dann spritzt danach ja auch aus der Mitte des Einschlagspunkts ein wenig Wasser nach oben. Nur dass im Falle eines Kraters dieser "Spritzer" dann eben wieder fest wird und einen Berg bildet (ich hab das in Folge 220 der Sternengeschichten genauer erklärt). Der Zentralberg im Rheasilvia-Krater hat einen Basis mit einem Durchmesser von 200 Kilometer und eine Höhe von 20 bis 25 Kilometer. Je nachdem auf welche Weise man das mit dem Olympus Mons vergleicht ist Rheasilvia also höher oder niedriger. Ob das, was man auf dem Saturnmond Iapetus finden kann, ein Berg ist, ist unklar. Eher handelt es sich um eine ganze Gebirgskette, der exakte Begriff dafür ist "Äquatorialkamm". So bezeichnet man eine Erhebung die dem Verlauf des Äquators eines Himmelskörpers folgt. Oder anders gesagt: Ein Gebirge, das einmal um den Himmelskörper herum läuft. Wir haben sowas bis jetzt nur bei Monden des Saturns gefunden und wissen noch nicht wirklich, wie sie entstehen. Vielleicht hatten diese Monde eigene Ringe, die irgendwann instabil geworden sind und als das ganze Material auf den Planeten gestürzt ist, haben sie Gebirgskette gebildet? Vielleicht handelt es sich um Eis, dass aus dem Inneren des Planeten an die Oberfläche gesteigen ist. Vielleicht hat es mit der Entstehung der Monde zu tun? Wir wissen es nicht, aber wir wissen, dass der Äquatorialkamm von Iapetus bis zu einer Höhe von 20 Kilometer reicht, ganz ordentlich für einen Mond mit einem Durchmesser von knapp 1500 Kilometer. Auch andere Monde haben hohe Berge. Der Jupitermond Io etwa kann mit den Boösaule Montes aufweisen, die gut 18 Kilometer hoch sind. Der Uranusmond Oberon hat eine 11 Kilometer hohe Erhebung. Über den 7 Kilometer hohen Berg auf dem Saturnmond Mimas habe ich ja erst in Folge 489 erzählt. Selbst auf dem Mond gibt es Erhebungen die mehr als 10 Kilometer über die Mondoberfläche hinauf reichen. Die meisten hohen Berge findet man aber definitiv auf dem Mars. Olympus Mons ist der größte, aber nicht der einzige gigantische Vulkan der dort rumsteht. In seiner Nachbarschaft kann man auch noch Ascraeus Mons (18 Kilometer hoch), Arsia Mons (14 Kilometer) und Pavonis Mons (12 Kilometer) besteigen. Abseits dieser vulkanreichen Tharsis-Region gibt es noch Elysium Mons mit 12,5 Kilometern und das waren jetzt nur die, die über 10 Kilometer Höhe erreichen… Aber wie kommt eigentlich gerade der kleine Mars zu solch großen Bergen? Warum gibt es auf Asteroiden und Monden solche gigantischen Berge und auf der Erde nicht? Das hat vor allem zwei Gründe. Zuerst einmal hat die Erde eine Atmosphäre mit jeder Menge Wind und Wetter. Was durchaus gut ist, denn ansonsten könnten wir hier nicht leben. Sie sorgt aber auch für Erosion, das heißt im Laufe der Jahrmillionen werden Berge langsam aber sicher abgeschliffen und abgetragen, bröckeln auseinander, und so weiter. Viel wichtiger ist aber die Masse der Erde. Ein Berg ist ja kein Turm. Je höher ein Berg ist, desto größer muss seine Basis sein. Und je größer die Basis, desto größer ist auch das Gesamtgewicht des Berges. Die Masse der Erde zieht den Berg an, so wie alles andere. Und wenn der Berg zu schwer ist, dann ist der Druck auf die Basis zu stark, das Gestein dort wird flüssig und der Berg sackt in die Erde ein. Man kann berechnen wie groß ein Berg unter Bedingungen werden kann, die auf der Erde herrschen und kommt dann auf eine Höhe von knapp 10 Kilometern. Was der Höhe von Everest oder Mauna Kea entspricht; wir haben also schon so hohe Berge wie wir hier kriegen können. Auf Himmelskörpern die kleiner sind als die Erde und weniger Masse haben, wie eben auf dem Mars, da können Berge viel höher wachsen. Auf sie wirkt eine geringere Gravitationskraft und deswegen können sie größer werden. Wem die Berge auf der Erde also nicht hoch genug sind, wird wohl oder übel auf einen anderen Himmelskörper auswandern müssen…

Wir brauchen mehr Einheit Sternengeschichten Folge 493: Siriometer und Andromede Heute geht es in den Sternengeschichten um Siriometer und Andromede. Und auch noch um Macron, Astron und ein paar andere komische Wörter. Die heben wir uns aber für später auf und fangen mit dem Siriometer an. Was soll das sein? Klingen tut es wie ein Gerät, mit dem man irgendwas misst. Aber was? Den Sirius? Siriuse? Sirius ist ein Stern, ein ziemlich interessanter, ok - aber wieso kriegt er ein eigenes Messgerät und die anderen Sterne nicht? Um das zu klären müssen wir ein Thema betrachten, von dem ich in den Sternengeschichten schon öfter erzählt habe. Es geht um die Entfernung zu den Sternen. Lange Zeit war die völlig unbekannt. Ich hab schon einige Male erklärt, wie kompliziert es ist, das Universum von der Erde aus in all seiner dreidimensionalen Pracht zu sehen. Weil sehen tun wir den Himmel eigentlich nur zweidimensional. Es sieht so aus, als wäre da eine Kuppel über der Erde aufgespannt an der jede Menge kleine Lampen hängen. Deswegen ist es auch nicht verwunderlich dass die Menschen genau das lange Zeit auch gedacht haben. Dass da eine Kuppel über der Erde ist beziehungsweise dass die Erde im Zentrum einer enormen Kugelschale sitzt, an der die Sterne befestigt sind. Vor ein paar hundert Jahren ist uns klar geworden, dass das nicht stimmen kann. Aber wir haben immer noch nicht gewusst, wie weit die Sterne weg sind. Weil wir sehen ja nur unterschiedlich helle Lichter. Es hat lange gedauert, bis wir das mit der Entfernungsbestimmung geschafft haben. Davon habe ich in Folge 19 erzählt; 1838 war es, als es Friedrich Wilhelm Bessel gelungen ist, die Parallaxe eines Sterns zu bestimmen. Und zur Sicherheit wiederhole ich das mit der Parallaxe nochmal. Die Erde bewegt sich um die Sonne, so viel war auch 1838 schon einigermaßen klar. Das bedeutet aber, dass sie zu unterschiedlichen Zeiten im Jahr an unterschiedlichen Orten im Sonnensystem steht. Und wir daher aus unterschiedlichen Blickwinkeln auf die fernen Sterne schauen. Und wenn das so ist, dann müssten wir eigentlich sehen können, wie sich die etwas näher gelegenen Sterne vor dem Hintergrund der ferneren Sterne scheinbar bewegen. Das muss so sein; das kann man auch leicht selbst bei etwas alltäglicheren Situationen ausprobieren. Wenn man mit dem Fahrrad eine Straße entlang radelt, dann sieht man wie die nahen Bäume sich scheinbar in Bezug auf die fernen Berge im Hintergrund bewegen. Oder die nahen Häuser in Bezug auf die fernen Häuser, falls man gerade durch eine Stadt radelt. Weil man eben aus unterschiedlichen Blickwinkeln schaut und die nahen Objekte mal vor dem einem Hintergrund sieht und mal vor einem anderen, je nachdem wo man sich selbst gerade befindet. So ist es auch bei den Sternen, nur sind die halt sehr, sehr, sehr weit entfernt. Die scheinbare Positionsänderung ist winzig und deswegen hat es so lange gedauert, bis man das endlich mal auch messen konnte. Bessel hat das als erster getan und heute tun wir das bei Milliarden von Sternen. Und jetzt, wo wir die Entfernungen kennen, müssen wir die auch irgendwie angeben. Auf der Erde geben wir Entfernungen in Kilometern an. Oder Metern, manchmal auch Zentimeter oder Millimeter. Aber im Weltall wird es schwierig. Ok, wenn es um Abstände in unserer Nachbarschaft geht, dann ist das noch halbwegs praktikabel. Der Mond ist gut 400.000 Kilometer weit weg. Die Sonne schon 150 Millionen Kilometer. Das kann man sich zwar nicht mehr anschaulich vorstellen - aber immerhin sind die Zahlen noch halbwegs fassbar. Aber Sirius zum Beispiel ist 86 Billionen Kilometer weit weg. Das ist eine große Zahl und mit der kann man wirklich nichts mehr anfangen. Und Sirius ist noch ein vergleichsweise naher Stern. Wenn wir vernünftig arbeiten wollen und auch halbwegs verstehen möchten, wie weit die Sterne weg sind, braucht es andere Einheiten. Womit wir jetzt beim Siriometer sind. Das ist nämlich kein Gerät, sondern eine Entfernungseinheit. Ausgedacht hat sie sich der berühmte Astronom Friedrich Wilhelm Herschel, der im 18. Jahrhundert auch den Planeten Uranus entdeckt hat. Er wollte auch die Entfernungen zu den Sternen messen, was aber technisch damals nicht möglich war. Aber zumindest so halbwegs rauskriegen wollte er es doch. Also hat er sich gesagt: Wir gehen einfach mal davon aus, dass alle Sterne mehr oder weniger gleich viel Licht ausstrahlen. Dann müssen Sterne, die wir hell am Himmel wahrnehmen näher sein als die, die weniger hell erscheinen. Und Sirius ist der hellste Stern am Nachthimmel, den nehmen wir mal als Referenzstern, mit dem wir alle anderen vergleichen. Sirius ist ein "Siriometer" weit weg. Und ein Stern, der ein Viertel so hell erscheint wie Sirius muss zwei Siriometer weit weg sein. Weil die Helligkeit mit dem Quadrat des Abstands sinkt: Doppelt so weit weg, viermal weniger hell. Das war eigentlich keine schlechte Idee. Wenn denn die Sterne wirklich alle gleich viel Licht ausstrahlen, was sie aber nicht tun. Deswegen waren Herschels Ergebnisse auch nicht sonderlich gut. Die Idee des Siriometer blieb aber. Denn man brauchte ja immer noch irgendeine Einheit für die Sterndistanzen. Basierend auf dem Siriometer schlug der deutsche Astronom Hugo von Seeliger die "Siriusweite" vor. Damit ist die Entfernung eines Stern gemeint, der gerade so weit weg ist, dass seine Parallaxe 0,2 Bogensekunden beträgt. Was heißt das? Die Parallaxe ist die scheinbare Positionsänderung die sich ergibt, wenn man ihn von der Erde aus zu zwei Zeitpunkten betrachtet, die 6 Monate auseinander liegen. Oder, ein bisschen weniger verwirrend: Wir schauen einmal zum Stern hin und messen seine Position. Dann warten wir, bis die Erde genau auf der anderen Seite ihrer Umlaufbahn angelangt ist. Dann befinden wir uns knapp 300 Millionen Kilometer von der ersten Beobachtungsposition weg (so groß ist der Durchmesser der Erdbahn) und schauen nochmal. Jetzt wird der Stern eine andere Position haben und den Unterschied misst man in Grad. Bogensekunden sind ein bisschen knifflig zum Vorstellen (dazu kommen wir später noch), darum erkläre ich es nochmal. Wenn wir uns einmal im Kreis drehen, dann haben wir insgesamt einen Bereich von 360 Grad beobachtet; das ist noch simpel. Ein Grad können wir jetzt in 60 Stücke unterteilen, die nennt man Bogenminuten. Und jede Bogenminute hat nochmal 60 Bogensekunden. Und bei unserer Messung ist der Stern nicht mal eine volle Bogensekunde scheinbar am Himmel entlang gehüpft, sonder nur 0,2 Bogensekunden. Das ist wirklich wenig. Der Vollmond überdeckt einen Bereich am Himmel der 0,5 Grad entspricht, beziehunsgweise 30 Bogenminuten oder 1800 Bogensekunden. 0,2 Bogensekunden sind knapp ein 10.000stel der scheinbaren Größe des Vollmonds am Himmel. Eine Parallaxe von 0,2 Bogensekunden entspricht zwar nicht der Entfernung von Sirius, aber einer Entfernung von 1,03 Millionen Erdbahnradien. Was Seeliger ziemlich super fand und auch der schwedische Astronom Carl Charlier, der vorschlug, das ein wenig zu runden und ein Siriometer auf 1 Million Erdbahnradien festzulegen. Sirius wäre dann laut Charlier einen halben Siriometer weit weg, die helle Wega 2,2 Siriometer, Beteigeuze wäre 6,9 Siriometer entfernt, und so weiter. Eigentlich ganz nett, alles schön handliche Zahlen. Andere Astronomen fanden es schöner, wenn man die Entfernungseinheit mit einer Parallaxe von 0,1 Bogensekunden definiert und haben das auch getan. Aber warum sollte man alles am Sirius festmachen? Warum nicht den Andromedanebel nehmen. Damals, zu Beginn des 20. Jahrhunderts als all diese Diskussionen geführt wurden, dachten ja viele noch, dass das ein nebelartiges Gebilde und gar nicht so weit weg ist. Und hübsch ist das Ding auch, als definieren wir einfach den Abstand zum Andromedanebel als ein "Andromede" und nehmen das als Entfernungseinheit für Sterne. Blöd nur, dass niemand so genau gewusst hat, wie weit die Andromeda weg ist. Damals zumindest und das hat auch Heber Curtis beschäftigt. Der amerikanische Astronom gehörte zu denen, die davon ausgingen, dass es noch jede Menge andere, enorm weit entfernte Galaxien im All gibt und das die Andromeda eine davon ist. Und wenn das so ist, dann macht es kaum Sinn diesen Abstand als Maßstab für die viel näheren Sterne zu benutzen. In einer Arbeit aus dem Jahr 1913 fasste er die Debatte der Entfernungseinheiten zusammen und stellte fest, dass so eine Einheit mindestens drei Vorgaben erfüllen muss. Man soll sie möglichst exakt messen können und sie soll von fundamentalen Größen abhängen. Sie soll leicht zu verstehen sein, auch wenn man kein oder nur wenig astronomisches Wissen hat. Und sie soll so beschaffen sein, dass die Entfernungen zu den Sternen sich in halbwegs handlichen Zahlen ausdrücken lassen. Die Andromede als Einheit verwarf er sofort; es war nicht möglich, diese Entfernung vernünftig zu messen. Die Einheiten die auf Parallaxen basieren fand er auch nicht so super. Darunter können sich Laien nix vorstellen, meinte er und hatte damit nicht Unrecht. Ihr habt ja vorhin gehört, dass man sich ein wenig anstrengen muss, wenn man das mit der Parallaxe und der Entfernung anschaulich erklären will. Curtis lehnte die Entfernungsangaben in Bogensekunden der Parallaxe ab, aber genau so diverse Umrechnungen. Den Siriometer von Charlier fand er doof, genauso andere die einen Stern, der eine Parallaxe von einer Bogensekunde zeigt (statt den 0,2 von Seeliger und Charlier) und die daraus berechnete Entfernung dann Macron, Astron oder Astrometer nannten. Curtis fand, dass es nur eine Einheit gab, die alle seine Bedingungen erfüllte: Das Lichtjahr. Diese Entfernung basiert auf einer fundamentalen Größe, nämlich der Lichtgeschwindigkeit die sich damals auch halbwegs gut messen lies. Es ist leicht einzusehen, dass Licht Zeit braucht um von A nach B zu kommen und dass ein Lichtjahr eben genau die Strecke ist, die das Licht in einem Jahr zurück legt. Und die Entfernungen zu den Sternen lassen sich in Lichtjahren genau so handlich ausdrücken wie in Siriometern. Sirius zum Beispiel ist 8,6 Lichtjahre weit weg, Wega ist 25 Lichtjahre entfernt und Beteigeuze 643 Lichtjahre. Es spricht also nichts dagegen, einfach das eh schon in Gebrauch befindliche Lichtjahr zum Standard zu machen, meinte Curtis. Und sollten wir mal noch größere Einheiten brauchen, kann man ja einfach Lichtjahrhunderte oder Lichtjahrtausende nehmen. Man kann Curtis kaum widersprechen; ein Lichtjahr ist wirklich eine praktisch und leicht zu veranschaulichende Einheit. Trotzdem ist das Lichtjahr nicht die "offizielle" Einheit. Beziehungsweise gibt es keine offizielle Einheit, außer dem Meter. Aber in der Astronomie wird in Fachpublikationen meistens eine Einheit verwendet, die "Parsec" heißt. Das steht für "Parallaxensekunde" und entspricht einer Entfernung, in der ein Stern eine scheinbare Positionsänderung von einer Bogensekunde zeigt, wenn man ihn von der Erde aus zu unterschiedlichen Zeiten beobachtet. Also genau das Ding, das früher mal Astron, Astrometer, Macron, etc genannt wurde. Nur dass man sich halt für den Namen Parsec entschieden hat. Beziehungsweise nicht "man" sonder der britische Astronom Herbert Hall Turner, der den Begriff Anfang des 20. Jahrhunderts vorschlug. Tja. Auf Curtis wollte keiner hören. Und deswegen haben wir in der Astronomie heute die Einheit Parsec. Ein Parsec entspricht knapp 31 Billionen Kilometer. Oder 3,26 Lichtjahre. Es gibt durchaus ein paar gute Gründe, warum man in der Forschung auf das Parsec setzt; es basiert auf einer direkten Beobachtungsgröße, nämlich dem Winkel der Parallaxe. Aber so richtig anschaulich ist es trotzdem nicht. Weswegen die Lichtjahre natürlich trotzdem noch verwendet werden, vor allem immer dann, wenn nicht innerhalb der Astronomie miteinander gesprochen wird, sondern mit der Öffentlichkeit.

Ein perfekter Jahrgang Sternengeschichten Folge 492: Kometenwein "Als der Gehilfe mit dem Bericht über seine merkwürdigen Erlebnisse zu Ende war, entstand eine Pause. Holmes lehnte sich in die Kissen zurück und sah mich mit wohlgefälligem und doch prüfendem Blicke an, wie ein Kenner, der den ersten Becher eines Kometen-Jahrgangs kostet." Das schreibt Dr. Watson, beziehungsweise eigentlich Arthur Conan Doyle in seiner Sherlock-Holmes-Kurzgeschichte "Eine sonderbare Anstellung". Um was es da genau geht soll uns heute nicht interessieren. Am Ende wird der Verbrecher überführt, so wie immer bei Sherlock Holmes. Wir interessieren uns in der heutigen Folge für die seltsame Art, in der Holmes über Wein redet. Was soll ein "Kometen-Jahrgang" sein, im englischen Original ein "comet vintage"? Was haben Kometen mit Wein zu tun? Dazu müssen wir zurück ins Jahr 1811 gehen, zum 25. März, als der französische Astronom Honoré Flaugergues im südfranzösischen Viviers den Himmel beobachtet hat. Wie man das halt so macht. Dabei ist ihm ein Komet aufgefallen, tief am Horizont. Der Komet war auch am nächsten Tag zu sehen und am übernächsten Tag, bis zum 1. April; danach konnte Flaugergues ihn nicht mehr finden. Aber schon 10 Tage später konnte ihn sein Kollege Jean-Louis Pons erneut finden. Beziehungsweise aus seiner Sicht: Das erste Mal entdecken, denn Pons wusste nichts von den Beobachtungen die Flaugergues zuvor angestellt hatte. Danach war er immer wieder sichtbar, Flaugergues sah ihn bis Ende Mai; Alexander von Humboldt konnte ihn im Juni beobachten, Wilhelm Bessel fand ihn im August, Wilhelm Herschel im September, ebenso im Dezember. Im Januar 1812 konnte er immer noch beobachtet werden, der kubanische Astronom José Joaquin de Ferrer beobachtete ihn im Juli 1812 und die letzte Beobachtung ist von 17. August 1812 aus Russland überliefert. Damit war der Komet fast 17 Monate lang am Himmel sichtbar; so lange wie kein anderer damals bekannter Komet - und erst der Komet Hale-Bopp im Jahr 1997 war länger sichtbar als der Komet von 1811 der heute offiziell C/1811 F1 oder auch einfach nur Flaugergues 1811 heißt. Die Menschen die ich vorhin aufgezählt habe waren alle Astronomen, aber bei weitem nicht die einzigen, die ihn beobachtet haben. Der Komet Flaugergues war nicht nur lange zu sehen, sondern auch sehr gut. Er wird heute zu den sogenannten "Großen Kometen" gezählt; eine Gruppe die zwar nicht offiziell definiert ist, aber Kometen beschreibt, die so richtig beeindruckend hell und spektakulär am Himmel aussehen. Und das war bei Flaugergues' Komet auf jeden Fall so. Im Oktober 1811 war er enorm hell; so hell wie hellsten Sterne am Himmel und mit einem langen und beeindruckenden Schweif, der auch bei Vollmond gut zu sehen war. Am Nachthimmel sah der Komet so groß wie der Vollmond aus, was er in Wahrheit natürlich nicht war. Er wird, wie die meisten Kometen, um die 10 Kilometer groß gewesen sein. Aber das was wir sehen, wenn wir einen Kometen sehen, ist nicht der Komet selbst, sondern seine "Koma", eine große Staubwolke in der Komet sich hüllt, wenn er sich der Sonne nähert. Dann wird er warm, die ganzen gefrorenen Gase und das Eis tauen auf und wehen hinaus ins All. Dabei reißen sie Staub von der Oberfläche des Kometen mit sich und die so entstehende Staubhülle kann viel besser und viel mehr Licht reflektieren als es der kleine Kometenkern tun könnte. Und die Koma von Flaugergues muss WIRKLICH groß gewesen sein. Denn er war ja einerseits sehr hell. Andererseits aber gar nicht so nah an der Erde dran. Als er unserem Planeten am nächste war, im Oktober 1811, betrug der Abstand immer noch 183 Millionen Kilometer. Das ist weiter als die Distanz zwischen Sonne und Erde. Seine Umlaufbahn ist überhaupt außergewöhnlich. Sie ist extrem langgestreckt, am sonnenfernsten Punkt seiner Bahn ist Flaugergues gut 425 mal weiter von der Sonne entfernt als am sonnennächsten Punkt. Das ist aber noch normal für solche Kometen, die kommen ja aus den weit entfernten äußeren Regionen des Sonnensystems. Seine Bahn ist aber auch um 107 Grad gegenüber der Erdbahn geneigt, das heißt, sie steht fast senkrecht auf die Ebene, in der sich die Erde und die anderen Planeten bewegen. Für eine Runde um die Sonne braucht der Komet knapp 3000 Jahre. Das heißt er könnte vielleicht auch irgendwann in der Antike am Himmel zu sehen gewesen sein - und wir müssen bis ins Jahr 4800 warten, bis wir ihn wieder sehen. So - jetzt haben wir viel über diesen Kometen erfahren. Aber wenig über den Wein. Ich bin kein großer Weinexperte, aber der Wein aus dem Jahr 1811 gilt als einer der besten Jahrgänge überhaupt. Der Winter war nicht so kalt, schon im Februar war es warm und trocken, ab Mai war es sommerlich und der Herbst war auch länger und wärmer als üblich. Zumindest dort, wo man Wein angebaut hat und offensichtlich ganz besonders dort, wo die Weinreben des Château Lafite bei Bordeaux stehen. Der dort 1811 hergestellte Wein gilt unter den Kennerinnen und Kennern immer noch als der beste Wein aller Zeiten. Aber auch in anderen Weinregionen war die Ausbeute außergewöhnlich, in Frankreich, in Deutschland und anderswo. Man war enorm froh endlich mal wieder einen tollen Wein zu haben; zu Beginn des Jahrzehnts gab es einige eher schlechte Weinjahre. In der Champagner-Kellerei Veuve Cliquot hat man 1811 auch einen beeindruckenden Champagner produziert; mit einer neuen Technik die die Grundlage für die moderne Champagner-Herstellung gilt. Der beste Wein aller Zeiten, der erste wirklich gute Champagner - und das alles, während ein höchst beeindruckender Komet am Himmel steht. Kann das Zufall sein? Ja, was soll es denn sonst sein? Natürlich war es Zufall. Aber der Komet war damals enorm präsent; alle konnten ihn sehen; in den Zeitungen wurde drüber geschrieben und natürlich gab es Menschen, die da Verbindungen hergestellt haben. Das wird bei Kometen ja schon seit Jahrtausenden so gemacht. Mal wird der Komet als guten Omen angesehen - Napoleon zum Beispiel war 1812 gerade auf dem Weg um Russland zu erobern und hielt den Kometen für ein Zeichen, dass er mit seinem Eroberungsfeldzug erfolgreich sein wird. Was dann ja nicht so war. Sehr viel öfter werden Kometen als schlechte Vorzeichen betrachtet, in unserem Fall zum Beispiel als Ankündigung des schweren Erdbebens das im Juni 1811 in Südafrika stattgefunden hat. Aber so ist halt die Welt. Es gibt Erdbeben. Schlachten gehen verloren oder werden gewonnen. Der Wein wird gut oder schlecht. Und manchmal fliegt oben über allem ein Komet herum und manchmal nicht. Wir Menschen mögen aber keine Zufälle und suchen immer nach Verbindungen. Was ja auch gut ist, wenn wir das nicht tun würden, dann hätten wir das mit der Wissenschaft auch nie auf die Reihe gekriegt. Aber manchmal gibt es eben keine Verbindung. Und im Fall des Kometenweins ist das eben so. Es gibt keinen irgendwie gearteten Mechanismus durch den ein dutzende Millionen Kilometer entfernter Felsbrocken im All die Qualität von Weintrauben beeinflussen könnte. Aber natürlich ist so ein Komet ein gutes Mittel um Werbung zu machen. Weswegen damals einige Weine in Flaschen mit Abbildungen von Kometen auf dem Ettiket gefüllt und "Kometenwein" genannt wurde. Und auch danach wurde immer wieder gerne "Kometenwein" produziert, wenn gerade ein passender Himmelskörper zu sehen war. Mit solchen Kometenweinen kann man heute ein Vermögen machen - wenn man irgendwo an so eine Flasche kommen sollte, kann man sie für sehr viel Geld an Sammlerinnen und Sammler verkaufen. Ob man sie auch trinken sollte ist eine andere Frage; manche Weine altern gut, andere eher schlecht. Beim Kometenwein aus dem Jahr 1811 könnte es sich aber lohnen; der berühmte Weinkritiker Robert Parker hat 1996 eine Flasche Château d'Yquem aus dem Jahr 1811 verkostet und ihm 100 von 100 Punkten gegeben (was nicht so oft vorkommt). So oder so - mit dem Kometen hat der Wein aber nichts zu tun. Und am Ende kommt es beim Weingenuß ja auch auf andere Sachen an, wie schon Johann Wolfgang Goethe gewusst hat: "„Setze mir nicht, du Grobian, den Krug so derb vor die Nase! Wer Wein bringt, sehe mich freundlich an, sonst trübt sich der Elfer im Glase.“

Alles ändert sich aber bleibt gleich Sternengeschichten Folge 491: Das Steady-State-Universum Vor 13,8 Milliarden Jahren gab es den Urknall. Was in diesem Moment genau abgelaufen ist und vor allem warum: Das wissen wir nicht. Dafür aber ziemlich gut, was alles nach dem Urknall passiert ist, wie ich ja schon in Folge 99 erklärt habe. Das Universum dehnt sich seitdem aus; es expandiert. Wie das alles im Detail abläuft wird durch das sogenannte "Lambda-CDM-Modell" beschrieben, das kosmologische Modell mit wir heute erklären, wie sich unser Universum entwickelt hat und entwickeln wird. Dieses Modell passt sehr gut zu dem, was wir auch tatsächlich beobachten. Aber darum soll es heute nicht gehen, sondern um ein anderes kosmologisches Modell und zwar die "Steady-State-Theorie". Dazu gehen wir zurück in die 1940er Jahre. Die Kosmologie als exakte Naturwissenschaft gab es damals noch nicht; zumindest nicht in heutiger Form. Damals hatte man noch kaum konkrete Beobachtungsdaten mit denen man arbeiten konnte und auch keine Möglichkeit sie zu kriegen. Über Satelliten, Weltraumteleskope und so hatte man zwar schon nachgedacht, aber die einzigen Raketen die damals in die Luft geflogen sind waren Waffen im zweiten Weltkrieg. Der erste Satellit sollte erst 1957 ins All fliegen und auch dann war es noch ein weiter Weg bis zu brauchbaren kosmologischen Daten. Aber dazu kommen wir noch; bleiben wir vorerst in den 1940er Jahren. Was man damals hatte waren vor allem zwei Dinge: Die Relativitätstheorie von Albert Einstein und die Beobachtungen von Edwin Hubble und seinen Kollegen. Hubble beobachtete ab den 1920er Jahren andere Galaxien und hat dabei festgestellt, dass sie sich alle von uns entfernen. Und Einstein hat in seiner allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben, wie sich das Universum als ganzes verhält und dabei entdeckt, dass es sich ausdehnen muss. Aus beiden Phänomenen kann man eine Schlussfolgerung ziehen: Wenn die Galaxien sich alle von uns entfernen, dann müssen sie früher näher bei uns gewesen sein. Und noch früher noch näher. Und irgendwann müssen alle Galaxien quasi am gleichen Ort gewesen sein. Und wenn die Relativitätstheorie ebenfalls vorhersagt, dass sich das Universum ausdehnt, dann kann daraus eigentlich nur folgen, dass es in der Vergangenheit einen Zeitpunkt gegegen hat, in dem unser gesamter Kosmos in einem einzigen Punkt konzentriert war, von dem aus es dann begonnen hat zu expandieren. Oder anders gesagt: Unser Universum hat einen Anfang in der Zeit. Es hat NICHT immer schon existiert, ohne Anfang, wie man vor Hubble und Einstein gedacht hat. Als diese Theorie eines expandierenden Universums mit Anfang das erste Mal geäußert wurde, waren viele nicht sonderlich glücklich damit. Den meisten Forscherinnen und Forschern erschien ein statisches Universum ohne Anfang und ohne Ende irgendwie eleganter. Und vor allem: Wenn das Universum einen Anfang hat, quasi einen "Schöpfungsmoment", dann rückt die Wissenschaft irgendwie ja auch wieder in die Nähe der Religion. Aber in dieser Folge soll es auch nicht um Wissenschaft gegen Religion gehen. Die Sache ist viel komplexer und diejenigen, die das Urknallmodell abgelehnt haben, haben das durchaus auch aus wissenschaftlichen Gründen getan und nicht nur wegen religiöser Assoziationen. Womit wir jetzt bei Fred Hoyle sind. Von diesem britischen Astronom habe ich ja in Folge 22 schon ein bisschen mehr erzählt. Er war einer der bedeutensten Astronomen des 20. Jahrhunderts, wenn nicht sogar DER bedeutendste Astronom. Er hat jede Menge wichtige Dinge herausgefunden, unter anderem wie im Inneren der Sterne durch kernphysikalische Prozesse die chemischen Elemente entstehen. Er hat aber auch jede Menge kontroverse Theorien aufgestellt und einige, die man kaum anders als kompletten Quatsch bezeichnen kann. Wir bleiben aber bei denen die kontrovers sind, aber immerhin noch wissenschaftlich. 1948 sind in der Fachzeitschrift "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" zwei Artikel erschienen. Einer von Fred Hoyle und einer von Hermann Bondi und Thomas Gold. Alle drei waren Kollegen und haben gemeinsam an dem gearbeitet, was sie da vorgestellt haben. Der Titel von Hoyles Aufsatz war "A new model of the expanding univers" und der von Bondi und Gold hieß "The Steady-State Theory of the Expanding Universe". Es ging also um eine neue Theorie mit der man ein expandierendes Universum beschreiben kann und zwar die "Steady State"-Theorie. Das wird oft mal verwechselt: Hoyle, Bondi und Gold ging es nicht darum, das alte statische Modell des Universums wiederzubeleben in dem es keine Expansion gibt. Dafür waren auch in den 1940er Jahren die Beobachtungsdaten schon gut genug. Das Universum expandiert; die Galaxien bewegen sich voneinander fort; daran konnte man vernünftigerweise nicht mehr zweifeln. Die drei Astronomen wollten ein Universum beschreiben, dass expandiert, sich dabei aber - vereinfacht gesagt - trotzdem nicht verändert. Das klingt ein wenig komisch; noch komischer ist es, wenn man berücksichtigt, dass sie die Idee davon aus dem Horrorfilm "Dead of Night" aus dem Jahr 1945 hatten. Darin geht es um einen Architekten, der zu einem gruseligen Haus auf dem Land fährt, dort jede Menge grusliges Zeug erlebt das er zuvor schon in seinem Alpträumen erlebt hat und alles endet damit, dass er aufwacht, weils doch nur ein Traum war und seine Frau ihm vorschlägt, zur Erholung ein Wochenende auf dem Land zu verbringen und am Ende des Films fährt der Architekt dann zu einem Haus auf dem Land, womit man gleichzeitig auch wieder am Anfang angelangt ist. "Dead of Night" gilt als Horrorfilm-Klassiker, mit Kosmologie hat er aber nix zu tun. Aber die zirkuläre Handlung, ohne Anfang und Ende hat Thomas Gold, und mit ihm Bondi und Hoyle dazu inspiriert über ein Universum nachzudenken, dass zwar expandiert, aber trotzdem keinen Anfang und kein Ende hat. Das Resultat war die Steady-State-Theorie. In ihr wird das Universum im Laufe der Zeit immer größer und größer. Aber egal zu welchem Zeitpunkt man es betrachtet, es schaut trotzdem immer gleich aus. Galaxien bewegen sich zwar voneinander fort. Aber ZWISCHEN den Galaxien entsteht ständig neue Materie aus der dann neue Sterne und neue Galaxien entstehen. Das heißt die Abstände zwischen Galaxien bleiben mehr oder weniger immer gleich. Das Universum erscheint immer gleich. Es expandiert, aber es hatte keinen Anfang und kein Ende und zu jedem Zeitpunkt erscheint es so wie zu jedem anderen Zeitpunkt. Der Hauptunterschied zum Urknall-Modell ist die Art und Weise wie die Materie entsteht. Beim Urknall-Modell ist sämtliche Materie des Kosmos direkt zu beginn entstanden und seitdem dehnt sich das Universum aus und die Materie verdünnt sich quasi immer weiter. Wenn man lange genug wartet, dann erscheint es unterschiedlich; in fernster Zukunft würden wir hier von der Erde (die es dann schon längst nicht mehr gibt) keine anderen Galaxien mehr am Himmel sehen, weil sie sich alle so weit von uns entfernt haben. Im Steady-State-Modell entsteht Materie ständig und überall im Universum. Und auch in ferner Zukunft würden wir einen Himmel voll Galaxien beobachten, weil neue entstanden sind und den Platz derjenigen eingenommen haben die sich entfernt haben. Aus damaliger Sicht war das jetzt keine völlig blöde Idee. Wenn man behaupten kann, dass Materie beim Urknall aus dem Nichts entstehen kann, dann kann man auch behaupten, dass sie nach dem Urknall aus dem Nichts entstehen kann. Gut, es wäre vielleicht eleganter, wenn man nur EIN Ereignis braucht, bei dem die ganze Materie entsteht und nicht viele "Mini-Urknälle" die ständig überall stattfinden. Aber das ist Ansichtssache. Aus damaliger Sicht war das Steady-State-Modell eine durchaus seriöse Alternative zum Urknallmodell. Das hat sich dann aber sehr bald geändert. In den 1950er und 1960er Jahren hat die Radioastronomie so richtig Fahrt aufgenommen und man hat die "Quasare" entdeckt. Das sind die aktiven Zentren weit entfernter Galaxien und eben WEIT ENTFERNTER Galaxien. Wir wissen heute, warum das so ist; das hat mit der Entwicklungsgeschichte von Galaxien zu tun und aus deren Zentralregion kommt nur dann enorm viel Radiostrahlung, wenn sie noch sehr jung sind. Alte Galaxien wie unsere Milchstraße tun das nicht mehr. Und in der Astronomie schaut man ja immer in die Vergangenheit, wenn man in die Ferne schaut. Das Licht der fernen Galaxien braucht Milliarden Jahre bis zu uns und wir sehen sie so, wie sie waren, als sie noch jung waren. Es ist also nicht überraschend, dass wir Quasare nur weit entfernt sehen aber nicht in unserer Nähe. Es ist aber SEHR überraschend, wenn man von einem Steady-State-Universum ausgeht. Denn das sagt ja, dass das Universum früher genau so ausgesehen haben muss wie heute. Und dass man Quasare auch in unserer Nähe sehen sollte. Dann kam das Jahr 1964 und der Nachweis der kosmischen Hintergrundstrahlung. Die kann man eigentlich nur mit dem Urknallmodell erklären. Als das Universum jung und klein war, war es auch sehr heiß und dicht; so dicht, dass das Licht sich nicht ausbreiten konnte. Erst als das Universum sich ausreichend weit ausgedehnt hat und kühl geworden ist war, vereinfacht gesagt, Platz für das Licht um sich in alle Richtungen ausbreiten zu können. Dass man auch heute noch diese Strahlung beobachten können sollte war eine Vorhersage der Urknalltheorie die 1964 bestätigt worden ist. Und von dem Zeitpunkt an war sich die Wissenschaft im Wesentlich einig, dass man die Steady-State-Theorie verwerfen kann. Sie ist nicht geeignet, die Beobachtungsdaten zu beschreiben und mittlerweile sind jede Menge andere Daten dazu gekommen die alle das Urknallmodell bestätigen aber nicht zum Steady-State-Modell passen. Hoyle und seine Kollegen haben zwar immer wieder probiert ihr Modell anzupassen, aber jedesmal wenn es neue kosmologischen Daten gab, hat es wieder nicht gepasst. Trotzdem hat Hoyle bis zu seinem Tod nicht aufgehört daran zu arbeiten und war davon überzeugt, dass er recht hat. Tja. Aber immerhin kann er sich damit trösten, dass er verantwortlich für das Wort "Urknall" ist. In einer BBC-Radiosendung hat er von seiner Theorie erzählt und um die Konkurrenztheorie des Universums mit Anfang lächerlich zu machen, hat er sie als "Big Bang" bezeichnet. Und deswegen gibt es die "Big Bang Theory", das Urknallmodell der Kosmologie.

Lassen sich doofe Aliens leichter finden? **Sternengeschichten Folge 490: Technosignaturen: Auf der Suche nach intelligenten Aliens ** Heute geht es um Technosignaturen. Und damit ist keine laute elektronische Musik gemeint. Wir beschäftigen uns mit außerirdischem Leben. Und zwar zur Abwechslung mal tatsächlich mit dem, was man sich so denkt, wenn man "Aliens" hört. Intelligente außerirdische Wesen, so wie in den Science-Fiction-Filmen. Wenn ich sonst über außerirdisches Leben und die Suche danach spreche, dann meine ich ja so gut wie immer "Leben" in einem viel allgemeineren Sinn. Dann geht es um Mikroorganismen, um Bakterien, um Algen oder ähnlich "simples" Leben. Denn danach können wir wissenschaftlich seriös tatsächlich suchen. Wir kennen die Vielfalt des mikrobiologischen Lebens auf der Erde. Wir wissen, dass diese Lebewesen enorm zäh sind und unter Bedingungen existieren können, die für uns Menschen lebensfeindlich wären; Bedingungen wie sie auf einem anderem Himmelskörper herrschen können. Auf dem Mars zum Beispiel oder den Eismonden von Jupiter und Saturn. Wir wissen, dass die Mikroorganismen schon lange vor uns Menschen da waren; mehr oder weniger gleich nachdem die Erde halbwegs lebensfreundliche Bedingungen bot. Das ist kein Beleg, aber zumindest ein Hinweis darauf, dass sich diese Art von Leben überall dort entwickelt, wo es kann. Und wenn das so sein sollte, dann wissen wir auch, auf welche Weise wir so eine Art von Leben auf anderen Himmelskörpern nachweisen können; mit der Technik, die uns jetzt schon zur Verfügung steht. Damit können wir nach "Biosignaturen" suchen; nach Spuren, die Lebewesen in der Atmosphäre ihres Planeten hinterlassen wodurch das von diesem Planeten reflektierte Licht charakteristisch verändert wird, wie ich in Folge 464 im Detail erklärt habe. Intelligentes außerirdisches Leben ist eine ganz andere Sache. Wir wissen ja noch nicht einmal wirklich, warum wir Menschen intelligent geworden sind. Seit mehr als 3 Milliarden Jahren gibt es Leben auf der Erde. Und erst in den letzten paar hunderttausend Jahren hat die Evolution dazu geführt, dass eine Spezies dieses Lebens das entwickelt hat, was wir heute Intelligenz nennen. Und sieht man davon ab, dass wir uns auch nichtmal sicher sind, wie wir "Intelligenz" überhaupt definieren sollen, wissen wir nicht, warum das passiert ist. Passiert so etwas zwangsläufig mit Leben? Warum aber dann erst so spät? Oder muss das so lange dauern? Wenn ja, warum? Oder entwickelt sich Intelligenz nur selten? Wenn ja, wie selten? Und über all dem steht das große Problem, dass wir Menschen uns zwangsläufig intelligentes Leben nur so vorstellen können, wie wir sind. Ok, mit Variationen: Dann haben die Aliens eben spitze Ohren, wie Mr. Spock. Oder ein dichtes Fell, wie Chewbacca. Aber wir sind nicht in der Lage, uns WIRKLICH fremdes Leben vorzustellen; wie denn auch? Wir können nur so denken, wie wir denken können und können per Definition nicht so denken, wie wir nicht denken können, wie aber vielleicht eine fremde Intelligenz denken würde. So. Das ist alles ein wenig unerfreulich, weil es natürlich sehr spannend wäre, intelligente Aliens zu finden. Aber es ist auch sehr viel schwieriger wissenschaftlich seriös zu bewerkstelligen. Weil wir eben keine Ahnung haben, wonach wir wirklich suchen müssen. Wir können nach Intelligenz suchen, die so ähnlich ist wie wir. Wissen aber nicht im geringsten, was wir mit dieser Einschränkung alles verpassen. Und selbst wenn wir das akzeptieren, bleibt es schwierig. Mit Sicherheit würden wir nur dann Bescheid wissen, wenn irgendwelche Aliens mit ihrem Raumschiff auf der Erde landen und "Hallo" sagen. Oder was auch immer sie sagen würden. Wenn sie überhaupt was sagen. Aber angesichts der unvorstellbaren Distanzen zwischen den Sternen und der Einschränkungen in der Reisegeschwindigkeit durch die Naturgesetze ist es nicht sehr wahrscheinlich, dass so ein Besuch von Aliens in naher Zukunft stattfinden wird. Bleibt die indirekte Suche, die aber auch durch die enormen Entfernungen behindert wird. Wir können ja die allermeisten Planeten der anderen Sterne nicht einmal direkt sehen sondern haben sie nur indirekt entdeckt. Und selbst wenn sich das durch die Großteleskope der nächsten Generation bald ändern wird, werden die Planeten immer nur Lichtpunkte im Teleskop bleiben. Das reicht um nach den Biosignaturen zu suchen, die mikrobiologische Lebewesen hinterlassen, wie ich in Folge 464 erklärt habe. Aber wir können auf absehbare Zeit auch mit noch so großen Teleskopen keine Alien-Städte auf anderen Planeten sehen. Wie also könnte man - halbwegs wissenschaftlich seriös - nach intelligenten außerirdischen Lebewesen suchen? Und jetzt sind wir bei den "Technosignaturen" angelangt. So wie die Biosignaturen Hinweise auf Leben sind, sind Technosignaturen Hinweise auf Technik. Und wenn wir einmal außerirdische Technik gefunden haben, dann muss es da auch irgendwo Intelligenz geben, die diese Technik gebaut hat. Aber von was für einer Technik reden wir hier eigentlich genau? Da haben wir wieder das gleiche Problem wie vorhin: Es geht um Technik, von der WIR MENSCHEN uns vorstellen, dass Aliens sie bauen könnten. Aber ob "sie" - wenn es sie denn gibt - das auch wirklich tun ist eine Frage, auf die wir keine Antwort haben. Aber egal: Was steht da für Alien-Technik zur Auswahl? Mangels anderer Orientierungspunkte müssen wir uns das halten, was wir über uns selbst wissen. Was also haben wir Menschen an Technik produziert, die irgendwie vom Weltall aus entdeckt werden kann? Nun, wir haben zum Beispiel Raumsonden ins All geschickt. Auf dem Mond liegt diverser Krempel von uns rum; auch auf dem Mars und ein paar anderen Himmelskörpern, wie ich in Folge 261 erzählt habe. Und ein paar Raumsonden wie Pioneer 11 oder Voyager 1 und 2 fliegen immer noch durchs All und werden das vermutlich auch noch in ein paar Millionen Jahren tun. Selbst wenn wir Menschen irgendwann verschwinden, wird ein Teil unserer Technik also noch irgendwo zu finden sein. Wenn sie denn wer findet! Das Weltall ist groß und es ist äußerst unwahrscheinlich darin so etwas winziges wie eine Raumsonde zufällig zu finden. Und das gilt natürlich umgekehrt genau so: Klar kann es sein, dass da draußen irgendwo eine Alien-Raumsonde rumfliegt. Aber es wäre schon ein absurder Zufall das sie gerade von uns und gerade jetzt gefunden wird. Ähnliches gilt für eine ganz klassische Technosignatur: Außerirdische Radiosignale. Schon vor Jahrzehnten haben wir Menschen angefangen, einerseits nach Radiosignalen zu suchen, die Aliens zur Erde geschickt haben könnten und andererseits sogar selbst welche hinaus ins All gesendet. Darunter waren absichtlich verschickte Botschaften und sehr viel unabsichtliche Sendungen. Unser Radio- und Fernsehprogramm breitet sich ja nicht nur auf der Erde aus sondern auch im All. Zumindest war das früher so, als man da tatsächlich Radiosignale durch die Luft geschickt und mit Antennen empfangen hat. Heute geht das allermeiste schon durch irgendwelche Glasfaserkabel und im Weltall kriegt man nix davon mit. Die Zeit, in der von der Erde aus Radiosignale verschickt worden sind, war also nur sehr kurz und es muss wieder ein großer Zufall sein, wenn irgendwelche Aliens was davon empfangen sollten. Und genau so ist die irdische Suche nach außerirdischen Signale - das SETI-Programm - eine Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Ja, solche Signale könnte es geben. Aber das All ist groß und wenn man nicht zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort mit der richtigen Frequenz lauscht, dann findet man nix. Ebenso unbefriedigend ist die Angelegenheit, wenn wir uns an der Science-Fiction orientieren. In Folge 159 habe ich darüber gesprochen, welche unvorstellbaren Projekte irgendwelche massiv weiter entwickelten Aliens durchführen könnten. Sie könnten zum Beispiel eine Dyson-Sphäre bauen; ihren Stern also mit einer Kugelschale umgeben, um seine gesamte Energie nutzen zu können. Wir können uns vorstellen, so etwas zu bauen. Wir können sogar überlegen, wie man das machen müsste. Wir können ausrechnen, wie viel Material man dafür braucht - man müsste komplette Planeten auseinandernehmen!! - und so weiter. Aber natürlich haben wir nicht einmal ansatzweise eine Ahnung, wie man so etwas tatsächlich macht. Und selbst wenn: Würden wir es auch machen, nur weil wir es könnten? Warum sollen wir davon ausgehen, dass irgendwelche Aliens das erstens können, zweitens wollen und drittens auch tun? Wissen wir nicht - aber wir können ja mal davon ausgehen. Strukturen wie Dyson-Sphären können wir prinzipiell beobachten; sie würden zwar aussehen wie Sterne, aber nicht ganz und wir könnten das herausfinden. Und entsprechende Suchen gab es sogar schon; keine davon war aber erfolgreich. Aber wir müssen vielleicht gar nicht mit irgendwelchen Science-Fiction-Megaprojekten arbeiten. Ein paar Möglichkeiten für Technosignaturen gibt es noch die ein wenig vielversprechender sind. Schauen wir wieder auf die Erde: Woran erkennt man, dass die Erde von intelligenten Wesen bewohnt ist, wenn man sie vom All aus betrachtet? Vor allem an den vielen hellen Lichtern auf ihrer Nachthälfte. Gut, ich habe vorhin gesagt, dass wir nicht in der Lage sind, die Oberfläche von extrasolaren Planeten so genau zu beobachten um irgendwelche leuchtenden Alienstädte zu sehen. Aber das ist vielleicht nicht unbedingt notwendig. Wir sind sehr gut darin, das Licht zu analysieren, das vom Weltall zu uns kommt. Planeten leuchten zwar nicht von selbst, aber sie reflektieren das Licht ihrer Sterne. Mit den Teleskopen der nächsten Generation werden wir in der Lage sein, genau dieses von Planeten reflektierte Licht zu untersuchen; zumindest von denen in unserer näheren galaktischen Umgebung. Und wenn da jetzt sehr, sehr viele künstliche Lichter leuchten sollten, dann können wir das mit unseren Instrumenten vielleicht herausfinden. Wir würden dann immer noch nicht sehen, WAS das Licht erzeugt. Aber wir würden sehen, dass von diesem Planeten mehr und anderes Licht kommt als das, was vom Licht des Sterns stammt. Das setzt aber voraus, dass dort intelligente Wesen leben, die ausreichend entwickelt sind, um jede Menge künstliches Licht zu erzeugen. So weit sind wir Menschen erst seit wenig mehr als 100 Jahren. Und es setzt voraus, dass diese Wesen überhaupt einen Bedarf an künstlichem Licht haben. Vielleicht können sie auch wunderbar im Dunkeln sehen. Oder haben überhaupt keine Augen. Wieder mal gilt: Wir haben keine Ahnung. Ich hab die ganze Zeit von intelligentem Leben gesprochen. Und damit Lebewesen gemeint, die zumindest weiter entwickelt sind als Tiere. Aber abgesehen davon, dass es eben verdammt schwer ist zu definieren, was jetzt mit "Intelligenz" gemeint ist, haben wir intelligenten Menschen ja durchaus auch Sachen gemacht, die man definitiv nicht klug nennen kann. Wir haben zum Beispiel in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts jede Menge Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe produziert. FCKWs, und das war eine super und intelligente Erfindung. Man hat das Zeug wunderbar überall einsetzen können, als Treibgas, als Kühlmittel und in der Industrie. Es war zweifelsfrei eine Erfindung die nur wir intelligenten Menschen machen konnten; in der Natur kommen diese FCKWs nicht vor. Aber wie sich gezeigt hat, haben diese Gase die Ozonschicht der Erde geschädigt und den Treibhauseffekt angefeuert. Das ist weniger schlau und zum Glück haben wir gelernt, darauf zu verzichten; weitestgehend zumindest. Wir stellen uns Aliens ja immer als schlauer, besser und ganz allgemein viel weiter entwickelt als wir es sind vor. Aber das ist vermutlich vor allem Wunschdenken; es kann genau so gut sein, dass die auf ihre Art genau so doof sind wie wir. Oder vielleicht auch auf unsere Art doof. Warum sollten Aliens nicht auch FCKWs erfunden haben? Warum sollten die ihre Atmosphäre nicht auch kaputt machen? Und wenn sie das tun, dann könnten wir - zumindest theoretisch - die Existenz dieser Gase nachweisen. Sie hinterlassen ihre Spuren im reflektierten Licht des Sterns; die Moleküle blockieren, so wie alle anderen Moleküle, einen ganz bestimmten Teil davon und wenn wir sehen, dass dieser Teil im Licht eines Planeten fehlt, dann wissen wir, dass dort FCKWs in der Atmosphäre sind. Das in der Praxis nachzuweisen wird aber schwer, denn dafür reichen nicht einmal die Teleskope der nächsten Generation. Aber wir können uns einigermaßen sicher sein, dass wir mittelfristig Instrumente haben werden, die dazu in der Lage sind. Damit können wir uns dann auf die Suche nach nicht ganz so intelligenten Aliens machen. Aber egal ob klug oder schlau: Am Ende bleibt das Problem vom Anfang. Wir wissen zu wenig darüber, was "Intelligenz" eigentlich ist um mit Aussicht auf Erfolg danach anderswo im All suchen zu können.

Ja, ich kenne den Star-Wars-Witz... **Sternengeschichten Folge 489: Der Saturnmond Mimas ** Ein 300 Kilometer hoher Berg. Inmitten eines Lochs, das einen Durchmesser von 4000 Kilometern und eine Tiefe von 200 Kilometer hat. So etwas kann man sich kaum vorstellen. Das wäre ein Krater von der Größe Nordamerikas, der bis weit in den Erdmantel hinein reicht und einem Berg in der Mitte, dessen Gipfel außerhalb der Atmosphäre im Weltraum liegt. So etwas kann es - schon aus rein physikalischen Gründen - auf der Erde nicht geben. So eine Struktur würde unter ihrem Gewicht sofort kollabieren und jedes Ereignis das in der Lage wäre, so einen Krater zu schaffen würde dabei mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit die Erde komplett zerstören. Einen 300 Kilometer hohen Berg finden wir auch anderswo im Sonnensystem nicht, auch keinen 200 Kilometer tiefen Krater. Auch nicht auf dem kleinen Saturnmond Mimas, der ja überhaupt nur einen Durchmesser von knapp 400 Kilometer hat. Aber zumindest in Relation gibt es dort eine Struktur die so gigantisch ist wie der unvorstellbare und unmögliche Krater auf der Erde. Aber gehen wir zuerst mal zurück zum 17. September 1789. Gut acht Jahre nachdem der englische Astronom William Herschel mit seinem selbstgebauten Teleskop als erster Mensch überhaupt mit Uranus einen noch unbekannten Planeten entdeckt hat, fügte er an diesem Tag dem Inventar des Sonnensystems ein weiteres Objekt hinzu. Er fand einen Mond des Saturn. Sechs Stück kannte man davor schon; der größte Saturnmond - Titan - wurde schon 1655 gefunden, von Christiaan Huygens. Es folgten Iapetus und Rhea, die 1671 und 1672 von Giovanni Domenico Cassini entdeckt wurden. Der fand 1684 auch Tethys und Dione. Für Mond Nummer Sechs war dann schon William Herschel verantwortlich: Er entdeckte Enceladus im August 1789, nur ein paar Wochen bevor er dann am 17. September 1789 den siebten Mond beobachten konnte: Mimas - nur das er damals noch nicht so hieß. Damals bekam er einfach die römische Nummer "I", weil er von allen bekannten Saturnmonden dem Saturn am nächsten war und man die Monde von innen nach außen durchnummeriert hat. Den Namen "Mimas" erhielt der Mond erst 1847, als John Herschel, der Sohn von William und auch ein berühmter Astronom, vorschlug, sie nach den Riesen der griechischen Mythologie zu benennen. Der Mond Mimas jedenfalls umkreist den Saturn auf einer fast kreisförmigen Bahn, nur circa 125.000 Kilometer von dessen äußerer Atmosphäre entfernt. Das ist ziemlich nahe (der Erdmond ist immerhin 400.000 Kilometer von der Erde weg), aber mittlerweile haben wir mindestens neun Monde gefunden, die noch näher am Saturn kreisen - aber alle viel kleiner sind als Mimas. Der hat einen Durchmesser von 397 Kilometer und kommt einer Kugel sehr nahe, was durchaus außergewöhnlich ist. Große Himmelskörper fallen unter ihrem eigenen Gewicht zwangsläufig zu einer annähernd runden Form zusammen; bei Himmelskörpern die kleiner als 1000 Kilometer sind, ist das aber nicht selbstverständlich. Mimas ist keine perfekte Kugel; in der einen Richtung ist sein Durchmesser circa 390 Kilometer; in der anderen Richtung sind es 415 Kilometer und das ist genau die Richtung, die auch zum Saturn zeigt. Die Anziehungskraft des riesigen Planeten zieht ihn also ein bisschen in die Länge. Mimas sieht von außen betrachtet aus wie eine große, graue Kugel aus Stein. Seine mittlere Dichte beträgt aber nur wenig mehr als 1 Gramm pro Kubikzentimeter und das bedeutet, dass er zu einem überwiegenden Teil aus Wassereis bestehen muss, mit einer geringen Menge an Gestein dazwischen gemischt. Vielleicht ist unter all dem Wassereis irgendwo ein kleiner Kern aus Fels. Dieser Kern ist dann aber vermutlich keine Kugel sondern hat eher die Form eines Footballs. Das wissen wir, weil ab dem Jahr 2004 die Raumsonde Cassini Mimas aus der Nähe untersucht. Natürlich hat die Sonde nicht ins Innere des Monds schauen können. Aber das musste sie auch gar nicht. Man kann mit einer Raumsonde ganz in der Nähe eines Himmelskörpers vorbei fliegen beziehungsweise um ihn herum. Wie sich die Sonde dann bewegt, hängt natürlich von der Anziehungskraft und damit von der Masse des Objekts ab. Aber eben auch davon, wie diese Masse verteilt ist! Wenn da zum Beispiel irgendwo im Eis von Mimas eine fette gigantische Eisenkugel stecken würde, würde die Raumsonde jedesmal eine stärkere Anziehungskraft spüren, wenn sie genau über diese Stelle des Mondes fliegt, wo die Kugel drunter ist. Gut, wenn die Kugel jetzt genau im Zentrum wäre, würde man nix merken, weil Cassini dann ja quasi immer genau über der Kugel wäre. Und in Mimas steckt ja auch keine Eisenkugel sondern eine Gesteinskugel, vermutlich. Aber wenn die eben ein bisschen unförmig ist, dann merkt die Raumsonde das beim vorbeifliegen. Und genau das hat man gemerkt. Warum der Kern Mimas unförmig sein sollte, weiß man aber nicht. Es könnte auch sein, dass der Kern ganz normal ist, dafür aber unter dem Eis von Mimas ein unterirdischer Ozean aus flüssigem Wasser ist. Das würde einen ähnlichen Effekt auf die Bewegung von Cassini haben wie ein unförmiger Kern. Aber eigentlich hat ein kleiner Mond wie Mimas zu wenig Wärme in seinem Inneren gespeichert, um Eis schmelzen zu können. Andere Monde lösen dieses Problem mit einer elliptischen Umlaufbahn; das sorgt für sehr starke Gezeitenkräfte die den Mond quasi durchkneten und warmhalten. Aber Mimas Bahn um Saturn ist annähernd kreisförmig, das funktioniert also auch nicht. Aber vielleicht hatte der Mond früher eine andere Bahn? Früher müssen sowieso ein paar sehr dramatische Dinge mit Mimas passiert sein. Ich habe vorhin gesagt, dass der Mond aussieht wie eine große Kugel aus Stein. Das stimmt auch. Er ist vergleichsweise hell und reflektiert ungefähr 60 Prozent des einfallenden Sonnenlichts. Auf der gelblich-grauen Kugel von Mimas findet man - wenig überraschend - sehr viele Einschlagskrater. Auf den ersten Blick könnte man Mimas mit dem Mond der Erde verwechseln. Aber wirklich nur auf den ersten Blick. Denn einen ganz bestimmten Krater kann man nicht übersehen. Er trägt - nach dem Entdecker des Mondes - den Namen Herschel. Er hat einen Durchmesser von knapp 140 Kilometer, was vielleicht wenig beeindruckend klingt. Solange, bis man sich daran erinnert, dass der ganze Mond nur einen Durchmesser von 400 Kilometer hat! Der Krater macht also fast ein Drittel des Monddurchmessers aus! Die Wände des Kraters sind 5 Kilometer hoch, teilweise liegt der Boden des Kraters sogar bis zu 10 Kilometer unter dem Rand. In der Mitte des Kraters erhebt sich ein Zentralberg von 6 bis 8 Kilometer Höhe; vielleicht sogar über 10 Kilometer (so genau lässt sich das aus der Entfernung nicht messen). Gäbe es einen Krater mit genau dieser Größe auf der Erde, wäre das ein beeindruckendes Ding; der Zentralberg würde zu den höchsten Bergen des Planeten gehören. Und wenn man den Krater entsprechend des Größenverhältnis von Mimas und Erde skaliert, dann landet man bei dem 4000 Kilometer großen Krater, den wir uns zu Beginn vorgestellt haben. Der Herschel-Krater auf Mimas ist ein gewaltiges Ding! Wenn man ihn betrachtet, dann kann man kaum anders als sich zu fragen, wie er entstanden ist und warum um Himmels Willen dabei nicht der ganze Mond zerstört worden ist. Was auch immer so ein enormes Loch in einen Himmelskörper schlagen kann, muss ihn dabei doch eigentlich komplett kaputt machen! Nun, diese Frage stellt sich natürlich auch die Astronomie. Aber eine verbindliche Antwort haben wir leider auch nicht. Wir gehen davon aus, dass der Krater schon alt ist; mehr als 4 Milliarden Jahre. Er muss daher in der Frühzeit des Sonnensystems entstanden sein, als sich die Planeten gerade erst gebildet hatten. Damals schwirrten vermutlich noch sehr viel mehr größere Objekte durch die Gegend als heute und eines davon muss den Mond getroffen haben; genau so, dass es für den gigantischen Krater gereicht, der Mond den Einschlag aber überlebt hat. Es gäbe noch viel mehr über Mimas herauszufinden. Vier Raumsoden haben den Mond bisher besucht. 1979 flog Pioneer 11 in mehr als 100.000 Kilometer Abstand an ihm vorbei; Voyager 1 folgte im August 1980 mit einer Distanz zum Mond von knapp 90.000 Kilometer. Voyager 2 flog 1981 in über 300.000 Kilometer vorbei und mit den paar Bildern aus großer Entfernung musste man auskommen, bis 2004 dann die Raumsonde Cassini beim Saturn eintraf. Sie war bis 2017 dort unterwegs und hat den Planeten und jede Menge seiner Monde im Detail beobachtet. Immer wieder ist sie auch nahe an Mimas vorbeigeflogen, am nächsten war sie dem Mond am 13. Februar 2010 mit einem Abstand von nur 9500 Kilometer. Deswegen wissen wir zum Beispiel auch, dass irgendwas mit den Temperaturen dort komisch ist. Ok, ganz allgemein ist es dort sehr kalt. Die Temperatur liegt bei ca -190 Grad Celsius. Im Durchsnitt: Auf der Seite des Mondes, die dem Saturn abgewandt ist, ist es wärmer, auf der dem Planeten zugewandten Seite ist es kälter. Der Unterschied beträgt bis zu 20 Grad und wir wissen nicht so genau, warum das so ist. Vielleicht, weil auf der abgewandten Seite die Oberfläche aus einer Art Pulverschnee besteht, der Wärme besser speichern kann? Oder das Material auf der zugewandten Seite kann Wärme besser leiten und ist deswegen kälter? Vielleicht hat auch der Einschlag was mit der Sache zu tun, der den Herschel-Krater erzeugt hat. Der wird den Mond ja ziemlich durcheinander gebracht haben und wer weiß, wie sich das Material da verformt und umsortiert hat. Mimas ist nur einer von fast 100 Monden des Saturn und von mehreren hundert Monden im ganzen Sonnensystem. Aber wie jeder andere Himmelskörper ist auch er eine ganz eigene Welt über die wir bis jetzt nur einen Bruchteil von dem wissen, was es dort zu entdecken gibt.

Auf die Perspektive kommt es an Sternengeschichten Folge 488: Gouldscher Gürtel und Radcliffe-Welle Benjamin Gould war ein amerikanischer Astronom. Und sein Gürtel liegt nicht in irgendeinem Kleiderschrank, sondern weit draußen im Universum. Beziehungsweise ist er mittlerweile nicht mal mehr dort, sondern ganz weg. Aber fangen wir am Anfang an. Der ist in diesem Fall die Mitte des 19. Jahrhunderts. Der berühmte Astronom John Herschel, Sohn des noch berühmteren Astronoms William Herschel, Entdecker des Planeten Uranus - John Herschel jedenfalls hat Sterne beobachtet. Nicht so außergewöhnlich als Astronom, damals wie heute. Herschel fiel aber etwas auf: Wenn man sich die besonders hellen Sterne am Himmel ansieht, dann findet man viele davon nicht in der Ebene der Milchstraße sondern eher entlang einer Linie, die ein bisschen geneigt dazu ist. Stellen wir uns vor unserem geistigen Auge mal kurz die Milchstraße vor. Wir sehen eine große Scheibe, voller Sterne. Die Sonne befindet sich in der Randregion dieser Scheibe. Wenn wir von dort aus nach "oben" und nach "unten" schauen, also über und unter die Scheibe, dann sehen wir da natürlich wenig Sterne. Die Scheibe der Milchstraße ist ja im Vergleich zu ihrer Ausdehnung nicht sehr dick. Wir können auch in Richtung des intergalaktischen Raums schauen, also in die Richtung, in der die Scheibe der Milchstraße bald zu Ende ist. Auch da sind wenige Sterne. Nur wenn wir in Richtung Zentrum der Milchstraße schauen, sehen wir jede Menge Sterne. Es ist ein bisschen so, als wenn man am Waldrand stehen würde. Der Blick in die eine Richtung zeigt uns ein paar Bäume hinter denen wir schon die Felder und Wiesen sehen können. Und wenn wir in die andere Richtung schauen, dann sehen wir so viele Bäume, dass man - wie im Sprichwort - den Wald vor lauter Bäumen nicht sehen können. Das ist auch der Grund, warum wir am Himmel die "Milchstraße" sehen können. Das klingt ja ein wenig seltsam, die Milchstraße ist ja die Galaxie, deren Teil auch unser Sonnensystem ist. Jeder Stern den wir am Himmel sehen können - es sei denn wir benutzen sehr, sehr große Teleskop - ist Teil der Milchstraße. Aber diese Sterne sind eben auch alle in unserer näheren Umgebung; es sind die Sterne, die sich über uns, unter uns und vor und hinter uns befinden. In drei dieser Richtungen kommt hinter diesen Sternen nicht mehr viel, nur der leere intergalaktische Raum. Die vierte Richtung zeigt uns aber den Blick auf das Zentrum der Milchstraße und in dieser Richtung sehen wir SO VIELE Sterne, dass wir ohne optische Hilfsmittel gar nicht erkennen können, dass es sich um Sterne handelt. Wir sehen nur ein milchiges Band, das sich über den Himmel zieht und haben es deswegen "Milchstraße" genannt. Erst als im 17. Jahrhundert die ersten Teleskope zum Himmel gerichtet wurden, konnte man sehen, dass das alles Sterne sind. Das Band der Milchstraße markiert an unserem Himmel also die Ebene der Milchstraße. Dort befinden sich die allermeisten Sterne unserer Galaxis und rein statistisch gesehen sollten in dieser Ebene natürlich auch die meisten helle Sterne sein. Und jetzt zurück zu John Herschel, der fest gestellt hat, dass sehr viele helle Sterne eben gerade NICHT in der Ebene der Milchstraße liegen. Was ist da los? Ein paar Jahre später, in den 1870er Jahren, hat der amerikanische Astronom Benjamin Gould die Sache genauer untersucht. Er kam zu dem Schluss, dass die hellen Sterne in einer Art Ring um das Zentrum der Milchstraße angeordnet sein müssen, der ein wenig gegenüber der Ebene der Milchstraße geneigt ist. Diese Struktur hat den Namen "Gould Belt" bekommen. Im Laufe der Zeit hat man dort noch mehr entdeckt. Und herausgefunden, dass der Gould Belt nicht nur aus hellen Sternen besteht. Sondern auch aus jeder Menge interstellarer Gaswolken. Und dass der Ring kein kompletter Ring ist. Sondern eine circa 3000 Lichtjahre lange Struktur, um circa 15 bis 20 Grad gegenüber der Ebene der Milchstraße geneigt, die nur knapp ein Zehntel um das Zentrum der Milchstraße herum reicht. Die Sterne des Gouldschen Gürtels sind vergleichsweise jung, nur circa 60 Millionen Jahre alt, was deutlich jünger ist als das typische Alter der anderen Sterne in der Milchstraße. Aber auch kein Wunder, denn bei den interstellaren Gaswolken des Gürtels handelt es sich ja um ebenso typische Sternentstehungsgebiete. Und da ist es auch nicht überraschend, dass dort jede Menge helle Sterne zu finden sind. Wir sehen die jungen, heißen Sterne die in diesen Regionen erst vor ein paar Millionen Jahren entstanden sind. Beziehungsweise die massereichen, alten, aber immer noch hellen Sterne, die schon wieder dabei sind ihr kurzes Leben als rote Riesen zu beenden nachdem sie vor ein paar Millionen Jahren entstanden sind. Antares gehört zum Beispiel dazu, hellster Stern im Sternbild Skorpion. Unsere Sonne ist übrigens kein Teil des Rings, wir liegen innerhalb davon und es sind circa 300 Lichtjahre bis dorthin. Aber wieso gibt es da diesen komischen, geneigten Ring aus Sternentstehungsgebieten und hellen Sternen? Gute Frage, auf die wir leider keine definitive Antwort haben. Vielleicht ist da mal ne große Wolke aus Gas und Staub sehr schnell vorbei gekommen. In der Milchstraße ist ja alles in Bewegung und diese Bewegung ist nicht unbedingt immer ordentlich. Im Gegenteil - die Sterne bewegen sich zwar in erster Näherung um das Zentrum der Milchstraße herum, so wie die Planeten um die Sonne. Aber die Sonne hat sehr, sehr viel mehr Masse als alle Planeten zusammengenommen und dominiert daher mit ihrer Schwerkraft die Bewegung des Sonnensystems. Im Zentrum der Milchstraße sitzt zwar ein großes schwarzes Loch mit der circa viermillionenfachen Masse der Sonne. Im Vergleich zu den hunderten Milliarden von Sternen unserer Galaxis ist das aber NICHT dominant. Das heißt, die Bewegung der Sterne um das Zentrum der Milchstraße ist beeinflusst von der Gravitation der ganzen anderen Sterne. Das macht die Bewegung tendenziell chaotisch und da kann es gut sein, dass so eine große interstellare Wolke halt auch mal quasi kreuz und quer durch die Gegend fliegt. Wenn sie dann die Ebene der Milchstraße durchquert kann der dort etwas stärker wirkende Gravitationseinfluss der anderen Sterne dazu führen, dass sich das Gas der Wolke zu Sternen zusammenballt. Beziehungsweise dass das Gas in den Wolken in der Umgebung, die sowieso schon dort waren, kollabiert und Sterne entstehen. Wenn die dann am Ende ihres Lebens als Supernovae explodieren, verdichten sie das Gas in der Umbegung noch weiter und das Resultat wären jede Menge neue, dichtere Wolken aus denen neue Sterne entstehen, so wie beim Gouldschen Gürtel. Aber ob das wirklich so war, wissen wir nicht. Es gibt auch jede Menge andere Hypothesen, zum Beispiel dass eine größere Wolke aus dunkler Materie die Milchstraßenebene durchquert und die Entstehung des Gouldschen Gürtels ausgelöst hat. Wir brauchen mehr Forschung, wie immer. Und die hat in diesem Fall auch stattgefunden. Mit einem recht überraschenden Ergebnis: Es scheint so, als würde es den Gouldschen Gürtel in der Form gar nicht geben. Stattdessen ist dort die "Radcliffe-Welle". Das Problem, das man immer hat, wenn man Strukturen im Kosmos verstehen will, ist die Entfernung. Die sehen wir nicht, zumindest nicht auf den ersten Blick. Wir können vergleichsweise leicht feststellen, ob da am Himmel etwas ist, zum Beispiel ein Stern oder eine Gaswolke. Und natürlich auch wo am Himmel, also in welcher Richtung, sich das Ding befindet. Was wir ohne weiteres nicht sehen: Wie weit ist es bis dorthin? Das muss man messen und das ist mühselig, ganz besonders, wenn es um Objekte wie Gaswolken oä geht. Zum Glück wurde im Jahr 2013 das Weltraumteleskop Gaia ins All geschickt. Sein Job war genau das: Die Entfernungsbestimmung für extrem viele Himmelskörper durchzuführen; so exakt wie nie zuvor. Am Ende waren es fast 2 Milliarden Objekte, die Gaia vermessen konnte. Mit den so gewonnenen Daten konnte man sich auch den Gouldschen Gürtel genauer anschauen und seine räumliche Struktur sehr genau bestimmen. Und hat dabei festgestellt: Der Gürtel ist viel mehr eine Welle. Ungefähr 9000 Lichtjahre lang und 400 Lichtjahre breit. Sie erstreckt sich dabei 500 Lichtjahre über die Ebene der Milchstraße beziehungsweise 500 Lichtjahre darunter, wie eine Welle eben. Dass wir bisher gedacht haben, einen Gürtel zu sehen, lag nur an einem Projektionseffekt. Die großen Sternentstehungsgebiete des Gouldschen Gürtels - der Orion-Molekularwolkenkomplex mit dem Orionnebel, die Perseus Molekularwolke, usw - sind alle Teil dieser Radcliffe-Welle, benannt übrigens nach dem Radcliffe Institute for Advanced Study in Cambridge, wo ein Großteil der Leute gearbeitet hat, die diese Entdeckung gemacht haben. Die Radcliffe-Welle ist eine enorme Struktur, sie nimmt circa 20 Prozent der Breite und 40 Prozent der Länge des Orion-Arms ein, also des Spiralarms unserer Galaxie, in dem sich auch die Sonne befindet. Im Laufe von Jahrmillionen schwingt sie sogar hin und her, um die Ebene der Milchstraße. Immer wieder kommt die Welle dabei auch in unsere kosmische Nachbarschaft, alle 13 Millionen Jahre circa. Das Rätsel der Entstehung ist aber durch diese Entdeckung eher größer geworden als kleiner. Im Gegensatz zum Gouldschen Gürtel kann die viel größere Radcliffe-Welle eher nicht durch Supernova-Explosionen früherer Sterne entstanden sein. Wenn, dann muss irgendein Prozess dafür verantwortlich sein, der sich auf galaktischer Ebene abspielt. Gravitative Veränderung, Schockfronten quasi, die einen ganzen Spiralarm durchqueren und dabei so enorme Strukturen erzeugen. Aber was dafür sorgt, dass sich die Gravitationskräfte über so einen großen Bereich so ändern, ist unbekannt. Es wird mit der Bewegung der Objekte in der Milchstraße zu tun haben, aber wie genau das passiert: Das wissen wir noch nicht. Aber immerhin wissen wir, dass wir quasi auf einer galaktischen Welle reiten und das ist ja auch ganz nett.

Vorsicht vor der Mikrowelle **Sternengeschichten Folge 487: Fast Radio Bursts ** Im Jahr 2007 war David Narkevic ein Student an der West Virgina Universität in den USA. Von seinem Betreuer, dem Astronomen Duncan Lorimer bekam Narkevic die Aufgabe zugeteilt, die Daten im Archiv des Parkes-Radioobservatoriums zu untersuchen. Solche Aufgaben werden gerne mal an junge Studentinnen und Studenten vergeben. Archivdaten gibt es genug; man muss nicht extra Beobachtungsanträge schreiben um sie nutzen zu können und wenn die Studierenden nichts finden, dann hat man die wichtigen Instrumente nicht unnötig benutzt. Ok, die Studierenden haben ihre Zeit verloren und ärgern sich vermutlich, dass sie nur mit Archivdaten abgespeist worden sind anstatt an mit neuen Daten arbeiten zu können. Aber erstens ist das halt leider so im Studium. Und zweitens kann man auch in Archivdaten neue Entdeckungen machen. Denn nicht immer weiß man zum Zeitpunkt einer Beobachtung schon genau, was man eigentlich alles entdecken kann. Man macht Beobachtungen mit einem ganz bestimmten Ziel und wertet die Daten unter diesem Gesichtspunkt aus. Und oft zeigt sich erst später, dass in den Daten auch noch ganz andere Informationen stecken die man zuvor übersehen hat. In dem Fall sollte Narkevic nach Pulsaren suchen. Also nach schnell rotierenden Neutronensternen. Die sind spannend und sehr interessant für die Forschung. Aber auch damals nichts Neues, die hat man schon vor Jahrzehnten entdeckt, wie ich in Folge 142 erklärt habe. Aber wir kommen später noch auf die Pulsare zurück. Nun, ob David Narkevic erfreut oder verärgert war, als er den Job bekam die alten Daten des Parkes-Radioteleskops nach übersehenen Pulsar-Signalen durchzusehen, wissen wir nicht. Aber man darf davon ausgehen, dass er danach durchaus froh darüber war. Denn was er dort gefunden hat, kannte davor noch niemand. Am 24. Juli 2001 empfing das Teleskop, das im südlichen Australien steht, ein fünf Millisekunden dauerndes Radiosignal. Ein vergleichsweise starkes Radiosignal und eines, das sich nicht wiederholt hat. Es ist absolut nicht ungewöhnlich, wenn Himmelskörper Radiowellen abgeben. Das ist ja auch nur elektromagnetische Strahlung, so wie das normale Licht, nur eben bei einer größeren Wellenlänge. Die Sonne leuchtet im Radiolicht, die anderen Sterne tun das und jede Menge andere astronomische Phänomene ebenfalls. Ungewöhnlich ist es aber, wenn irgendwas nur einmal sehr kurz aufleuchtet und dann nicht wieder. Auch solche Ereignisse kennen wir; Supernova-Explosionen zum Beispiel. Wenn ein massereicher Stern am Ende seines Lebens explodiert, dann leuchtet er für kurze Zeit extrem hell auf. Wenn zwei Neutronensterne kollidieren, dann gibt es ebenfalls kurze, extrem helle Blitze in allen möglichen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums; wenn zwei schwarze Löcher kollidieren können wir für kurze Zeit Gravitationswellen registrieren. Aber einen so schnellen und sich nicht wiederholenden Ausbruch an starker Radiostrahlung hatte man bisher in der Form noch nicht gesehen. Das Phänomen, das David Narkevic in den alten Daten gefunden hatte, bekam die Bezeichung "Fast Radio Bursts", auf deutsch "schnelle Radiostrahlungsausbrüche" und das Ereignis vom 24. Juli 2001 wird seitdem auch "Lorimer-Burst" genannt, nach dem Professor übrigens, der die Idee für die Archiv-Suche hatte und nicht nach dem Studenten, der das Ereignis auch gefunden hat. Wo eins ist, sind vermutlich auch mehrere. Das gilt ganz allgemein und natürlich auch für astronomische Phänomene. Ereignisse die nur einmal und nie wieder vorkommen sind angesichts eines quasi unendlich großen Universums eher unwahrscheinlich und es ist erst recht unwahrscheinlich dass dieses Einzelereignis in der gesamten gewaltigen Geschichte des Kosmos gerade dann stattfindet wenn wir bereit sind, dabei mit unseren Teleskopen zuzusehen. Man konnte also davon ausgehen, dass es noch sehr viel mehr solcher Fast Radio Bursts gibt und wir sie bisher einfach nur übersehen haben. Also machte man sich auf die Suche und wurde schnell fündig. Aber nicht so wie erwartet. Am Parkes-Radioteleskop fand man im Jahr 2010 gleich 16 Radiopulse die sich bei genauerer Untersuchung aber als höchst irdisches Phänomen herausgestellt haben. Sie stammten von der Mikrowelle im Gebäude: So ein Gerät schaltet sich zwar automatisch ab, wenn man die Tür öffnet. Aber mit einer winzigen Verzögerung und deswegen gab es jedes Mal einen Radioimpuls der Sekundebruchteile dauerte immer dann, wenn jemand auf der Sternwarte die Mikrowelle aufgemacht hatte. Tja. Das heißt aber nicht, dass der Lorimer-Burst ebenfalls aus der Küche der Sternwarte kam. Der fand wirklich weit draußen im All statt und da stellt sich nun vermutlich die Frage: Woher weiß man das? Man weiß ja nicht einmal um was es sich dabei handelt; woher will man dann wissen, wie weit das Wasauchimmer entfernt ist? Das lässt sich aus der sogenannten Dispersion bestimmen. Überall im Weltall befinden sich freie Elektronen. Also nicht überall, aber der leere Raum zwischen den Sternen ist eben nicht komplett leer. Hier und da findet sich ein Atom, ein Molekül oder eben auch ein Elektron. An diesen Elektronen kann elektromagnetische Strahlung gestreut werden und je niedriger die Frequenz ist, desto stärker ist die Streuung. Der Radioimpuls wird ja nicht nur bei einer einzelnen Frequenz empfangen sondern über einen bestimmten Frequenzbereich. Und die höheren Frequenzen kommen dabei ein paar Sekundenbruchteilen vor den niedrigeren Frequenzen an. Das ist die Dispersion und ihr Ausmaß hängt natürlich vor allem von der Menge an freien Elektronen ab, die sich zwischen Teleskop und Radioquelle befinden. Die kennen wir nicht, weil wir nicht wissen, wo das Signal herkommt. Wir können aber aus anderen Daten zumindest ungefähr abschätzen, wie viele freie Elektronen ein Signal typischerweise treffen würde, wenn es irgendwo aus unserer eigenen Galaxie stammt. Die bei den Fast Radio Bursts beobachtete Dispersion ist aber viel größer; sie müssen also unterwegs sehr viel mehr Elektronen getroffen haben und daher auch von viel weiter her kommen; irgendwo aus anderen, weit entfernten Galaxien. Nach dem ersten Lorimer-Burst (und der Mikrowellen-Episode) fand man in Archivdaten noch weitere Beispiel für Fast Radio Bursts. Und am 20. November 2012 wurde vom Arecibo-Radioteleskop dann auch so ein ein Radioausbruch "live" gemessen. In den folgenden Jahren fand man jede Menge weitere. In Archivdaten und bei gezielten Beobachtungen. Man fand einige Radiosignale die sich wiederholten, aber viele, die einfach nur einmal auftauchten und dann nicht mehr zu registrieren waren. Ab zu ist es auch gelungen, die Galaxie zu finden, aus der die Radiosignale gekommen sind. Am 19. Juni 2019 etwa registrierte das CHIME-Teleskop in Kanada einen Fast Radio Burst der genau aus der Richtung des Himmels kam wo sich eine Spiralgalaxie befindet, 457 Millionen Lichtjahre weit weg. Zum damaligen Zeitpunkt war das der uns nächstgelegen Radio Burst, aber man hat bald weitere gefunden die aus Galaxien kommen, die uns noch näher sind. Am 28. April 2020 fand man - ebenfalls mit dem kanadischen CHIME-Teleskop - einen Fast Radio Burst der aus nur 30.000 Lichtjahren Entfernung und damit aus unserer eigenen Galaxie kommt. Und zwar aus genau der Richtung in der man am Himmel SGR 1935+2154 sehen kann. Das ist ein Magnetar und damit sind wir jetzt mittendrin bei der Frage nach der Natur der Fast Radio Bursts. Natürlich gab es im Laufe der Zeit jede Menge Hypothese darüber, was da so viel Radiostrahlung ins Universum abgibt. Kollisionen sind in solchen Fällen immer ein guter Ausgangspunkt. Dinge stoßen ja meistens nur einmal zusammen und WENN im Universum Himmelskörper kollidieren, dann sind das im Allgemeinen auch entsprechend extreme Ereignisse die jede Menge Strahlung freisetzen. Wir wissen, dass Neutronensterne die miteinander zusammenstoßen gigantische Mengen an Gammastrahlung freisetzen können. Warum sollten sie nicht auch für die Radioblitze verantwortlich sein? Neutronensterne sind die Reste von sehr massereichen Sternen; das was übrig bleibt, wenn diese Sterne keine Kernfusion mehr machen können. Dann schleudern sie ihre äußeren Schichten bei einer enormen Explosion hinaus ins All und übrig bleibt ein extrem kompakter Kern; ein paar Dutzend Kilometer groß aber so schwer wie die Sonne. Der Neutronenstern rotiert extrem schnell und hat auch ein extrem starkes Magnetfeld. Wenn zwei davon kollidieren, dann kollabieren auch ihre Magnetfelder und Radiostrahlung könnte freigesetzt werden. Gleiches gilt für Supernova-Explosionen: Auch das sind Einzelereignisse mit jeder Menge Strahlung. Wir können uns zum Beispiel zwei weiße Zwerge denken, die einander umkreisen. Ein weißer Zwerg ist das, was von Sternen wie unserer Sonne übrig bleibt, nachdem sie ihren Treibstoff für die Kernfusion aufgebraucht haben. Wenn die sich umkreisen und dabei zu nahe kommen, können sie verschmelzen. Dabei könnte Radiostrahlung entlang der magnetischen Pole des neu entstandenen, größeren weißen Zwergs entkommen. Es gibt noch jede Menge weitere Hypothesen, bis hin natürlich zu Aliens, die Fast Radio Bursts absichtlich erzeugen um damit Raumschiffe anzutreiben. Aber Aliens sind in der Wissenschaft selten eine gute Erklärung; vor allem, weil man ja keine Ahnung hat, was diese potenziellen Aliens alles können und wissen und es andererseits meistens sehr viel bessere Erklärungen gibt, die ohne Aliens auskommen. Also lassen wir die spekulativen Aliens und konzentrieren wir uns auf die Tatsache der Beobachtung vom April 2020, als man einen Fast Radio Burst innerhalb unserer Milchstraße zu einem Magnetar zurück verfolgen konnte. Was Magnetare sind habe ich in Folge 401 der Sternengeschichten ausführlich erklärt. Kurz gesagt: Ein schnell rotierender Neutronenstern mit einem besonders starken Magnetfeld, circa 1000 Mal stärker als üblich. In der magnetischen Hülle so eines Magnetars können elektrisch geladene Teilchen eingefangen und beschleunigt werden. Dabei entsteht Radiostrahlung, die sich dann in Form eines Fast Radio Bursts quasi entlädt. Aber so einfach ist es leider auch wieder nicht. Man hat zum Beispiel Fast Radio Bursts auch zu den Außenbereichen ferner Galaxien zurückverfolgen können; dorthin, wo eine Galaxie von Kugelsternhaufen umgeben ist. Solche Kugelsternhaufen in der Peripherie sind alt. Magnetare aber sollten eigentlich junge Objekte sein bzw. insofern jung, als ein Magnetar der Überrest eines großen, hellen Sterns mit entsprechend kurzer Lebensdauer ist. Und nach seiner Entstehung als Magnetar sein extremes Magnetfeld auch nicht ewig behält. In einem alten Kugelsternhaufen erwartet man also eher keine Magnetare. Aber in Kugelsternhaufen stehen die Sterne sehr dicht beieinander und es ist nicht unwahrscheinlich, dass dort ein weißer Zwerg - und von solchen Sternüberresten sollte es da auch jede Menge geben - einem anderen Stern nahe kommt, von ihm ein bisschen Masse anzieht und dadurch zu einem Neutronenstern kollabiert. Auch dabei wird Radiostrahlung frei. Es ist ein bisschen unbefriedigend. Wir wissen, dass es die Fast Radio Bursts gibt und dass sie sowohl in unserer eigenen Galaxie stattfinden als auch in weit entfernten. Wir wissen, dass es mehrere mögliche Ursachen für ihren Ursprung gibt. Wir sind aber nicht in der Lage, eindeutige Indizien zu finden, die eine Ursache stärken oder andere zweifelsfrei ausschließen. Sicher ist: Fast Radio Bursts haben etwas mit der Art zu tun, wie manche Sterne ihr Leben beenden. Ebenfalls sicher ist aber auch: Wir werden nicht aufhören, das Phänomen zu untersuchen. Noch wissen wir nicht Bescheid darüber. Aber je nachdem wann ihr diesen Podcast hört, haben wir die Lösung vielleicht ja schon gefunden…

Schlangen, Adler und diverse Typen Sternengeschichten Folge 486: Das Sternbild Schlange Am Himmel gibt es erstaunlich viele Schlangen. Es gibt das Sternbild der Wasserschlange, das der kleinen Wasserschlange und eine simple Schlange gibt es auch noch. Vielleicht liegt das daran, dass man die Sterne am Himmel relativ einfach zu einer Schlange verbinden kann. Oder weil wir Menschen Schlangen immer schon gefährlich und faszinierend gefunden und sie deswegen auch mit unseren Mythen am Himmel verewigt haben. So oder so - heute geht es in den Sternengeschichten um das Sternbild Schlange. Dass Sternbilder keinen wissenschaftlichen Wert haben, habe ich in den Sternengeschichten ja schon oft erklärt. Aber der Himmel ist ja nicht nur für die Wissenschaft da. Und deswegen haben wir Menschen immer schon unsere Mythen und Ängste, unsere Helden und Götter, unsere Wünsche und Hoffnungen an den Himmel projiziert und die leuchtenden Punkte dort zu Bildern angeordnet, die all unsere Geschichten erzählen. Jedes Volk hat im Laufe der Zeit seine eigenen Geschichten und Sternbilder erzählt; Anfang der 1920er Jahre hat die Internationale Astronomische Union aber 88 "offizielle" Sternbilder festgelegt und sich dabei im Wesentlichen am Himmel der griechisch-römischen Antike und den Ergänzungen der europäischen Entdecker der frühen Neuzeit orientiert. Der Himmel wurde also in 88 Bereiche unterteilt und jeder dieser Bereiche ist ein Sternbild. Bis auf die Schlange - sie ist das einzige Sternbild des Himmels, das aus zwei voneinander getrennten Bereichen besteht. Aber fangen wir mal mit den Äußerlichkeiten an. Das Sternbild Schlange gehört zu den größeren des Himmels; nur 22 andere Sternbilder sind noch größer. Von Mitteleuropa aus kann man es am besten im Sommer beobachten, obwohl es dort eigentlich nicht viele helle Sterne gibt, die man beobachten könnte - aber dazu später mehr. Südlich der Schlange findet man die Sternbild Waage und Schütze, im Westen die Jungfrau und den Bärenhüter. Im Osten sind das Sternbild und der Adler. Aber ich habe vorhin erwähnt, dass die Schlange aus zwei getrennten Bereichen am Himmel besteht. Die heißen "Serpens Caput" und "Serpens Cauda", also Kopf und Schwanz der Schlange, wobei sich der Kopf im Westen befindet und der Schwanz im Osten. Und was ist zwischen Kopf und Schwanz? Der Körper natürlich, der aber nicht zum Sternbild Schlange gehört sondern Teil des Sternbilds Ophiuchus ist, auf deutsch der "Schlangenträger". Das klingt ein wenig verwirrend, also schauen wir mal kurz auf die Mythologie die dem ganzen zugrunde liegt. Schlange und Schlangenträger stammen aus der antiken, griechisch-römischen Mythenwelt. Die Menschen damals haben sich dort also einen Mann vorgestellt, der eine große Schlange in Händen trägt. Für die Griechen war dieser Mann Asklepios (bei den Römern "Äskulap" genannt), der Gott der Heilkunst. Aber wozu braucht ein Arzt eine Schlange? Vermutlich um ihr das Gift zu entnehmen, das in geringer Dosierung auch als Heilmittel eingesetzt werden kann. Das zumindest wäre eine in der Realität verhaftete Erklärung, der eigentliche Mythos geht so: Asklepios war der Sohn des Gottes Apollo. Seine Mutter war eine Prinzessin oder Königin, da ist sich die Mythologie nicht ganz einig. Auf jeden Fall war Asklepios ein Halbgott und wurden vom Kentauren Chiron - eines dieser Wesen die halb Mensch und halb Pferd sind - in allen Dingen unterrichtet. Vor allem aber in der Heilkunst, die Asklepios so gut beherrschte, dass er sogar Tote zum Leben erwecken konnte. Das merkte er, als Hippolytos, der Sohn von König Theseus bei einem Unfall starb. Die Göttin Artemis, die ein bisschen auf Hippolytos stand, hat Asklepios gebeten, ihn wieder zum Leben zu erwecken, was der auch tat. Beziehungsweise nicht tat, weil er ja noch nicht wusste, wie das geht. Aber als er da so stand und auf den toten Hippolytos schaute, kam ne Schlange vorbei. Das nervte Asklepios offensichtlich und er erschlug sie mit seinem Stab. Woraufhin eine zweite Schlange angeschlängelt gekommen ist, mit einem komischen Zauberkraut im Maul mit dem sie die erste Schlange wieder zum Leben erweckt hat. "Schau an!", dürfte sich Asklepios gedacht haben, und hat das Kraut fix selbst genutzt, um Hippolytos wiederzubeleben. Das hat aber die anderen Götter geärgert, weil die Toten zum Leben erwecken war ihr Job, da durfte sich so ein Mensch nicht einfach einmischen, selbst wenn er ein Halbgott ist. Zeus wollte Asklepios also umbringen, Artemis und Apollo konnten ihn aber zumindest so weit beruhigen, dass er von seinen Mordplänen absah und Asklepios stattdessen nur an den Himmel versetzt hat, wo er ab jetzt als Sternbild unsterblich war, mitsamt der Schlange. Den Stab des Asklepios mit der Schlange die sich darum windet kann man übrigens heute immer noch überall sehen. Der sogenannte "Äskulapstab" ist zum Symbol der Heilkunst geworden das man heute überall in Apotheken und Krankenhäusern finden kann. Aber wie gesagt: Das ist nur eine Geschichte, von vielen Geschichten die die Menschen sich ausgedacht haben. Die Babylonier haben in dieser Gegend des Himmels den Kriegsgott Zababa gesehen, ohne Schlange, aber dafür mit Pfeil und Bogen. Und gleich daneben hatten die Babylonier übrigens das Sternbild "Leichnam" platziert; wahrscheinlich ein Opfer des Kriegsgottes. Eigentlich passend, dass die Griechen dann noch nen Arzt dazu geschickt haben… Wir lassen die Mythologie aber jetzt mal beiseite und schauen auf die Sterne, die sich in der Schlange befinden. Jede Menge natürlich, und viele davon kann man auch mit freiem Auge sehen. Dazu muss der Himmel aber richtig dunkel sein und selbst dann sind die Sterne der Schlange eher unscheinbar. Nur einer davon ist halbwegs hell und das ist Alpha Serpentis beziehungsweise "Unukalhai". Das kommt aus dem arabischen und heißt so viel wie "Hals der Schlange"; der lateinische Name dieses Sterns ist "Cor Serpentis" und bedeutet "Herz der Schlange". Aber egal ob Hals oder Herz - so wahnsinnig viel gibt es darüber nicht zu erzählen. Alpha Serpentis ist knapp 74 Lichtjahre von der Sonne entfernt und ein Riesenstern mit der 70fachen Leuchtkraft der Sonne. Er ist aber auch knapp Tausend Grad kühler und befindet sich schon am Ende seines Lebens. Wesentlich spannender wird es, wenn wir ein wenig weiter hinaus schauen und auf die Objekte der Schlange, die keine Sterne sind. Da ist zum Beispiel "Hoags Objekt". Entdeckt hat es der amerikanische Astronom Arthur Hoag im Jahr 1950. Es handelt sich um eine Galaxie die ungefähr 500 Millionen Lichtjahre weit entfernt ist. Weit entfernte Galaxien gibt es natürlich haufenweise im Universum. Aber ein Blick auf Hoags Objekt zeigt, dass es sich um etwas besonders handelt. Es ist eine sogenannte "Ringgalaxie": Man sieht einen nahezu perfekten Ring aus hellen, blauen Sternen, der einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren hat. Und im Zentrum dieses Rings ist ein kugelförmiger Kern mit einem Durchmesser von etwa 17.000 Lichtjahren der aus gelb leuchtenden Sternen besteht. Und dazwischen ist nichts. Zumindest nichts, das sich so einfach beobachten lässt aus der Entfernung; der eine oder andere Sternhaufen wird da schon noch sein. Wie Hoags Objekt entstanden ist, wissen wir noch nicht. Normalerweise entstehen Ringgalaxien wenn eine kleine Galaxie mit einer größeren kollidiert. Wenn das auf die richtige Weise passiert, dann ist der Effekt ähnlich wie wenn man mit einer Pistole schießt. Die Details sind natürlich ein wenig komplizierter, aber durch die Wechselwirkung einer kleinen und dichten Galaxie und einer größeren, weniger dichten kann die Sternentstehung in einem ringförmigen Bereich um das Zentrum angeregt werden. Die jungen Sterne leuchten hell und blau, so wie bei Hoags Objekt. Nur dass da trotz intensiver Suche keine zweite Galaxie zu finden ist und keine Spuren irgendeiner Kollision. Tja. Irgendwann werden wir sicher noch rauskriegen, wie Hoags Objekt entstanden ist. Und bis dahin können wir die seltsame Galaxie anschauen und einfach nur schön finden. Und wer an schöne Dinge im Weltraum denkt, sieht vor dem inneren Auge vermutlich ein Bild, das dem Adlernebel recht ähnlich sieht. Das Sternbild Adler grenzt zwar tatsächlich an die Schlange, der Adlernebel befindet sich aber trotzdem nicht dort. Sondern eben in der Schlange. Oder genauer gesagt: Ungefähr 7000 Lichtjahre weit weg und seinen Namen hat er, weil er einem Adler ähnlich sehen soll. Der Adlernebel ist ein sogenannter Emissionsnebel, eine große Wolke aus vor allem Wasserstoff in der Sterne entstehen. Diese jungen Sterne bringen mit ihrer heißen Strahlung das restliche Gas des Nebels in wunderbaren Farben zum Leuchten. Entdeckt hat den Adlernebel der Schweizer Astronom Jean-Philippe de Chéseaux im Jahr 1745. So richtig berühmt ist er - also der Nebel - aber 1995 geworden, als das Hubble-Weltraumteleskop die Region beobachtet hat. DIESE Bilder habt ihr vermutlich alle schon mal gesehen. Eines davon hat sogar einen eigenen Namen bekommen: "Die Säulen der Schöpfung". Vor einem Hintergrund aus blau-grün leuchtendem Gas, das durchsetzt mit hellen rötlichen Sternen ist, ragen schwarz-bräunliche Wolken empor, die aussehen wie massive Säulen. Die "Säulen" sind vier Lichtjahre groß, dort entstehen neue Sterne die mit ihrer Strahlung die Säulenwolken langsam auflösen und so die komplexen und faszinierenden Strukturen geschaffen haben die man dort sehen kann. Der Adlernebel und die Säulen der Schöpfung haben noch viel mehr zu bieten, aber das schauen wir uns in einer anderen Folge mal genauer an. Und sagen bis dahin der himmlischen Schlange auf Wiedersehen.

Der Mond macht feuchte Füße Sternengeschichten Folge 485: Mondstillstand, Klimawandel und lästige Überschwemmungen Der Mond beeinflusst die Erde. Wir Menschen aber auch. Und wenn beides zusammenkommt, kann das unangenehme Folgen haben. Aber fangen wir zuerst mit dem Mond an. Wenn er die Erde beeinflusst, dann geht es nicht um den "richtigen Zeitpunkt" zum Haareschneiden, die Gartenarbeit oder ähnlichen esoterischen Unsinn. Darüber habe ich ja schon in Folge 254 der Sternengeschichten gesprochen. Es geht um die Gezeiten, die im Detail durchaus sehr kompliziert sind, was man in Folge 161 nochmal nachhören kann. Aber im Prinzip geht es um die Anziehungskraft des Mondes, die an unterschiedlichen Stellen der Erdoberfläche unterschiedlich stark ist weil ja diese unterschiedlichen Orte auch unterschiedlich weit vom Mond weg sind. Dieser Unterschied in der Anziehungskraft des Mondes führt am Ende zu dem, was wir Gezeiten nennen, also Ebbe und Flut: unterschiedliche Wasserstände an den Küsten der Meere. Wie stark Ebbe und Flut ausfallen, hängt von diversen Faktoren ab. Unter anderem von der Geografie, also der genauen Form der Küstenlinie, dem Ausmaß des Gewässers um das es geht, und so weiter. Es kommt aber auch an, wie Mond und Sonne gerade in Bezug aufeinander stehen. Denn es gibt ja nicht nur Gezeiten, die der Mond auslöst, sondern auch Gezeiten die durch die Anziehungskraft der Sonne verursacht werden. Wir auf der Erde spüren immer nur die jeweilige Summe der Gezeitenkräfte, die Sonne spielt aber durchaus eine wichtige Rolle und macht im Schnitt mehr als ein Drittel der Gezeitenkraft aus, die auf die Erde wirkt. Wenn jetzt Sonne und Mond von der Erde aus gesehen auf einer Linie stehen, dann summieren sich ihre Kräfte und die Gezeiten fallen stärker aus. Das nennt man "Springtide" und sowas kommt logischer bei Vollmond und Neumond vor. Bei Halbmond stehen Sonne und Mond rechtwinkelig zueinander und ihre Beiträge schwächen sich ab. Diese schwächeren Gezeiten heißen Nipptiden. Aber das war noch längst nicht alles. Die Bahn der Erde um die Sonne und die Bahn des Mondes um die Erde sind ja keine exakten Kreise. Die Bahnen sind Ellipsen, sie sind zueinander geneigt, sie wackeln aufgrund diverser Störungen ständig durch die Gegend, und so weiter. Das alles beeinflusst, wie Sonne, Mond und Erde zueinander stehen und verändert die Stärke der Gezeiten. Das will ich jetzt nicht alles im Detail erklären, sondern mich auf ein bestimmtes Detail konzentrieren. Dabei geht es um die "Knotenlinie" und den sogenannten "Mondstillstand". Fangen wir mit den Knoten an. Die Ebene der Mondbahn ist gegenüber der Ekliptik, also der Ebene der Erdbahn geneigt. Und zwar um circa 5 Grad. Das bedeutet, es gibt eine Linie entlang der sich die beiden Ebenen schneiden und das ist die Knotenlinie. Und entlang der Mondbahn gibt es zwei Punkte, die genau auf dieser Linie liegen, nämlich die "Mondknoten" oder "Knotenpunkte". Befindet sich der Mond in einem Knotenpunkt, dann befindet er sich auch genau im Schnittpunkt von Mond- und Erdbahn. Nur dann stehen Erde, Mond und Sonne WIRKLICH in einer Linie, also genau hintereinander und können einander verdecken. Wenn also zufällig Neumond ist wenn der Mond im Knotenpunkt steht, gibt es eine Sonnenfinsternis; ist gerade Vollmond wenn der Mond den Knotenpunkt passiert, dann kriegen wir eine Mondfinsternis. Aber heute soll es ja nicht um Finsternisse gehen, sondern um die Gezeiten. Deswegen ist es auch noch wichtig zu wissen, dass die Knotenlinie nicht fix im Raum steht. Denn da sind ja immer noch die diversen gravitativen Störungen der anderen Himmelskörper. Die Knotenlinie dreht sich im Kreis und braucht 18,61 Jahre um eine komplette Drehung zu vollführen. Was heißt das jetzt alles? Schauen wir zuerst mal, wie hoch der Mond überhaupt so am Himmel stehen kann. Das hängt natürlich auch vom jeweiligen Zeitpunkt ab und auch von wo auf der Erde man zum Himmel schaut. Aber erinnern wir uns: Die Mondbahn ist um 5 Grad gegenüber der Ekliptik geneigt. Die Ekliptik ist die Ebene, in der sich die Erde um die Sonne bewegt oder, umgekehrt betrachtet, die Ebene, in der sich die Sonne scheinbar bewegt, wenn wir von der Erde aus zum Himmel schauen. In den Folgen 135 und 474 habe ich über die Sommer- und die Wintersonnenwende gesprochen. Das sind die Zeitpunkte im Jahr, an denen die Sonne ihren höchsten bzw. tiefsten Stand am Himmel erreicht. Wir wissen ja, dass die Sonne im Winter tief am Himmel steht und im Laufe des Frühlings Tag für Tag ihren Höchststand zu Mittag immer weiter oben erreicht. Bis sie zur Sommersonnenwende schließlich mittags so hoch steht, wie es nur geht und dann - Tag für Tag - ihren Höchststand wieder tiefer am Himmel hat. Den tiefsten Höchstand erreicht sie zur Wintersonnende und dann geht das Spiel wieder von vorne los. Das war die Sonne, die sich in der Ekliptikebene bewegt. Und weil die Mondbahn um 5 Grad gegenüber der Ekliptik geneigt ist, kann der Mond noch 5 Grad höher am Himmel aufsteigen als die Sonne bzw. seinen Tiefstpunkt 5 Grad tiefer erreichen. Es ist allerdings ein bisschen komplizierter, denn der Mond braucht ja nur knapp 4 Wochen für einen Umlauf die Erde. Wie hoch ein Himmelskörper - Sonne, Mond oder irgendwas anderes - am Himmel steht, wird mit der sogenannten "Deklination" gemessen. Das ist eine Koordinate, wie die geografische Breite. Nur dass sie nicht vom Äquator der Erde aus gemessen wird, sondern vom Himmelsäquator aus, der aber dem an den Himmel projizierten Äquator der Erde entspricht. Der Polarstern, der ja fast exakt im Himmelsnordpol steht, hat deswegen eine Deklination von 90 Grad Nord. Bei der Sonne beträgt die maximale Deklination zur Sommersonnenwende +23,5 Grad und -23,5 Grad zur Wintersonnenwende. Soll heißen: Im ersten Fall steht sie 23,5 Grad über dem Himmelsäquator und im zweiten 23,5 Grad darunter. Wie hoch der Himmelsäquator selbst am Himmel zu sehen ist, hängt von der geografischen Breite ab. Steht man direkt am Äquator der Erde, dann verläuft der Himmelsäquator logischerweise auch direkt über den eigenen Kopf, hat also eine Höhe von 90 Grad über dem Horizont. An den Polen sieht man den Himmelsäquator direkt am Horizont und dazwischen entspricht die Höhe des Himmelsäquators 90 Grad minus der jeweiligen geografischen Breite. Will man also wissen, wie hoch die Sonne maximal am Himmel stehen kann, muss man 90 Grad - minus geografische Breite rechnen und dann plus 23,5 Grad. Und beim Mond kommen noch mal 5 Grad dazu. Das war jetzt alles ein wenig kompliziert, soll aber vor allem zeigen, dass der Mond sowohl höher am Himmel stehen kann als die Sonne. Er kann maximal eine Deklination von +28,6 Grad erreichen und minimal eine von 18,4 Grad. Egal welche Deklination der Mond aber gerade hat: Im Gegensatz zur Sonne erreicht er seinen Höchst/Tiefststand am Himmel aber eben im Verlauf von 4 Wochen - einem Monat - und nicht während eines Jahres. Oder anders gesagt: Im Laufe von 18.6 Jahren gibt es zwei extreme Zustände, die "Großer Mondstillstand" und "Kleiner Mondstillstand" genannt werden. Beim großen Mondstillstand wird der Mond seinen höchsten Punkt am Himmel mit einer Deklination von +28,6 Grad erreichen und zwei Wochen später bei einer Deklination von -28,6 Grad seinen tiefsten. Dannach werden die Deklinationswerte im Laufe der 18,6 Jahre weniger extrem, bis nach der Hälfte, also nach 9,3 Jahren, der Mond seinen höchsten Punkt am Himmel mit einer Deklination von +18,4 Grad erreicht und 2 Wochen später seinen tiefsten bei -18,4 Grad. Und dann geht alles wieder zurück. Der Begriff "Stillstand" hat also nichts damit zu tun, dass der Mond irgendwie aufhört sich zu bewegen. Sondern bezieht sich darauf, dass die Schwankungsbreite der Monddeklination im Laufe von 18,6 Jahren größer und kleiner wird. Aber sich eben zu den Zeitpunkten von großem und kleinen Mondstillstand umkehrt, also kurzfristig nicht größer oder kleiner wird, sondern eben still zu stehen scheint. Gut, aber was hat das jetzt alles mit den Gezeiten zu tun? Ich habe zu Beginn erzählt, dass die Gezeiten ganz besonders stark sind, wenn Mond, Sonne und Erde exakt in einer Linie stehen, sich also alle in der gleichen Ebene befinden. Anders herum gesagt heißt das: Wenn der Mond gerade besonders hoch über die Sonnenposition am Himmel klettern kann, stehen die drei Himmelskörper tendenziell alles andere als in einer Ebene und die Gezeiten fallen schwächer aus. Oder nochmal anders gesagt: Während eines kleinen Mondstillstands sind Sonne, Mond und Erde eher so ausgerichtet, dass die Gezeiten stärker werden als während eines großen Mondstillstands. Und ein letztes Mal anders gesagt: Diese 18,6-Jahres-Periode in der Bewegung der Mondknotenlinie führt dazu, dass in der einen Hälfte des Zeitraums die Gezeiten tendenziell etwas schwächer ausfallen als sie eigentlich sollten und in der anderen stärker, als es ansonsten der Fall wäre. An den Extrempunkten ist der Effekt besonders ausgeprägt; man nennt das auch die "Nodaltide". Das ist also ein Gezeiteneffekt, der mit einer Periode von 18,6 Jahren stärker und schwächer wird und dessen Einfluss durchaus ein paar Prozent der gesamten Gezeitenkraft ausmachen kann. Was - je nach Küstenlinie usw. - ein paar Zentimeter mehr oder weniger Wasserstand bei Ebbe oder Flut bedeuten kann. Das alles ist nicht neu; darüber weiß man schon seit dem 18. Jahrhundert Bescheid. Neu ist, dass auch wir Menschen angefangen haben die Erde zu beeinflussen und zwar mit dem menschengemachten Klimawandel. Die Erwärmung der Erde lässt den Meeresspiegel steigen. Einerseits, weil wärmeres Wasser sich ausdehnt und andererseits, weil natürlich auch das Eis der Gletscher schmilzt und ins Meer läuft. Womit wir jetzt beim Phänomen der "lästigen Überschwemmung" angekommen sind. Der Fachbegriff dafür ist "tidal flooding" oder eben "nuisance flooding" und beschreibt eine Überschwemmung, ganz ohne schlechtes Wetter, Sturm, und so weiter. Sondern eine Überschwemmung, die nur dadurch auftritt, dass die Gezeiten eben ein paar Zentimeter höher sind als normal und die Flut dann ein bisschen in Gegenden rumplantscht, wo sie normalerweise nicht hinkommt. Das ist im Allgemeinen nicht gefährlich, aber eben lästig. Kritisch wird es dann, wenn so eine "lästige Überschwemmung" häufiger wird. Wenn etwa eine Brücke oder eine Straße einmal kurz überschwemmt wird, ist das kein Drama. Wenn es aber immer wieder passiert, dann sorgt das Salzwasser irgendwann für Schäden. Gleiches gilt zum Beispiel auch für Felder in Küstennähe: Wenn sie zu oft mit Salzwasser überschwemmt werden, kann man da irgendwann nichts mehr anbauen. Und ständige Überschwemmungen, selbst wenn sie nur gering sind, erhöhen auch die Erosion an den Küsten selbst. Der menschengemachte Klimawandel hat mittlerweile für einen Anstieg des Meeresspiegels um circa 3,5 Millimeter pro Jahr gesorgt. Das klingt nach wenig. Aber es sind eben ein paar Millimeter pro Jahr. Und die können, zusammen mit den durch die Schwankungen der Knotenlinie ausgelösten Nodaltiden genau dafür sorgen, dass es eine "lästige Überschwemmung" gibt, die es ansonsten nicht gegeben hätte. Der Klimawandel macht diese Art von Hochwasser häufiger und damit eben nicht mehr nur lästig, sondern kritisch. Im Jahr 2015 gab es einen kleinen Mondstillstand. 18,6 Jahre später ist 2033, nochmal 18,6 Jahre später dann 2050. Der Meeresspiegel wird zwischen 2015 und 2050 auf jeden Fall steigen; egal was in Sachen Klimaschutz noch passiert. Der Anstieg des Meeresspiegels gehört zu den Phänomenen, bei denen wir es schon verpasst haben, sie aufzuhalten. Selbst wenn die CO2-Menge in der Atmosphäre nicht mehr weiter steigt wird es sehr, sehr lange dauern, bis das Wasser wieder zurück auf die Gletscher gelangt und dort dauerhaft gefroren ist. Die Klimakrise sorgt also nicht nur durch die häufigeren extremen Wetterereignise für mehr und heftigere Überschwemmungen. Wir müssen deswegen auch zu den Zeitpunkten des kleinen Mondstillstands in Zukunft mit sehr viel mehr "lästigen Überschwemmungen" rechnen. Mit all den Konsequenzen, die sie dann weit mehr als nur lästig machen.

Gruß von der Sonne Sternengeschichten Folge 484: Das Carrington-Ereignis "Während der Beobachtung einer Gruppe von Sonnenflecken am 1. September wurde ich pötzlich vom Auftauchen eines sehr hellen Lichtsterns überrascht, sehr viel heller als die Oberfläche der Sonne und blendend für das ungeschützte Auge. Er erhellte die nahen Flecken und Strukturen, ungefähr so wie die Wolkenränder bei Sonnenuntergang aussehen. Die Strahlen erstreckten sich in alle Richtungen und das Zentrum kann man mit der blendenden Helligkeit des Sterns alpha Lyrae vergleichen, wenn man ihn in einem Teleskop mit geringer Vergrößerung betrachtet. Es dauerte circa fünf Minuten und verschwand plötzlich um 11:25." Diese Beobachtung berichtete der englische Hobby-Astronom Robert Hodgson im Jahr 1859. Und wäre das, was er da gesehen hatte nicht im 19. Jahrhundert passiert sondern heute, dann würden wir definitiv darüber Bescheid wissen. Hodgson hat eine gewaltige Sonneneruption beobachten die den bisher größten bekannten "geomagnetischen Sturm" auf der Erde verursachte. Eigentlich war Hodgson ja Verleger, der sich früh zur Ruhe setzte um sich mit der gerade erst entstandenen Fotografie zu beschäftigen und der Astronomie. Er baute sich seine eigene Sternwarte in der er sich vor allem der Sonnenbeobachtung widmete. Und am 1. September 1859, kurz vor Mittags machte er die Beobachtung, die ich zu Beginn beschrieben haben. Hodgson war allerdings nicht der einzige, der dieses Phänomen gesehen hatte. Zur gleichen Zeit und nicht zu weit entfernt von Hodgson blickte auch der Astronom Richard Carrington durch sein Teleskop. Im Gegensatz zu Hodgson war Carrington kein Hobby-Astronom, aber auch er fand seinen Weg zur Wissenschaft nicht gleich. Der Vater von Carrington war Bierbrauer, mit eigener Brauerei. Für Richard, seinen Sohn, hatte er eigentlich das Leben eines Priesters vorgesehen. Beim Studium in Cambridge entdeckte Richard Carrington aber dann seine Interesse für die Naturwissenschaft, insbesondere die Astronomie. Er arbeitete dann auch tatsächlich ein paar Jahre an der Sternwarte im nordenglischen Durham. Allerdings nur als Assistent, was ihm nicht so gefallen hat. Zum Glück war sein Vater ein wohlhabender Brauereibesitzer von dem er sich Geld leihen konnte um eine eigene Sternwarte zu bauen. Die stand in Redhill, ein Stückchen südlich von London. Dort beschäftigte er sich zuerst mit den zirkumpolaren Sternen, also Sterne, die man die ganze Nacht über am Himmel sehen kann. Die waren damals vor allem interessant für die Navigation und der Katalog ihrer Positionen, den Carrington erstellte wurde daher auch mit Geld der britischen Marine publiziert. Einen Preis von der Royal Astronomical Society gab es dafür ebenfalls. Daneben hat sich Carrington aber auch für die Sonne interessiert. Dass es auf der Sonnenoberfläche dunkle Flecken gibt, hatte man schon im 17. Jahrhundert, kurz nach der Erfindung der ersten Teleskope entdeckt. Eine überraschende neue Erkenntnis über diese Flecken wurde aber erst zu Carringtons Zeit bekannt. Der deutsche Apotheker Samuel Heinrich Schwabe fand durch jahrzehntelange Beobachtungen heraus, dass die Anzahl der Flecken mit einer Periode von circa 10 Jahren schwankt und veröffentlichte diese Erkenntnis 1844. Der große Universalgelehrte Alexander von Humboldt verbreitete diese Entdeckung 1851 in seinem Monumentalwerk "Kosmos" und als Carrington 1852 seine eigene Sternwarte baute, nutze er sie auch um diese faszinierende Eigenschaft der Sonne genauer zu untersuchen. Seine sehr genauen und sehr regelmäßigen Beobachtungen der Sonne waren eine wichtige Grundlage für die Entwicklung einer ernsthaften Sonnenforschung. Carrington war ein bedeutsamer Forscher seiner Zeit und hätte noch viel bedeutsamer werden können. Aber eine große und lange Karriere hat er leider nicht gehabt. 1858 starb Carringtons Vater und Richard musste die Brauerei übernehmen. Das machte ihm aber nicht nur keinen Spaß, sondern nahm im auch die Zeit für die Forschung. Carrington wollte sich um eine Stelle an einer Universität bewerben. Er wurde aber überall abgelehnt; unter anderem weil der einflussreiche Hofastronom George Bidell Airy dafür sorgte, der Carrington nicht mochte und mit seiner Art der Arbeit nicht klar kam. 1861 verkaufte Carrington seine Sternwarte, später auch die Brauerei und richtete sich eine neue Sternwarte ein. Aber er war frustriert, er war mittlerweile auch schwer krank (wahrscheinlich ein Schlaganfall, das weiß man nicht so genau) und es gelang ihm keine wirklich relevante Forschung mehr. Am 27. November 1875 starb Richard Carrington im Alter von nur 49 Jahren. Sein Name ist aber bis heute mit der Beobachtung verbunden, die er gleichzeitig und unabhängig von Hodgson am 1. September 1859 machte. Das "Carrington-Ereignis" dient heute noch als dramatisches Beispiel dafür, was die Sonne mit der Erde anstellen kann und hat uns gezeigt, wie umfassend die Auswirkungen einer Sonneneruption sein können. Was ist da also passiert, am 1. September 1859? Carrington hat das in seinem eigenen Protokoll der Beobachtung ein wenig genauer beschrieben als Hodgson. Zuerst sah er eine große Gruppe von Sonnenflecken; die war schon länger an der Sonnenoberfläche sichtbar und Carrington konnte auch eine sehr schöne Zeichnung davon anfertigen. In diesen Sonnenflecken sah er dann plötzlich ein extrem helles Licht, so hell, dass er zuerst daran dachte, dass vielleicht ein Loch in seinem Sonnenfilter war. Dann aber merkte er, dass er tatsächlich ein Phänomen auf der Sonnenoberfläche sah und lief schnell los, um Zeugen für diese Beobachtung zu holen. Fotos machen konnte man damals ja nur bedingt bzw. etwas aufwendig. Aber auch wenn er nur 60 Sekunden weg war: Als er wieder durchs Teleskop schaute, war die Lichterscheinung schon fast vorbei. Carrington harrte noch eine weitere Stunde vor dem Teleskop aus, aber es gab kein weiteres Licht mehr. Eine Lichterscheinung auf der Sonne… das war zwar neu und spannend. Aber das, was danach kam, war WIRKLICH außergewöhnlich. In den kommenden Nächten konnte man Polarlichter beobachten und zwar nicht so wie sonst nur in den nördlichen und südlichen Regionen der Erde; in der Arktis und der Antarktis. Die bunten Lichter am Himmel waren bis in die Karabik zu sehen und teilweise so hell, das Menschen dadurch aufwachten weil sie dachten, der Morgen wäre schon angebrochen. Und die Telegraphenleitungen fielen an vielen Orten in Europa und den USA aus. Die Leitungen sprühten Funken; die Menschen die die Telegraphen bedienten, bekamen elektrische Schocks und in einigen Fällen konnten sogar weiter elektrische Signale über die Leitungen geschickt werden, obwohl die Stromquellen schon längst abgeschaltet gewesen waren. Dort wo magnetische Messungen angestellt wurde, gab es verwirrende Ergebnisse und extreme Ausschläge. Kurz gesagt: ein paar Tage lang herrschte ein elektromagnetisches Chaos auf der Erde; es fand das statt, was man einen "geomagnetischen Sturm" nennt. Heute wissen wir besser Bescheid, was bei solchen Ereignissen passiert. Ich hab davon ja schon vor längerer Zeit in Folge 10 der Sternengeschichten mehr erzählt. Die Sonne besteht aus einem enormen Gewusel aus elektrisch geladenen Gas, das Magnetfelder erzeugt und dessen Bewegung von diesen Magnetfeldern beeinflusst wird. Wenn es ganz wild wird, kann es zu so etwas wie einem Kurzschluss kommen und dann wird jede Menge Energie frei. Bei so einer Sonneneruption können große Mengen an Material der Sonnenatmosphäre schnell und weit hinaus ins All geschleudert werden. Das ist ein "koronaler Massenauswurf" und diese Teilchen treffen dann ein paar Stunden bis Tage später auf die Erde. Zumindest dann, wenn der Auswurf zufällig gerade auf die Position der Erde gerichtet war, was natürlich nicht immer der Fall ist. Aber wenn es der Fall ist, dann prallt das Material auf das Magnetfeld unseres Planeten und auf die Atmosphäre. Dadurch entstehen die Polarlichter, was ich in Folge 206 ja ausführlich erklärt habe. Und sie entstehen deswegen in den Polarregionen, weil das geladene Zeug von der Sonne am Magnetfeld der Erde in Richtung der Pole gelenkt wird. Wenn aber so richtig viel Material ankommt, dann kann es auch weit abseits der Pole zu Polarlichtern kommen. Wenn das Material der Sonne mit enormer Geschwindigkeit auf das irdische Magnetfeld trifft, kann es dort zu kurzfristigen starken Schwankungen der Magnetfeldstärke kommen. Das wiederum kann in langen elektrischen Leitern - eben zum Beispiel den Telegraphenkabeln die damals überall durch die Gegend gespannt waren - einen Strom induzieren. Das hat 1859 die Schäden in den Telegraphen verursacht. Heute haben wir keine Telegraphen mehr - aber dafür überall Stromleitungen und hier könnte ein Sonnensturm zum Ausfall der Transformatorstationen führen. Auch Satelliten wären von Sonnenstürmen betroffen, ebenso Menschen, die sich gerade im Weltraum aufhalten. Funkübertragen wären gestört; Handys, Radio und Fernsehen könnten zweitweilig ausfallen. Ein Phänomen wie das Carrington-Ereignis hätte in unserer modernen technischen Welt sehr viel größere Auswirkungen als damals im 19. Jahrhundert. Aber man kann sich einigermaßen darauf vorbereiten. Im Gegensatz zu damals steht die Sonne heute unter ständiger Beobachtung. Satelliten im All haben sie rund um die Uhr im Blick und wir wissen, wie sich so ein koronaler Massenauswurf ankündigt. Und da das Material ja mindestens ein paar Stunden zu uns unterwegs ist, haben wir entsprechend viel Vorwarnzeit. Astronautinnen und Astronauten können sich in abgeschirmte Räume von Raumstationen und Raumschiffen begeben. Satelliten können in einen geschützten Ruhemodus versetzt werden. Transformatorstationen können entsprechend ausgerüstet werden, um Schäden und Ausfälle zu vermeiden. Trotzdem sind sehr starke Sonnenstürme eine durchaus reale Gefahr, nicht weniger als Erdbeben, Überschwemmungen oder Vulkanausbrüche. Sie passieren nicht so oft, aber sie finden statt. Im Schnitt alle 500 Jahre, zumindest so große wie das Carrington-Ereignis. Kleinere Sonnenstürme gibt es öfter und deren Auswirkungen finden vor allem im Weltall statt. Anfang 2022 sorgte zum Beispiel ein kleinerer Sonnensturm für den Ausfall von 40 Starlink-Satelliten. Aber so ist die Welt hat. Sie ist kein gottgegebenes Paradies das extra für uns eingerichtet worden ist. Wir können froh darüber sein, dass die Erde halbwegs lebensfreundliche Bedingungen bietet, trotz Vulkanen und Erdbeben. Und wir können froh darüber sein, dass die Sonne zu den eher wenig aktiven Sterne gehört. Andere schleudern so viel Zeug und Strahlung ins All, dass in ihrer Nähe überhaupt kein Leben möglich ist. Sonnenstürme gehören dazu zu einem Stern; es gibt sie, weil Sterne eben nun mal so funktionieren wie sie funktionieren. Ohne Sonnensturm gibt es auch keine Sonne. Aber wir wissen heute ausreichend darüber Bescheid; die Wissenschaft hat uns erklärt, wie und warum sie passieren und wie man sich davor schützen kann. Wir müssen es halt auch tun, ansonsten sind wir selber schuld.

Vom Plus zum Minus Sternengeschichten Folge 483: Kosmische Magnetfelder Die Gravitation ist definitiv die dominierende Kraft im Universum. Sie bestimmt, wie Planeten, Sterne und Galaxien entstehen, sich bewegen und sich gegenseitig beeinflussen. Die Gravitation bestimmt die Entwicklung des Universums selbst. Wenn man das Universum verstehen will, dann geht nichts ohne die Gravitation. Aber die Schwerkraft ist nicht die einzige Kraft. Wenn wir mal von den Kräften absehen, die innerhalb der Atome wirken, dann gibt es da auf jeden Fall noch den Elektromagnetismus. Und auch der ist wichtig. Nicht so, wie es die Anhänger der Pseudowissenschaft vom "Elektrischen Universum" denken; davon habe ich ja schon in Folge 453 der Sternengeschichten erzählt. Aber natürlich spielen Elektrizität und Magnetismus eine wichtige Rolle im Universum. Das Licht, das Sterne abstrahlen ist elektromagnetische Strahlung. Genau so wie die Radiostrahlung, die Röntgenstrahlung, die Infrarotstrahlung und der ganze Rest den die diversen Himmelskörper abgeben. Die Sonne und jeder andere Stern ist ein chaotisches Gewirbel aus elektrisch geladenen Gasteilchen deren Bewegung durch die von ihnen selbst verursachten Magnetfelder beeinflusst und vorgegeben wird. Wir wissen, dass ein Magnetfeld einen ganz besonderen Einfluss auf die Bedingungen auf einem Planeten haben kann. Die Erde hat ein relativ starkes Magnetfeld und das sorgt unter anderem dafür, dass diverse elektrisch geladene kosmische Strahlung uns nicht oder nur abgeschwächt erreichen kann - was gut ist, denn für Lebewesen ist diese Strahlung nicht unbedingt förderlich. Wir wissen, dass die Sonne ein Magnetfeld hat, in dem immer wieder gewaltige elektromagnetische Entladungen, Kurzschlüsse quasi, stattfinden und diese Sonneneruptionen können durchaus Auswirkungen auf unsere Satelliten und unsere Technik haben. Und wir wissen auch, dass Magnetfelder anderswo im Kosmos eine wichtige Rolle spielen. Nur: Wie untersucht man diesen kosmischen Magnetismus? Wie misst man das Magnetfeld einer weit entfernten Galaxie? Gravitation kann man zwar auch nicht sehen, aber zumindest kann man aus der Bewegung der Objekte berechnen, wie stark die Gravitationskraft ist, die auf sie wirken muss. Wie macht man das aber bei Magnetfeldern? Wie entsteht das Magnetfeld einer Galaxie überhaupt und welche Auswirkungen hat es? Das alles sind Fragen, die von der Astronomie noch nicht letztgültig beantwortet werden können. Aber wir können sie zumindest zum Teil beantworten. Fangen wir mit der Rolle von Magnetfeldern an. Und zwar nicht mit den Magnetfeldern von Planeten oder Sternen; darüber muss man mal in einer eigenen Folge reden. Sondern mit den Magnetfeldern von Galaxien, von Galaxienhaufen, also den wirklich großen Dingern. Diese Magnetfelder sind enorm schwach - das Magnetfeld der Milchstraße etwa ist 100.000 mal schwächer als das der Erde. Aber es ist da und es hat Auswirkungen. So ein Magnetfeld kann zum Beispiel verhindern das Sterne entstehen. Das passiert ja in großen Wolken aus Gas und Staub, die kollabieren und dann immer weiter in sich zusammenfallen bis sie so dicht geworden sind, dass ein Stern entstanden ist. Die Teilchen in so einer Wolke können elektrisch geladen sein und dann kann ein Magnetfeld die Wolke quasi stabilisieren und verhindern, dass sie in sich zusammenfällt. Was gar nicht mal so schlecht ist, denn das sorgt dafür, dass die Sternentstehung verhältnismäßig langsam abläuft - weswegen auch heute, fast 14 Milliarden Jahre nach dem Urknall immer noch neue Sterne entstehen. Andererseits kann so ein Magnetfeld den Kollaps einer Wolke auch beschleunigen. Wenn so eine Wolke rotiert, dann sorgt die Zentrifugalkraft der Rotation ja gerade dafür, dass sie nicht beliebig weit kollabieren kann. Wenn das Magnetfeld diese Rotation bremst, dann sorgt das erst dafür, dass ein Stern draus werden kann. Ob ein Magnetfeld die Sternentstehung behindert oder beschleunigt hängt vom Detail ab. Denn das Magnetfeld einer Galaxie kann man nicht mit dem vergleichen, das wir zum Beispiel von der Erde kennen. Da kann man sich ja vorstellen, dass im Inneren der Erde ein riesiger Magnet steckt, mit einem Nord- und einem Südpol und einem entsprechenden Magnetfeld. In Wahrheit ist da natürlich kein Stabmagnet im Erdinneren, sondern eine flüssiger Kern aus Eisen und Nickel und die rotierenden Metallströme sorgen für das Magnetfeld. In einer Galaxie sieht es aber ganz anders aus. Da gibt es kein dominierendes zentrales Objekt das ein Magnetfeld für die ganze Galaxie erzeugt. Gut, es gibt im Zentrum einer Galaxie zwar ein supermassereiches schwarzes Loch und das hat durchaus was mit dem Magnetfeld zu tun. Aber darüber reden wir später. Das supermassereiche schwarze Loch ist zwar supermassereich - aber seine Masse ist im Vergleich zur gesamten restlichen Masse der Galaxie eben nicht dominant. Und das gilt auch für das Magnetfeld. Das Magnetfeld einer Galaxie entsteht aus der Überlagerung von jeder Menge kleiner Magnetfelder. Überall gibt es elektrisch geladene Teilchen die durch die Gegend strömen. Die werden zum Beispiel von den Sternen aus ihren Atmosphären geschleudert und bewegen sich durch die Milchstraße, zusammen mit jeder Menge anderem Gas, das sich zwischen den Sternen befindet. Dabei erzeugen sie kleine Magnetfelder, die sich dann zu einem großen überlagern. Das zumindest ist die Vermutung, wie das galaktische Magnetfeld entsteht wissen wir im Detail immer noch nicht. Aber immerhin können wir es messen. Es gibt mehrere Methode, wie sich ein Magnetfeld auch aus der Ferne untersuchen lässt. Einer davon ist der sogenannte "Zeeman-Effekt". Im Detail geht es da um sehr komplizierte Quantenphysik. Der Effekt selbst ist aber recht simpel. Wenn man zum Beispiel Licht eines Sterns beobachtet, dann kann man darin ja die Spektrallinien finden. Also bestimmte Wellenlängen, bei denen weniger Licht ankommt als erwartet. Die Sonne strahlt Licht in allen Farben ins All, aber bestimmte Farben werden von den Atomen aus denen sie besteht blockiert. Jedes chemische Element blockiert eine ganz bestimmte Farbe und wenn die fehlt weiß man, dass dieses Element in der Sonne zu finden ist. Das ist normale Spektroskopie - wenn jetzt aber ein starkes Magnetfeld vorhanden ist, dann sieht man statt der zu erwartenden einzelnen Spektrallinie mehrere. Ein Magnetfeld sorgt dafür, dass sich Spektrallinien aufspalten. Zu erklären, warum und wie es das tut würde jetzt zu weit führen - aber der Zeeman-Effekt existiert und damit konnte der amerikanische Astronom George Ellery Hale schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts nachweisen, dass die Sonnenflecken der Sonne Bereiche sind, wo sehr starke Magnetfelder herrschen. Der Zeeman-Effekt hilft uns vor allem, wenn es um die Magnetfelder von Sternen geht. Es gibt aber auch andere Methoden, zum Beispiel die Untersuchung der Polarisation des Lichts. Polarisation kann man sich als die Richtung vorstellen, in die eine Lichtwelle schwingt. Die kann bei ihrer Ausbreitung - vereinfacht gesagt - einfach von oben nach unten nach oben und so weiter schwingen. Oder links-rechts-links-rechts. Oder im Kreis herum. Anschaulich kann man sich das mit einem Seil vorstellen: Man bindet ein langes Seil irgendwo fest und nimmt das andere Ende in die Hand. Bewegt man die Hand jetzt auf und ab wird das Seil so schwingen wie eine vertikal polarisierte Lichtwelle, nämlich ebenfalls auf und ab. Bewegt man die Hand horizontal von links nach rechts, dann schwingt das Seil wie eine horizontal polarisierte Lichtquelle. Und bewegt man die Hand im Kreis, demonstriert das Seil wie eine zirkular polarisierte Welle aussieht. In der Realität ist das alles ein wenig komplizierter, aber für uns reicht es zu wissen, dass ein Magnetfeld die Art und Weise verändern kann, wie eine Lichtwelle polarisiert ist. Die ganze Sache beobachtet man am besten mit Radioteleskopen. Denn es gibt eine bestimmte Art von Radiostrahlung - die Synchotronstrahlung genannt wird und immer dann entsteht, wenn geladene Teilchen von einer geraden Bahn abgelenkt werden. Zum Beispiel durch ein Magnetfeld und genau das passiert in der Umgebung von supermassereichen schwarzen Löchern. Da wirbelt jede Menge Gas und Staub um das Loch herum, bevor es hinein fällt. Die Bewegung der elektrisch geladenen Teilchen wird dabei auch von den Magnetfeldern beeinflusst und deswegen leuchtet die Umgebung so eines schwarzen Lochs im Radiolicht ziemlich hell. Die von Magnetfeldern beeinflusste Bewegung sorgt übrigens auch dafür, dass viele supermassereiche schwarze Löcher sogenannte "Jets" haben, also oft viele tausende Lichtjahre lange Ströme aus Gas, die entlang der Magnetfeldlinien hinaus in den intergalaktischen Raum geschleudert werden. Was wiederum jede Menge Auswirkungen auf die Entstehung neuer Sterne hat, auf die Eigenschaften der Galaxie, und so weiter. Wichtig aber ist: Aus der Stärke der Synchrotronstrahlung kann man die Stärke des Magnetfeldes abschätzen. Die Polarisation der Strahlung ist prinzipiell irgendwie, aber je stärker ausgerichtet das Magnetfeld ist, desto größer ist auch der Anteil der Strahlung, der in die gleiche Richtung schwingt. Intensität der Strahlung und Ausmaß des Polarisationsgrads sagen uns also wie stark das Magnetfeld ist und wie gleichmäßig oder chaotisch es ausgerichtet ist. Mit der Polarisation kann man aber noch mehr rausfinden und zwar dank des Faraday-Effekts. Schickt man polarisiertes Licht durch ein Magnetfeld, dann dreht das Magnetfeld die Ebene, in der das Licht schwingt. Eine Welle, die zuvor etwa exakt vertikal schwingt, wird nach dem Durchgang durch ein Magnetfeld in einer Ebene schwingen, die ein bisschen aus der Vertikalen gedreht ist. Aus dieser Drehung kann man dann die Eigenschaften des Magnetfeldes berechnen. Wenn man jetzt also Licht beobachtet, das von einer sehr fernen Galaxie zu uns kommt und unterwegs zum Beispiel einen anderen Galaxienhaufen durchquert, dann sorgt das Magnetfeld dort für eine Drehung der Polarisationsebene. Aber, fragt sich jetzt wohl der eine oder die andere, wie kriegt man das raus? Man weiß ja nicht, in welcher Ebene das Licht geschwungen hat, BEVOR es vom Magnetfeld des Galaxienhaufens gedreht worden ist? Nein, aber man kann es rauskriegen! Wie stark die Polarisationsebene gedreht wird hängt nämlich von der Wellenlänge ab (genauer gesagt vom Quadrat der Wellenlänge). Wenn man also das Licht beobachtet und dann die Polarisationsebene bei unterschiedlichen Wellenlängen misst, wird man unterschiedliche Ergebnisse kriegen. Und je nachdem wie sich diese Ergebnisse im Detail unterscheiden, kann man am Ende das Ausmaß der Faraday-Drehung bestimmen und die Eigenschaften des Magentfelds berechnen. Wir sind noch weit davon entfernt zu verstehen, wie die kosmischen Magnetfelder im Detail funktionieren. Aber sie sind da und früher oder später werden wir gelernt haben, sie so gut zu beobachten wie wir das beim Licht schon können.

Da steckt man (nicht) drin Sternengeschichten Folge 482: Thorne-Żytkow-Objekte - Ein Stern im Inneren eines Sterns Sterne gibt es jede Menge. Buchstäblich so viele wie Sterne am Himmel. Es gibt Sterne, die einander umkreisen. Es gibt sich umkreisende Sterne die andere sich umkreisende Sterne umkreisen. Es gibt sogar ab und zu, sehr sehr selten mal Sterne, die mit anderen Sternen kollidieren. Es gibt Sterne die geboren werden und Sterne die explodieren. Aber heute geht es um etwas, was es geben könnte, von dem wir aber noch nicht wissen, ob es das auch wirklich gibt: Sterne, in deren Inneren sich ein anderer Stern befindet. Die Idee klingt höchst absurd. Sie stammt aus dem Jahr 1975 und wurde damals vom amerikanischen Physiker Kip Thorne und der polnischen Astronomin Anna Żytkow veröffentlicht. Kip Thorne ist spätestens seit dem Jahr 2017 weit über sein Fachgebiet hinaus bekannt, denn damals hat er, zusammen mit Rainer Weiss und Barry Barish den Nobelpreis für Physik bekommen und zwar für seine Arbeit zum Nachweis von Gravitationswellen. Anna Żytkow ist nicht ganz so berühmt, hat aber ihren Namen auf jeden Fall durch die Thorne-Żytkow-Objekte verewigt um die es in dieser Folge gehen soll. Es war vielleicht ein wenig irreführend, als ich zu Beginn gesagt habe, dass es dabei um einen Stern geht, in dessen Inneren sich ein anderer Stern befindet. Genauer gesagt geht es um einen Stern, in dessen Kern sich ein Neutronenstern befindet. Und ein Neutronenstern ist kein "echter" Stern mehr sondern das, was von einem mittelgroßen Stern am Ende seines Lebens übrig bleibt. Ich hab das ja schon sehr oft erzählt: Wenn ein Stern keinen Brennstoff mehr für die Kernfusion in seinem Inneren hat, fällt er unter seinem eigenen Gewicht in sich zusammen. Ist es ein kleiner Stern, so wie unsere Sonne, dann bleibt am Ende ein Weißer Zwerg übrig, so groß wie die Erde. Ist es ein sehr großer Stern, dann kollabiert er komplett und wird zu einem schwarzen Loch. Die mittelgroßen Sterne werden zu Neutronensterne; Objekte die nur noch ein paar Kilometer groß und dennoch so massereich wie unsere Sonne sind. Über diese Dinger habe ich in den Folgen 142 und 401 der Sternengeschichten schon ausführlich gesprochen, deswegen fasse ich das nur noch kurz zusammen: Es sind insofern keine "echten" Sterne mehr, als dort keine Kernfusion passiert. Ganz vereinfacht gesagt sind es große Kugeln, mit einem Radius von typischerweise 10 bis 12 Kilometern und einer Masse die zwischen dem 1,2 und 2fachen der Sonnenmasse liegt. Sie sind absurd dicht; ein zuckerwürfelgroßes Stück eines Neutronensterns wiegt ungefähr eine Milliarden Tonnen! Wir wissen, dass es Neutronensterne gibt und haben schon jede Menge von ihnen entdeckt. Aber die befinden sich alle ganz normal im Weltraum, da wo solche Objekte eben sind. Wieso sollten die auf einmal im Inneren eines Sterns sein und wenn sie dort sind: Wie kommen sie dahin? Genau das haben sich Kip Thorne und Anna Żytkow damals überlegt und sind auf vier hauptsächliche Prozesse gekommen. Da könnte zum Beispiel ein Roter Riesenstern sein. Also das, was mit Sternen wie unserer Sonne am Ende ihres Lebens passiert, bevor sie zu weißen Zwergen werden. Solche Sterne werden sehr heiß, wenn der Wasserstoff als Brennmaterial für die Fusion zu Ende geht und stattdessen andere Elemente fusioniert werden. Dadurch blähen sie sich zu enormer Größe auf. Unsere Sonne ist ein Einzelstern; die meisten anderen Sterne in der Milchstraße sind aber Teil von Doppel- oder Mehrfachsternsystemen. Jetzt können wir uns zwei Sterne vorstellen, die einander umkreisen. Einen massereicheren und einen kleineren, wie unsere Sonne. Der mit der größeren Masse wird sein Leben zuerst beenden und zu einem Neutronenstern werden. Der kleinere wird später zu einem Roten Riesen. Und wenn die beiden sich vorher sehr nahe waren, kann es passieren, dass sich der rote Riese soweit ausdehnt, dass der Neutronenstern sich auf einmal durch die äußeren Schichten des roten Riesen bewegen muss. Die Reibung mit diesem Gas führt dazu, dass er quasi an Schwung verliert und immer weiter in den Kern sinkt, bis er schließlich mitten im roten Riesen sitzt. Das kann passieren, ist aber nicht sehr wahrscheinlich. Denn durch seine enorme Dichte und die entsprechend starke Gravitationskraft zieht der Neutronenstern natürlich Material des roten Riesen an. Und weil Neutronensterne auch sehr starke Magnetfelder haben, können sie einen Teil des Materials entlang dieser Magnetfelder mit hoher Geschwindigkeit wieder von sich schleudern. So ein Neutronenstern der sich durch einen roten Riesen bewegt, wirkt also quasi wie ein Sandstrahler, der den Riesenstern auflöst, noch bevor die Verschmelzung vollzogen ist. Aber vielleicht klappt es, wenn die Verschmelzung schneller passiert. Das ist Methode Nummer Zwei: Normalerweise kollidieren Sterne ja nicht miteinander; dafür ist viel zu viel Platz zwischen ihnen. Aber es gibt Gegenden, wo die Sterne viel dichter beieinander stehen als sonst, zum Beispiel im Inneren von sehr dichten Sternhaufen. Wenn da ein Neutronenstern genau auf die richtige Weise mit einem großen, normalen Stern kollidiert, dann könnte am Ende auch ein Thorne-Żytkow-Objekt entstehen. Sehr ähnlich ist Methode Nummer Drei, die direkt bei der Geburt des Neutronensterns abläuft. So ein Neutronenstern entsteht ja im Zuge einer Supernova-Explosion und der Neutronenstern ist der Rest der nach der Explosion übrig bleibt. Normalerweise findet diese Explosion in alle Richtungen statt, weswegen dabei nur Material vom Neutronenstern hinaus ins All geschleudert wird, der Neutronenstern selbst aber mehr oder weniger dort bleibt, wo er ist. Unter bestimmten Umständen kann so eine Supernova-Explosion aber auch asymmetrisch ablaufen. Dann fliegt der Hauptteil des Zeugs in eine Richtung was den Neutronenstern in die andere Richtung katapultiert. Und wenn dort gerade ein anderer Stern ist, zum Beispiel weil der Neutronenstern Teil eines Doppelsternsystems war, gibt es auch hier ein Thorne-Żytkow-Objekt. Die vierte Methode ist so ähnlich wie die erste, nur dass man hier einen Neutronenstern hat, der in sehr engen Abstand von einem sehr massereichen, sehr heißem Stern umkreist wird. Und der Abstand ist hier so eng, dass Material vom großen Stern zum Neutronenstern fließt, wodurch die beiden immer enger aneinander rücken, bis sie schließlich verschmelzen. Kip Thorne und Anna Żytkow konnten in ihrer Arbeit zeigen, dass solche Objekte, die aus einem Stern mit einem Neutronenstern im Inneren bestehen, zumindest theoretisch existieren können. Ob es sie aber auch in der Realität gibt, ist eine ganz andere Frage. Da kommt es nicht nur darauf an, OB es die gibt, sondern vor allem auch ob wir sie finden können. Wie kann man, nur durch Beobachtung von der Erde aus, herausfinden, ob im Inneren eines Sterns ein anderer steckt? Vor allem durch die Untersuchung seiner chemischen Zusammensetzung. Das kriegen wir ja mittlerweile recht gut hin; wir können das Licht eines Sterns im Detail untersuchen und dabei heraufinden, welches Material es durchquert hat. Jedes chemische Element blockiert ganz bestimmte Wellenlängen und wenn die fehlen, wissen wir, was dem Licht passiert ist. Wir wissen auch, wie chemische Elemente durch Kernfusion im Inneren von Sternen entstehen und vor allem, welche Elemente in bestimmten Sternen entstehen können und welche nicht. Das hängt vor allem von der Dichte und Temperatur ab, die im Kern eines Sterns herrscht. Wenn da aber nun ein Neutronenstern sitzt, der da eigentlich nicht hingehört, können dort Kernreaktionen ablaufen bei denen Elemente entstehen, die man von so einem Stern gar nicht erwarten würde. Ein Neutronenstern im Inneren eines Sterns kann auch starke Helligkeitsschwankungen auslösen, nicht nur im normalen Licht sondern auch im Röntgenlicht. Bis jetzt hat man noch kein Objekt gefunden bei dem man zweifelsfrei sagen könnte, dass es sich um Thorne-Żytkow-Objekt handelt. Aber zumindest ein paar Kandidaten hat man entdeckt. Zum Beispiel HV 2112: Das ist ein Stern in der Kleinen Magellanschen Wolke, der Begleitgalaxie der Milchstraße in 200.000 Lichtjahren Entfernung. Kennen tun wir diesen Stern seit 1908 und wissen auch, dass seine Helligkeit schwankt. Wir wissen auch, dass er sehr viel heller ist, als er eigentlich sein sollte. Seine Leuchtkraft beträgt das 100.000fache der Sonnenleuchtkraft und das ist eigentlich zu viel für einen Stern dieser Art. Zumindest dann, wenn die Messungen stimmen. Beziehungsweise richtig interpretiert werden, was bei so weit entfernten Objekten nicht einfach ist. Es gibt auch Beobachtungen, laut denen der Stern sehr viel weniger Leuchtkraft hat (das hängt unter anderem von einer exakten Entfernungsbestimmung ab) und die chemische Analyse ist auch nicht wirklich eindeutig. Ebenso wenig eindeutig sind die Befunde der Handvoll anderen Kandidaten, die man bisher ausgemacht hat. Wenn wir tatsächlich mal ein Thorne-Żytkow-Objekt entdecken, dann vermutlich mit ganz anderen Methoden. Nämlich den Gravitationswellen, für die Thorne passenderweise den Nobelpreis bekommen hat. Wenn zwei Sterne verschmelzen entstehen Gravitationswellen einer ganz speziellen Frequenz die prinzipiell schon mit den vorhandenen Detektoren nachgewiesen werden könnten. Allerdings nur, wenn so ein Thorne-Żytkow-Objekt in unserer kosmischen Nachbarschaft entsteht und wenn man das statistisch auswertet, kann man mit höchstens einer Verschmelzung alle 500 Jahre rechnen. Wir müssten also Glück haben, gerade jetzt die Geburt eines Thorne-Żytkow-Objekts zu entdecken. Aber vielleicht klappt es mit dem Ende! Denn auch wenn sie existieren können, bleiben sie nicht ewig stabil. Irgendwann hat der Neutronenstern im Inneren des anderen Sterns dessen ganzes Gas angezogen beziehungsweise seine Masse durch das Anziehen des Gases so weit erhöht, dass aus dem Neutronenstern ein schwarzes Loch wird. Dann gibt es eine Explosion die ähnlich wie eine Supernova-Explosion ist und der Zweifachstern ist verschwunden. Weil der Neutronenstern davor aber so viel Material des anderen Sterns aufnehmen muss, das ihn zuvor mit hoher Geschwindigkeit umkreist und dabei Strahlung abgibt, leuchtet er gegen Ende ziemlich hell. Wenn wir also etwas sehen, dass wie eine Supernova aussieht, aber sehr viel länger dauert - ein paar Jahre - und danach komplett verschwindet: Dann könnte das ein Thorne-Żytkow-Objekt gewesen sein. Und wenn wir dann noch die passenden Gravitationswellen nachweisen, könnten wir uns einigermaßen sicher sein. Ein Thorne-Żytkow-Objekt lebt 100.000 bis eine Million Jahre lang, höchstens. Wenn es sie gibt und wenn sie durch die vorhin beschriebenen Prozesse entstehen, dann kann man abschätzen, dass es aktuell 20 bis 200 davon in unserer Milchstraße gibt. Nicht viel, angesichts der gut 200 Milliarden anderen Sterne. Aber wer weiß: Wenn wir hartnäckig suchen, finden wir ja vielleicht doch einmal einen Stern, in dessen Inneren sich ein anderer Stern versteckt hat…

Bruce Willis kann zuhause bleiben Sternengeschichten Folge 481: Der Meteor von Tscheljabinsk Morgens gegen 9 Uhr 20 Ortszeit am 15. Februar 2013 waren viele Menschen in der russischen Stadt Tscheljabinsk sehr überrascht. Ein sehr heller Lichtblitz blendete die Leute und alle konnten live ein Ereignis mitverfolgen, dass man hier auf der Erde nicht allzu oft sieht: Den Einschlag eines größeren Himmelskörpers auf unserem Planeten. Natürlich kollidiert die Erde andauernd mit Zeug aus dem Weltall, aber das meiste davon ist interplanetarer Staub und die Lichterscheinung die man dabei sehen kann, nennen wir "Sternschnuppe" und so etwas ist zwar sehr schön, aber nicht unbedingt selten und definitiv nicht gefährlich. Aber ab und zu fallen auch sehr viel größere Brocken auf die Erde; das kennen wir alle aus diversen Science-Fiction-Weltuntergangsfilmen beziehungsweise vom Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren. Aber da haben erstens noch keine Menschen auf der Erde gelebt und selbst wenn, hätten die zweitens zwar dort dabei zuschauen können. Aber nur sehr kurz und danach niemanden davon erzählen können, weil sie nämlich tot gewesen wären. In Tscheljabinsk konnte man nun aber live bei einem Einschlag dabei sein, der gerade groß genug war um äußerst spektakulär zu sein aber zum Glück auch nicht so groß, um eine gewaltige Katastrophe anzurichten. Aus Sicht der Menschen am Boden sah das Ereignis so aus: Zuerst gab es einen hellen Lichtblitz. Und ein bisschen später eine gewaltige Druckwelle die überall in der Stadt Fensterscheiben zerbrechen hat lassen und sogar das Dach einer Fabrik stürzte teilweise ein. Gestorben ist dabei niemand, 1491 Menschen wurden, hauptsächlich durch die Splitter der Fensterscheiben, verletzt und 112 davon mussten im Krankenhaus behandelt werden. 7200 Gebäude wurden mehr oder weniger stark beschädigt. Aber uns interessiert die Astronomie! Was ist da genau passiert? Warum ist es so passiert, wie es passiert ist? Und: Wird so etwas auch in Zukunft passieren und könnte es dann vielleicht schlimmer sein? Es hat natürlich ein bisschen gedauert bis man all das herausgefunden hat, was ich jetzt im folgenden erzählen werde. Aber es ging dennoch vergleichsweise schnell; man hatte in diesem Fall jede Menge Daten mit denen man arbeiten konnte. Tscheljabinsk ist kein Kaff irgendwo in der russischen Einöde. Sondern die siebtgrößte Stadt Russlands mit knapp 1,2 Millionen Einwohnern. Es gab aber nicht nur genug Augenzeugen sondern vor allem auch jede Menge Filmaufnahmen. Die meisten davon stammen von sogenannten "Dashcams", also kleinen Kameras die in Autos montiert sind und das filmen, was sich auf der Straße abspielt. Was man in Russland nicht nur macht, um lustige YouTube-Videos zu produzieren, sondern weil man bei Verkehrsunfällen gerne objektive Daten haben möchte. Die Bilder der Kameras werden dort vor Gericht als Beweismittel zugelassen und man kann sich damit sehr gut gegen vorgetäuschte Unfälle oder eine korrupte Polizei wehren. In dem Fall war es vor allem für die Astronomie praktisch, denn aus den ganzen Bildern des Meteors die von den Kameras in den Autos aufgezeichnet worden sind, konnte man später seine Flugbahn rekonstruieren. Wobei wir vielleicht kurz noch einmal die Sache mit den Bezeichnungen klären müssen. "Meteor" beschreibt nämlich eigentlich nur die Leuchterscheinung, die von dem durch die Atmosphäre sausenden Objekt erzeugt wird. Das, was durch die Atmosphäre fliegt, wird "Asteroid" genannt wenn es groß ist und "Meteoroid", wenn es klein ist (wie etwa im Fall einer Sternschnuppe). Und wenn etwas unten am Erdboden ankommt das man aufsammeln kann, heißen diese Steine dann "Meteorite". Ja, das ist verwirrend - aber so ist es halt, da kann man nix machen. So oder so wissen wir heute, dass am 15. Februar 2013 ein Asteroid mit einer Geschwindigkeit von gut 19 Kilometer pro Sekunde auf die Atmosphäre der Erde getroffen ist, unter einem Winkel von 18 Grad. Das Objekt hatte einen Durchmesser von circa 20 Metern - aber nicht lange. Denn wegen der enormen Geschwindigkeit war die Reibung zwischen Asteroid und den Molekülen der Luft sehr stark. Das Ding hat sich dadurch sehr schnell sehr stark aufgeheizt und ist circa 30 Kilometer über dem Erdboden auseinandergebrochen. Wenn das mit so einem Asteroid auf seinem Flug durch die Atmosphäre passiert, dann ist das Resultat mehr als nur ein paar kosmische Brösel. Wir müssen hier kurz theoretisch werden und über Oberfläche und Reibung sprechen. Wie stark die Reibung und damit die Hitze ist, hängt von Oberfläche des Asteroiden ab. Eine Kugel mit einem Durchmesser von 20 Metern hat zum Beispiel eine Oberfläche von knapp 1260 Quadratmetern. So weit, so klar, die entsprechende Formel - Oberfläche ist Durchmesser zum Quadrat mal Pi - kennen wir noch aus der Schule. Wenn diese Kugel jetzt auseinander bricht, dann kriegen wir nicht einfach zwei Kugel mit je 10 Metern Durchmesser. Aus dem Volumen einer 20-Meter-Kugel kriegen wir mindestens acht 10-Meter-Kugeln raus. In der Realität wird ein Asteroid natürlich nicht in exakt gleiche große Kugel zerfallen; in der Realität wird ein Asteroid nicht mal kugelförmig sein. Aber darum geht es nicht, sondern darum, dass eine 10-Meter-Kugel eine Oberfläche von 314 Quadratmetern hat. Und acht davon haben zusammen 2512 Quadratmeter, was deutlich mehr ist als die 1260 Quadratmeter der 20-Meter-Kugel. Oder noch mal anders und ganz simpel gesagt: Die zusammengenommene Oberfläche der Bruchstücke eines Objekts ist immer größer als die Oberfläche des ursprünglichen, intakten Objekts. Sobald ein Asteroid beim Flug durch die Atmosphäre zerbricht, ist also plötzlich sehr viel mehr Oberfläche da als vorher und damit sehr viel mehr, an dem sich die Luft reiben kann. Dadurch erwärmen sich die Bruchstücke sehr viel stärker und schneller und zwar so stark, dass der Asteroid nicht einfach nur zerbröselt, sondern regelrecht explodiert. Genau das ist 30 Kilometer über Tscheljabinsk passiert; genau das war die Ursache des enorm hellen Lichtblitzes und die Druckwelle der Explosion hat danach die Fensterscheiben der Stadt zum Zerbrechen gebracht. In der Astronomie heißt so ein Ereignis "Airburst" und das passiert immer, wenn ein Objekt mit der Erde kollidiert, das nicht groß oder massiv genug ist. Ab einer Größe von circa 100 Metern ist ein Asteroid groß genug, um halbwegs unbeschadet bis zum Erdboden durchzukommen; beziehungsweise geht das auch wenn er kleiner ist, aber nicht aus losem Gestein besteht, sondern aus Metall. Solche Metallasteroide sind aber sehr selten, das heißt alles was ein paar Dutzend Meter groß ist, wird irgendwo auf dem Weg nach unten in Form eines Airbursts explodieren. Der Meteor von Tscheljabinsk hat einen Lichtblitz produziert, der 30 mal heller als die Sonne war und noch in 100 Kilometer Entfernung gesehen werden konnte. Das Licht war aber nicht nur normales Sonnenlicht, da wurde unter anderem auch ultraviolette Strahlung frei und tatsächlich haben sich gut zwei Dutzend Menschen gemeldet, die nach dem Lichtblitz des Meteors einen Sonnenbrand bekommen hatten - was unter anderem auch daran liegen kann, dass der Boden in ihrer Nähe mit Schnee bedeckt war, der das Licht noch einmal reflektiert und den Effekt verstärkt hat. Aus den Beobachtungen der Auswirkungen des Airbursts schätzt man die Stärke der Explosion auf ein Äquivalent von 500 Kilotonnen TNT. Das ist eine übliche Maßeinheit für Explosionen und zum Vergleich kann man sich klarmachen, dass die Atombombe, die im 2. Weltkrieg über Hiroshima explodiert ist, eine Explosion von 13 Kilotonnen TNT Äquivalent verursacht hat. Der Asteroid der in der Luft über Tscheljabinsk explodiert ist war also so heftig wie 38 Hiroshima-Bomben. Wenn er ein bisschen größer gewesen wäre, dann wäre die Explosion entsprechend stärker gewesen und er wäre auch näher am Erdboden explodiert. Dann wären vermutlich nicht nur Fensterscheiben zerbrochen, sondern Häuser eingestürzt. So wie 1908, als - ebenfalls über Russland - ein circa 60 Meter großer Asteroid in maximal 14 Kilometer Höhe über Tunguska explodiert ist, wie ich in Folge 380 der Sternengeschichten ausführlich erzählt habe. Damals wurde keine Stadt beeinträchtigt aber ungefähr 60 Millionen Bäume auf einer Fläche von 2000 Quadratkilometern gefällt. In Tscheljabinsk ging die Sache zum Glück mit weniger Schäden aus. Aber trotzdem wäre es schön gewesen, wenn man vorher Bescheid gewusst hätte. Dann hätte man zwar auf die Schnelle nichts gegen den Einschlag tun können. Aber zumindest die Menschen warnen, dass sie sich von den Fenstern fern halten. Warum hat man also den Asteroid nicht schon vor dem Einschlag entdeckt? Weil er erstens klein ist. 20 Meter sind nicht viel, wenn sie hunderttausende Kilometer entfernt durchs Weltall fliegen. Da muss man schon mit einem ziemlich großen Teleskop hinschauen und das auch zur richtigen Zeit in die richtige Richtung. Und das ist das zweite Problem: Der Asteroid kam genau aus Richtung der Sonne auf die Erde zugeflogen und das ist genau der Bereich am Himmel, den man von der Erde aus nicht abdecken kann. Und da es noch keine auf Asteroidenentdeckung spezialisierten Weltraumteleskope gibt, haben wir das Ding nicht gesehen. Und natürlich ist der Asteroid nicht von der Sonne ausgespuckt worden. Wo er seinen Ursprung hat, wissen wir aber nicht genau. Aus dem bisschen was man aus den Daten über die Umlaufbahn rekonstruieren konnte, die er vor dem Einschlag gehabt hat, wissen wir, dass es sich um ein Objekt aus der Gruppe der "Apollo"-Asteroiden handeln muss. Wer sich erinnert: Von denen habe ich in Folge 217 mehr erzählt. Das ist ein Teil der sogenannten "Erdnahen Asteroiden" also Asteroiden, die sich - wenig überraschend - in der Nähe der Erde aufhalten und man unterscheid grob drei Gruppen, je nach Art der Umlaufbahn. Eine davon sind die Apollo-Asteroiden und die befinden sich im Mittel zwar immer weiter von der Sonne entfernt als von der Erde; der sonnennächste Punkt ihrer Bahn liegt aber innerhalb der Erdbahn und das heißt: Sie können die Bahn der Erde kreuzen. Und wenn sie das gerade dann tun, wenn die Erde im Kreuzungspunkt steht, gibt es eine Kollision. Man hat zwei Asteroiden identifiziert, die der Ursprung des Tscheljabinsk-Objekts sein könnten. Der Asteroid 2011 EO40, der sich auf einer ähnlichen Bahn befindet wie sich das Tscheljabinsk-Ding vor dem Einschlag befunden hat. Vielleicht war es aber auch der Asteroid 1999 NC43. Beide sind auf jeden Fall Apollo-Asteroiden und beide größer als das Objekt, das mit der Erde kollidiert ist. 2011 EO40 ist um die 200 Meter groß; 1999 NC43 sogar 1,4 Kilometer. Es ist also nicht unplausibel, dass da was abgebrochen ist und sich auf den Weg zur Erde gemacht hat. Asteroiden sind ja im seltensten Fall massive Objekte sondern eher fliegende Geröllhaufen von denen sich im Laufe der Zeit durchaus Teile ablösen können. Der ganz ursprüngliche Ursprung des Asteroids muss aber noch einmal woanders liegen. Denn die erdnahen Asteroiden, inklusive der Apollos, sind ja keine stabile Population. Soll heißen: Da wo sie jetzt rumfliegen, können sie nur ein paar 10.000 bis 100.000 Jahre rumfliegen. Sie treiben sich zwischen den Umlaufbahnen von Mars, Erde und Venus rum und werden von ihnen ständig gestört. Irgendwann kollidieren sie dann halt oder werden auf eine Bahn abgelenkt, die sie in die Sonne oder ganz raus aus dem Sonnensystem führt. Dass immer noch welche da sind liegt nur daran, dass immer wieder neue nachgeliefert werden und zwar aus dem Hauptgürtel der Asteroiden der sich zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Mars befindet. Wenn dort Asteroiden miteinander kollidieren oder durch gravitative Störungen von Jupiter abgelenkt werden, können sie langsam in Richtung des inneren Sonnensystems driften und zu erdnahen Asteroiden werden. Dort gibt es die Gruppe der "Flora-Asteroiden", mehr als 10.000 Felsbrocken, die vermutlich alle bei einer sehr großen Kollision in der Frühzeit des Sonnensystems entstanden sind. Das größte Objekt davon ist der 140 Kilometer durchmessende Asteroid Flora, die restlichen sind alle viel kleiner. Und sehr viele Bruchstücke sind vermutlich auch schon längst anderswo im Sonnensystem gelandet. Es gibt ein paar vage Hinweise, dass der Asteroid von Tscheljabinsk ebenfalls aus dieser Flora-Familie stammt. Aber so genau werden wir das vermutlich nicht wissen. Alles was vom Meteor von Tscheljabinsk bleibt, sind die Bilder auf den Videos. Und ein paar hundert Kilogramm an Meteoriten, die man später in der Region aufgesammelt hat. Das größte Bruchstück wiegt knapp 600 Kilogramm und wurde vom Grund eines Sees geborgen. Dazu kam noch diverser Kleinkram von circa 400 Kilogramm. Ihre Analyse hat uns gezeigt, dass der Asteroid im Laufe der Zeit diverse Kollisionen mit anderen Asteroiden im Weltall erlebt haben muss, die letzte davon vor 27 Millionen Jahren. Aber wo er wirklich herkommt wird sich dadurch nie zweifelsfrei bestimmen lassen. Ohne Zweifel wissen wir aber, dass auch in Zukunft Asteroiden mit der Erde kollidieren werden. Da draußen fliegt noch genug rum und vor allem kleine Objekte. Große Asteroiden, die ein Massensterben wie bei den Dinos verursachen können, schlagen selten ein; alle paar Dutzend bis 100 Millionen Jahre; zum Glück. Ein Ereignis wie in Tscheljabinsk passiert statistisch gesehen alle 60 Jahre. Aber natürlich muss es nicht immer so ausgehen wie 2013. Der Großteil der Erdoberfläche ist unbewohnt und vom Ozean bedeckt. Wenn dort ein Airburst stattfindet und wenn es vielleicht noch ein paar Kilometer weiter oben passiert als in Tscheljabinsk, dann kriegen wir unten auf der Erde nichts mit; dann wissen nur die Messinstrumente der Wissenschaft, dass da wieder was passiert ist.