Sternengeschichten

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1. Sternengeschichten Folge 577: Der Krieg zwischen Sonne und Mond und die erste Science-Fiction-Geschichte der Welt
   15.12., 07:0015.12.2023, 07:0000:12:53

   Nehmt euch vor den Weinrebenmädchen in Acht! Sternengeschichten Folge 577: Der Krieg zwischen Sonne und Mond und die erste Science-Fiction-Geschichte der Welt Science Fiction ist keine Wissenschaft, aber sie hat die Wissenschaft immer schon beeinflusst. Lange bevor die ersten Raketen ins Weltall geflogen sind, haben sich Menschen schon vorgestellt, wie es sein könnte, durchs Weltall zu reisen. Mal realistischer, wie zum Beispiel Jules Verne in seinem Roman "Von der Erde zum Mond", mal weniger realistisch, wie Johannes Kepler in seinem Werk "Somnium", von dem ich in Folge 472 der Sternengeschichten ausführlich erzählt habe. H.G. Wells hat sich in "Krieg der Welten" vorgestellt, wie das Leben auf dem Mars aussehen könnte, Arthur C. Clarke hatte die Idee zu geostationären Satelliten und einem Weltraumlift in seinen Büchern entwickelt und zumindest eine davon ist später Realität geworden. Und so weiter - kurz gesagt: Die Science Fiction inspiriert die Wissenschaft dazu, die dort gezeigten Visionen umzusetzen und die Wissenschaft inspiriert die Science Fiction, die Realität kreativ weiterzudenken. Die klassische Science Fiction mit den Werken von H.G. Wells, Jules Verne oder Mary Shelley beginnt im 19. Jahrhundert, die moderne Science Fiction in der Zeit vor dem zweiten Weltkrieg. Aber natürlich haben Menschen auch schon früher entsprechende Ideen gehabt. Die Science Fiction ist ein so vielfältiges Genre, dass sie sich schwer abgrenzen lässt und ebenso schwer ist es, die "erste" Science-Fiction-Geschichte der Welt zu identifizieren. Aber es ist vermutlich nicht völlig falsch, wenn man bei dem Buch "Wahre Geschichten" anfängt. Geschrieben wurde es vor fast 2000 Jahren, im 2. Jahrhundert von Lukian von Samosata. Die Stadt Samosata lag damals in der römischen Provinz Syrien und ihre Ruinen heute unter dem Wasser des Atatürk-Stausees in der östlichen Türkei. Über das Leben von Lukian weiß man nicht sehr viel, aber er hat vermutlich als Redner und Autor gearbeitet und es sind knapp 70 seiner Werke bekannt. Eines davon ist "Wahre Geschichten" und darin findet man die früheste bekannte Darstellung einer Reise durch den Weltraum und von außerirdischen Lebewesen. Lukian wollte aber keine klassische Science Fiction schreiben; so etwas gab es damals in dem Sinne ja auch nicht. Sein Reisebericht ist eher eine Parodie auf die damalige Geschichtschreibung. Und "Geschichtsschreibung" hat damals wenig mit dem zu tun, was wir heute darunter verstehen. Diese Berichte waren im Wesentlichen frei erfundene Geschichten über das, was angeblich tatsächlich in fernen Ländern beziehungsweise der Vergangenheit passiert ist. In seiner Einleitung schreibt Lukian zum Beispiel "So hat Ctesias, Ctesiochus Sohn, aus Cnidus, in seinem Buche über Indien Dinge geschrieben, die er weder selbst gesehen, noch von irgend Jemand erzählen gehört hatte." Und fährt fort: "Viele Andere haben sich, in demselben Geiste, zur Aufgabe gemacht, uns ihre weiten Reisen, ihre Irrfahrten zu beschreiben, und von ungeheuren Bestien, wilden und grausamen Menschen, seltsamen Sitten und Gebräuchen zu erzählen." Auch Lukian will so einen Bericht verfassen und beendet seine Einleitung mit den Worten: "So erkläre ich denn feierlich: 'Ich schreibe von Dingen, die ich weder selbst gesehen, noch erfahren, noch von Andern gehört habe, und die eben so wenig wirklich, als je möglich sind.' Nun glaube sie, wer da Lust hat!" Was sollen wir also glauben, wenn wir Lust dazu haben? Die Reise von Lukian beginnt bei den Säulen des Herakles, also in Gibraltar, wo er mit 50 Kameraden ein Schiff besteigt. Sie segeln hinaus in den Atlantik, um "neue Dinge kennen zu lernen und zu erfahren, wo der Ocean aufhöre, und was wohl das für Leute seyn mögen, die jenseits desselben wohnen". Als erstes finden sie eine Insel, auf der ein Fluss aus Wein fließt. Auch die Fische darin bestehen aus Wein und müssen mit normalen "Wasserfischen" gemischt werden, um beim Essen nicht zu betrunken zu werden. Und Lukian findet auch ganz besondere Weinreben: "Unten am Boden bestanden sie aus einem sehr kräftigen und dicken Stamme, weiter aufwärts aber waren es Mädchen, die bis auf die Hüften herab an allen Theilen vollkommen ausgebildet waren". Diese Wesen, halb Wein, halb Frau haben Haare aus Weinblättern und Weintrauben und sind den Männern anscheinend durchaus freundlich gesinnt. Aber Achtung: "Zwei meiner Gefährten, die sich verführen ließen, konnten sich nicht wieder losmachen, sondern wuchsen und wurzelten dergestalt mit ihnen zu einem Gewächse zusammen". Die restlichen Männer, die den Weinfrauen entkommen sind, besteigen ihr Schiff, das aber sofort von einem Sturm in die Luft gehoben wird. Dort oben segelt es dann weiter, sieben Tage und sieben Nächte. Am achten Tag erreichen sie "eine Art von Erde in der Luft […] gleich einer großen, kugelförmigen, von hellglänzendem Lichte erleuchteten Insel". Als sie dort anlegen, erkennen sie tief unter sich eine andere Erde, die sie als ihre eigene erkennen. Lukian stellt fest, dass er auf dem Mond gelandet ist und dort geht es wild zu. Er wird sofort von einer Truppe Ritter, die auf riesigen Vögeln reiten festgenommen und zum König des Mondes gebracht. Der erklärt, dass er ursprünglich auch von der Erde kommt, jetzt aber gerade Krieg mit den Bewohnern der Sonne führt. Der Mondkönig wollte nämlich den unbewohnten Morgenstern kolonialisieren, was dem Sonnenkönig aber nicht gepasst hat. Es gab Krieg und Lukian ist gerade rechtzeitig zur großen Schlacht gekommen. Dort kämpfen jede Menge seltsame Wesen. Zum Beispiel die "Krautflügler", "eine außerordentlich große Gattung von Vögeln, die, anstatt mit Federn, über und über mit Krautblättern bewachsen sind". Es gab auch "Knoblauchstreiter" und "Hirsenschießer", außerdem auch "Flohspringer", die auf Flöhen reiten die so groß wie zwölf Elephanten sind. Und die "Luftspringer", "die aus der Ferne Rettiche von entsetzlicher Größe auf den Feind schleuderten. Wer von einem solchen Rettiche getroffen ward, starb gleich darauf, indem die Wunde augenblicklich in eine abscheulich riechende Fäulniß übergieng". Trotz all des grässlichen Gemüses gewinnt der Mond die Schlacht. Alle feiern, bis auf einmal die "Wolkenzentauren" auftauchen, gigantische fliegende Wesen halb Mensch, halb Pferd, die für die Sonne kämpfen und zu spät aufgetaucht sind. Jetzt aber greifen sie an, der Krieg bricht erneut aus und die Sonne gewinnt die Oberhand. Eine Mauer wird zwischen Mond und Sonne errichtet, "aus einer gedoppelten Reihe dichter Wolken gebildet, wodurch eine vollkommene Mondsfinsterniß entstand". Der Mondkönig ist gar nicht froh über die Finsternis, aber am Ende gibt es dann doch einen Friedensvertrag. Bevor Lukian wieder weiter reist, verfasst er noch einen kurzen Bericht über die Lebensweise der Mondbewohner. Es sind übrigens wirklich Mondbewohner und nicht auch Mondbewohnerinnen, denn Frauen gibt es dort nicht. Kinder werden dort, wie Lukian schreibt, "von Männern geboren, mit denen man hier in der Ehe lebt, indem jeder bis zum fünf und zwanzigsten Jahre der Geheirathete ist, nach dieser Zeit aber selbst heirathet. Sie tragen die Frucht nicht in der Bauchhöhle, sondern in der Wade: sobald nämlich das Empfängniß geschehen ist, wird die Wade dick und immer dicker; nach einiger Zeit aber schneidet man sie auf und zieht ein todtes Kind heraus, das nun mit offenem Munde dem Winde ausgesetzt und so zum Leben gebracht wird." Es gibt aber auch Baummenschen, deren Entstehung ein bisschen anders läuft. Lukian erklärt: "Man schneidet einem Manne den rechten Hoden ab, und pflanzt ihn in die Erde: aus diesem wächst nun ein ungeheurer, fleischerner Baum, in Gestalt eines Phallus, mit Zweigen und Blättern. Die Frucht, die er trägt, ist eine Art ellenlanger Eicheln, aus welchen, wenn man sie reif werden läßt und sodann auseinander schlägt, die Menschen genommen werden." Nun ja. Lukian weiß auch, was die Mondwesen essen: Den Dampf, der von gebratenen Fröschen aufsteigt. Es gibt am Mond auch Weinreben, die aber keine Weintrauben haben, sondern welche aus Wasser. Lukian vermutet, hier den Ursprung der Hagelkörner gefunden zu haben, die ab und zu auf die Erde fallen. Auf dem Mond gilt man übrigens nur als schön, wenn man eine Glatze hat und die Bewohner können ihre Augen herausnehmen: "Wer also Lust hat, nimmt sie aus und hebt sie auf, bis er etwas zu sehen braucht, alsdann setzt er nur seine Augen wieder ein und sieht." Auf der Rückreise macht Lukian zuerst beim Morgenstern halt, auf dem aber nicht viel los ist. Dann gelangt er zur "Lampenstadt", die "etwas unterhalb des Thierkreises zwischen der Luftregion der Pleiaden und der der Hyaden" liegt, wie Lukian schreibt. Diese Stadt wird tatsächlich ausschließlich von Lampen bewohnt, die in Laternen leben und Lukian trifft sogar seine eigene Hauslampe von der Erde. Auf der landen sie dann auch endlich wieder, werden aber sofort von einem gigantischen Walfisch verschluckt, in dem über tausend Menschen leben und gegeneinander Krieg führen. Nach dem Aufenthalt im Fisch gelangen sie in ein Meer aus Milch und auf eine Insel aus Käse, treffen danach diverse tote Prominente auf der Insel der Seligen, bis sie endlich wieder auf eine größere Landmasse treffen, "von welchem wir vermutheten, daß es der, unserm Erdtheil gegenüber liegende, Continent seyn möchte". Hier endet der Bericht von Lukian und es ist klar, dass das alles erstmal wenig mit Science Fiction der Art zu tun hat, die wir heute gewöhnt sind. Aber es wäre auch höchst überraschend, wenn sich jemand vor 2000 Jahren Raumschiffe mit Laserkanonen oder ähnlicher Technik ausgedacht hätte. Die Fiction in Science Fiction kann nur auf der verfügbaren Science basieren und zu Lukians Zeit wusste man nichts über den Weltraum. Warum sollte der Mond nicht einfach mit einem Schiff erreichbar sein, dass durch die Luft fliegt? Warum sollten dort keine Menschen leben? Natürlich hat Lukian sich einfach irgendeinen lustigen Quatsch ausgedacht, das war ja auch Ziel seines Werks, wie er in der Einleitung geschrieben hat. Aber allein die Tatsache, dass er sich für seine Reise eben nicht eine beliebige Reise ausgedacht hat, sondern eine Reise zum Mond, zur Sonne und zum Morgenstern; eine Reise über die Grenzen der Erde hinaus, zeigt, dass die Menschen auch damals schon darüber nachgedacht haben müssen, wie es denn wäre, auf diesen leuchtenden Himmelskörpern zu leben, die man in der Nacht sehen kann. Wie es sein könnte, zu diesen unerreichbaren Orten zu reisen und was man dort erleben könnte. Lukian hat sich die selben Gedanken gemacht, die sich nach ihm unzählige Menschen gemacht haben und die am Ende dazu geführt haben, dass wir tatsächlich und in echt zum Mond gereist sind. Die "Wahren Geschichten" von Lukian sind eine Parodie die man nur wirklich verstehen kann, wenn man die Zeit versteht in der sie geschrieben wurden und den Zweck kennt, zu dem sie verfasst worden sind. Trotzdem bleibt die Tatsache, dass Lukian in seiner Fantasie durchs Weltall und zu anderen Himmelskörpern gereist ist und man kann sie deswegen durchaus zur Science Fiction zählen. Lukian hätte seine Kritik an den zeitgenössischen Reiseberichten ja auch ebenso gut anbringen können, wenn er von Reisen in ferne Regionen der Erde geschrieben hätte. Hat er aber nicht; er ist zum Mond, zur Sonne und zu den Sternen gereist! Und wer weiß, was er auf dem unbekannten Kontinent alles erlebt hat, mit dessen Entdeckung die "Wahren Geschichten" enden. Der letzte Satz dort lautet: "Was ich nun weiter auf dem festen Lande sah und erlebte, soll in den nächsten Büchern erzählt werden". Leider ein falsches Versprechen; diese Bücher gibt es nicht. Aber wie sonst sollte ein Autor eine Geschichte voller Lügen beenden, als auf diese Weise…

2. Weltpremiere: Sternengeschichten Live am 28. März 2024
   13.12., 07:0013.12.2023, 07:0000:03:40

   Kommt nach Herten zur Sternengeschichten-Liveshow! Weltpremiere: Sternengeschichten Live am 28. März 2024 Hier gibts Karten zur Show: https://schwarzkaue-herten.de/veranstaltung/sternengeschichten-die-live-premiere-in-unserem-spiralarm-der-milchstrasse/ Hallo liebe Hörerinnen und Hörer der Sternengeschichten. Ich melde mich wieder einmal außertourlich bei euch; Ankündigungen dieser Art mache ich ja nicht in den Folgen selbst, damit sie euch nicht beim Hören stören. Und ich hoffe, ihr hört euch das hier trotzdem an, weil es vielleicht den einen oder die andere von euch interessieren wird. Die Sternengeschichten gibt es jetzt seit über 11 Jahren und fast 600 Folgen. Jede Woche erzähle ich euch was und ihr hört es euch an. Das freut mich und das werde ich natürlich auch weiter genau so machen. Aber es wäre nett, auch mal die Menschen zu sehen, die das hier hören. Und vielleicht wollt ihr auch zur Abwechslung mal was sehen und nicht nur zuhören. Deswegen habe ich mich jetzt endlich entschlossen, aus dem Sternengeschichten-Podcast auch eine Show für die Bühne zu machen. Die Premiere - die Weltpremiere! - von "Sternengeschichten Live" wird am 28. März 2024 in der Schwarzkaue in Herten im Ruhrgebiet stattfinden. Und dort wird natürlich mehr passieren, als das ich einfach nur 10 Minuten lang etwas über das Universum erzähle. Es wird ein ganzer Abend voller Sternengeschichten werden; Sternengeschichten die es im Podcast bis jetzt noch nicht zu hören gegeben hat und vor allem auch nicht nur Geschichten, sondern auch ein wenig Action. Ich werde euch das eine oder andere Experiment zeigen; es wird Bilder zu sehen geben und wenn alle brav sind, werden wir das eine oder andere Experiment am Ende gemeinsam konsumieren können. Ich will nicht zuviel verraten - aber ihr könnt euch jetzt schon Tickets dafür besorgen, wenn ihr wollt; den Link dazu findet ihr in den Shownotes. Und ich weiß, dass viele jetzt vielleicht enttäuscht sind, weil die Veranstaltung in Herten stattfindet und nicht näher bei euch. Aber irgendwo muss die erste Show ja stattfinden. Und ich habe nichts dagegen, die Sternengeschichten-Liveshow auch ein zweites, drittes und viertes Mal aufzuführen. Und noch viel öfter danach. Ob das passieren wird, hängt natürlich davon ab, wie gut die Premiere läuft. Und davon, ob Menschen oder Organisationen, die solche Events veranstalten Interesse an dem haben, was ich tue, und mich für weitere Vorstellungen einladen. Aber keine Sorge: Sobald es weitere Vorstellungen geben wird, werde ich das hier bekannt gegeben und überall sonst, wo ich Dinge im Internet bekannt geben kann. Ich würde mich freuen, wenn wir uns im März in Herten sehen. Und ich freue mich natürlich vor allem, wenn ihr euch die zukünftigen Folgen der Sternengeschichten genau so gerne anhört, wie ihr sie bisher gehört habt. Und weil ich schon mal dabei bin: Wenn ihr gern noch mehr über Astronomie hören wollt, dann könnt ihr gerne auch mal den Podcast "Das Universum" ausprobieren, den ich gemeinsam mit meiner Kollegin Ruth aufnehme - und von dem es im März übrigens auch eine Live-Show anlässlich unserer 100. Folge geben wird. Ihr könnte euch auch den Podcast "Das Klima" anhören, den ich mit Claudia gemeinsam aufnehme und wenn ihr die Sternengeschichten unterstützen wollt, findet ihr die Infos dazu auch in den Shownotes. Ich wünsche euch allen frohe Feiertage! Erholt euch gut, ruht euch aus und habt auch weiterhin viel Spaß mit den Sternengeschichten! Hier gibts Karten zur Show: https://schwarzkaue-herten.de/veranstaltung/sternengeschichten-die-live-premiere-in-unserem-spiralarm-der-milchstrasse/ Hier geht es zum Podcast "Das Universum": https://dasuniversum.podigee.io/ Und hier zu "Das Klima": https://dasklima.podigee.io/ Wer die Sternengeschichten finanziell unterstützen möchte, kann das hier tun: Mit PayPal (https://www.paypal.me/florianfreistetter ), Patreon (https://www.patreon.com/sternengeschichten) oder Steady (https://steadyhq.com/sternengeschichten)

3. Sternengeschichten Folge 576: Der Helium-Blitz
   08.12., 07:0008.12.2023, 07:0000:11:12

   Augen zu und durch Sternengeschichten Folge 576: Der Helium-Blitz Heute geht es um den Helium-Blitz. Das klingt gefährlich und wenn man so will, ist es das auch. Aber keine Sorge: Niemand läuft Gefahr, von einem Helium-Blitz erwischt zu werden. Dort, wo der stattfindet kommt kein Mensch jemals hin. Es geht um einen Vorgang der tief im Inneren eines Sterns stattfindet, und uns aber trotzdem etwas über das gesamte Universum verraten kann. Aber so weit sind wir noch nicht. Bevor wir überhaupt beim Helium-Blitz ankommen, müssen wir uns ein wenig damit beschäftigen, was ein Stern so treibt. Nämlich Kernfusion! Im Inneren eines Sterns wird Wasserstoff zu Helium fusioniert und die dabei freigesetzte Energie strahlt nach außen. Das ist noch simpel; davon habe ich auch schon in sehr vielen Sternengeschichten erzählt. Damit diese Kernfusion stattfinden kann, muss es heiß genug sein und der Druck ausreichend hoch. Das ist üblicherweise nur in den innersten Bereichen eines Sterns der Fall weswegen die Fusion wenig überraschend auch nur dort stattfindet. Und auch wenn Sterne sehr groß sind, ist der Wasserstoff im Kern irgendwann verbraucht. Und bevor er verbraucht ist, wird er natürlich immer weniger. Wenn ein Stern ein gewisses Alter erreicht, dann sinkt also auch das Ausmaß an Strahlung, dass er durch Wasserstofffusion in seinem Kern produziert. Wenn weniger Strahlung nach außen kommt, gerät der Stern aus dem Gleichgewicht. Bisher hat die stetige Strahlung der Gravitationskraft entgegen gewirkt, die die großen Mengen an Gas ausüben und die den Stern dazu bringt, in sich zusammen zu fallen. Wenn aber der Wasserstoff zur Neige geht, dadurch weniger Kernfusion stattfindet und die Strahlungsmenge sinkt: Dann wird auch der Gravitationskraft weniger entgegen gesetzt und der Stern beginnt, ein wenig in sich zusammen zu fallen. Sein Inneres verdichtet sich und das führt erstens einmal dazu, dass jetzt auch der Wasserstoff in den noch unverbrauchten Schichten weiter außen um den Kern herum heiß genug wird, um fusionieren zu können. Vereinfacht gesagt können wir uns den Stern also jetzt so vorstellen: Im Kern ist Helium, das aber nicht viel tut, weil die Temperatur dort nur ausreichend hoch ist, um Wasserstoff zu fusionieren - der aber nicht mehr da ist - und nicht hoch genug ist, um auch Heliumatome fusionieren zu lassen. Um diesen Heliumkern herum sind Schichten aus Wasserstoff, der sehr wohl fusioniert und dabei jede Menge neues Helium produziert. Helium, dass dann aber auch wieder nur rumliegt und nichts tut. Außer natürlich, den Heliumkern immer dichter und dichter zu machen. Solange aus dem Kern keine Strahlung kommt, die durch Fusion erzeugt wird, kann er ja nicht anders, als unter seinem eigenen Gewicht in sich zusammen zu fallen und genau das macht der Heliumkern. Irgendwann passiert aber etwas besonders: Der Kern entartet. Das klingt seltsam, aber mit "Entartung" ist ein quantenmechanisches Phänomen gemeint. Es geht vor allem um das sogenannte "Pauli-Prinzip", das ich aber jetzt nicht im Detail erklären will. Aber es besagt, dass zwei Teilchen, wie zum Beispiel zwei Elektronen, niemals einen identischen Quantenzustand haben können. Der Quantenzustand wird von den sogenannten Quantenzahlen bestimmt, aber auch das würde jetzt zu weit führen. Im Wesentlichen geht es um die Energie, die die Teilchen haben können und die hängt zum Beispiel davon ab, wo genau sich die Elektronen in der Hülle eines Atoms befinden. In der Praxis bedeutet das alles folgendes: Wenn die Dichte im Heliumkern immer weiter steigt, dann werden die Teilchen immer weiter zusammengequetscht. Eine der Haupterkenntnisse der Quantenmechanik ist aber nun gerade, dass Teilchen wie Elektronen nicht einfach "irgendeinen" Zustand haben können, sondern das Eigenschaften wie die Energie die sie haben können, quantisiert sind. Insbesondere gibt es einen niedrigstmöglichen Zustand und niedriger geht es nicht. Wenn die Materie im Kern also immer weiter zusammengedrückt wird, sind die Teilchen dort irgendwann so nahe aneinander gepackt, dass alle verfügbaren Energielevels besetzt sind. Das erzeugt eine Art von Druck, den sogenannten Entartungsdruck. Der wirkt jetzt der Gravitationskraft entgegen, aber dieser Druck hängt nicht beziehungsweise so gut wie gar nicht von der Temperatur ab. Wenn der Kern noch weiter komprimiert wird, hat das kaum Einfluss auf die Bewegungsenergie der Teilchen. Es gibt, sehr vereinfacht gesagt, keine verfügbaren Energiezustände mehr. Die Teilchen haben eh schon die höchstmöglichen Energielevel erreicht (und alle darunter auch besetzt). Mehr Energie ändert nichts an der Dichte. Denn normalerweise ist es ja genau das, was passiert: Wenn man Energie in einen Haufen Teilchen steckt, zum Beispiel in dem man sie komprimiert und dadurch erwärmt, bewegen sie sich schneller und diese Bewegung übt einen Druck aus (was man zum Beispiel gut daran sehen kann, dass die Luft sich in einer Luftmatratze ausdehnt, wenn sie in der prallen Sonne liegt und die Matratze ebenfalls viel praller macht als wenn sie im Schatten liegen würde). Die entartete Materie im Heliumkern dehnt sich aber nicht aus, wenn sie heißer wird. Der Kern bleibt also dicht, und weil von außen immer weiter neues Helium aus der Wasserstofffusion nachgeliefert wird, steigt die Temperatur immer weiter an. Irgendwann erreicht sie ungefähr 100 Millionen Grad und das ist der Zeitpunkt, an dem der Helium-Blitz stattfindet. Ja, ich weiß, das war jetzt sehr viel Quantenmechanik. Aber manchmal ist es eben auch in der Astronomie nötig, sich mit dem Verhalten der kleinsten Teilchen zu beschäftigen, wenn man verstehen will, wie die wirklich großen Dinge funktionieren. Jetzt aber zurück zum Helium-Blitz. Bei Temperaturen von mehr als 100 Millionen Grad können die Helium-Atome endlich fusionieren. Die Temperatur im Kern steigt schlagartig enorm stark an, aber - wie ich vorhin erklärt habe - an der Dichte ändert sich dadurch nichts. Je höher aber die Temperatur ist, desto effektiver kann das Helium fusionieren. Wir kriegen also einen sich selbst verstärkenden Prozess: Die Heliumfusion erhöht die Temperatur und die erhöhte Temperatur erhöht die Heliumfusion - und so weiter. Und weil die Kernmaterie immer noch entartet ist und ihr Volumen nicht ändert, kann sich dadurch auch kein Gegendruck aufbauen; sie kann sich nicht ausdehnen, abkühlen und dadurch den Prozess stabilisieren. Das Resultat: In extrem kurzer Zeit wird im Kern des Sterns eine enorm große Menge an Strahlung freigesetzt. Und "extrem kurz" heißt hier auch sehr kurz. Gerade weil so viel Helium fusioniert wird, ist es auch schnell wieder verbraucht und die enormen Mengen an Strahlung sorgen dafür, dass die entartete Materie wieder "normal" wird. Das ganze ist nach ein paar Minuten bis Stunden vorbei. Also nicht die komplette Phase der Helium-Fusion, die dauert viel länger, die fängt jetzt quasi erst an. Erst nach dem Helium-Blitz kann der Stern das restliche Helium (und das, was von der Wasserstofffusion in den äußeren Schichten nachgeliefert wird) kontrolliert fusionieren; erst jetzt stellt sich wieder ein Gleichgewicht aus Gravitationskraft und dem Druck der nach außen dringenden Strahlung ein. Und jetzt wollen natürlich alle gerne wissen, wie so ein Helium-Blitz aussieht, oder? Er sieht leider gar nicht aus. Man kann davon tatsächlich nichts sehen. Fast die ganze Energie wird durch die Ausdehnung des Kerns aufgebraucht, sobald der Zustand der Entartung aufgehoben ist und das was übrig bleibt, wird von den weiter außen liegenden Schichten des Sterns absorbiert. Von außen sieht man also tatsächlich nichts - aber wir wissen, dass so ein Blitz stattfinden muss, weil das direkt aus den Eigenschaften des Sterns und den quantenmechanischen Eigenschaften der Materie folgen muss. Wir wissen auch, dass das nur Sterne können, die nicht zu viel Masse haben. Schwere Sterne haben ausreichend viel Masse, um die für eine Heliumfusion nötige Temperatur in ihrem Kern zu erreichen, ohne dass die Materie dort entarten muss. Da fängt also einfach die Heliumfusion an, ohne Helium-Blitz. Und bei Sternen, die zu wenig Masse haben, wird es nie heiß genug für eine Heliumfusion. Nur bei einer Masse, die circa zwischen der halben und der zweieinhalbfachen Sonnenmasse liegt, kriegt man einen Helium-Blitz. Was gleichzeitig auch bedeutet, dass unsere Sonne genau so ein blitzender Stern sein wird. Aber erst weit in der Zukunft; diese Phase erreicht sie erst in 5 bis 6 Milliarden Jahren. Der Helium-Blitz ist aber nicht nur eine spannende Phase in der Entwicklung eines Sterns. Er ist auch recht praktisch. So ein Helium-Blitz passiert ja immer unter den gleichen Bedingungen, das liegt an all der Quantenmechanik von der wir vorhin gesprochen haben. Das heißt, die Sterne, die so einen Blitz durchlaufen, tun das alle auch zum mehr oder weniger selben Zeitpunkt ihrer Entwicklung und haben deswegen auch eine mehr oder weniger identische Helligkeit. Zumindest wenn man sie im Infrarotlicht betrachtet - aber jetzt sind wir eigentlich schon bei einem neuen Phänomen angelangt. Es nennt sich die "Spitze des Roten Riesenastes" oder auf englisch "Tip of the Red Giant Branch" und ist ein Thema für eine andere Folge der Sternengeschichten. Aber eben genau weil Sterne in ihrer Entwicklung zum Zeitpunkt des Helium-Blitzes circa gleich hell sind und weil nach dem Helium-Blitz mit der stabilen Heliumfusion eine grundlegend andere Phase in ihrer Entwicklung stattfindet, kann man das nutzen, um ihre Entfernung zu bestimmen. Man muss nur einen Haufen Sterne beobachten, die alle mehr oder weniger gleich weit von uns entfernt sind, also zum Beispiel Teil eines Kugelsternhaufens oder einer Galaxie. Wenn ich dann deren Temperatur und Leuchtkraft bestimme, kann ich daraus erkennen, in welcher Phase ihrer Entwicklung sie sich befinden und die identifizieren, die gerade mit der Heliumfusion begonnen haben. Und weil wir wissen, wie hell sie zum Zeitpunkt des kurz davor stattgefundenen Helium-Blitzes gewesen sind, können wir diese Helligkeit mit der vergleichen, die wir tatsächlich beobachten und die umso geringer sein wird, je weiter der Stern von uns entfernt ist. Anders gesagt: Dank des Helium-Blitzes wissen wir, wie hell der Stern sein sollte. Weil er aber in einer bestimmten Entfernung von uns ist, erscheint er uns weniger hell und aus dem Ausmaß dieser Abschwächung folgt direkt die Entfernung. Das, was eigentlich unsichtbar im Kern eines Sterns stattfindet, erlaubt es uns also, herauszufinden, wie weit Galaxien von uns entfernt sind. Da soll noch mal jemand sagen, die Astronomie wäre keine kreative Wissenschaft!

4. Sternengeschichten Folge 575: Omega Centauri
   01.12., 07:0001.12.2023, 07:0000:10:46

   Das Ding aus einer anderen Galaxie Sternengeschichten Folge 575: Omega Centauri Betrachtet man das Sternbild des Zentauren, dann sieht man an seinem Rücken einen sehr schwach leuchtenden nebligen Fleck. Und wenn man diesen Fleck wirklich betrachten will, dann sollte man auch wissen, dass das Sternbild von Mitteleuropa aus so gut wie gar nicht sichtbar ist; am besten ist es also, man befindet sich auf der Südhalbkugel. Idealerweise hat man auch eine Sternkarte mit dabei, damit man in den vielen Sternen die Figur des mythologischen Wesens, halb Mensch, halb Pferd erkennen kann und weiß, wo der Rücken ist. Und ein Fernglas schadet auch nicht, denn der schwach leuchtende neblige Fleck leuchtet wirklich nur sehr schwach, wenn man ohne Hilfsmittel hinsieht. Aber wenn dann alles klappt, kann man sich darüber freuen, den Kugelsternhaufen Omega Centauri gesehen zu haben! Ich habe ihn schon in den Folgen 444 und 516 kurz erwähnt, aber weil es ein wirklich spannendes Himmelsobjekt ist, lohnt es sich, auch einmal länger darüber zu reden und genau das werde ich jetzt tun. Das Sternbild des Zentauren kannte man schon in der Antike und der griechische Astronom Ptolemäus hat in seinem Werk "Almagest" schon vor fast 2000 Jahren darauf hingewiesen, dass da über der Schulter des Wesens ein leuchtender Punkt ist. Im 17. Jahrhundert bekam das Objekt dann vom deutschen Astronom Johann Bayer die Bezeichnung "Omega Centauri", was eigentlich eine Bezeichnung für einen Stern ist. Aber Bayer hatte für seine Arbeit auch noch kein Teleskop zur Verfügung - der englische Astronom Edmond Halley ein paar Jahrzehnte später aber schon. Und er stellte korrekt fest, dass es sich bei Omega Centauri nicht um einen Stern handelt, als er das Objekt im Jahr 1677 bei seinen Beobachtungen von der Südhalbkugel aus beobachtet hat. Im 18. Jahrhundert wurde es dann als "Nebel" in den entsprechenden astronomischen Listen geführt und erst 1826 wurde Omega Centauri als das bezeichnet, was er wirklich ist: Nämlich ein Kugelsternhaufen. Der schottische Astronom James Dunlop schrieb in seiner Arbeit "Ein Katalog von Nebeln und Haufen in der südlichen Hemisphäre", dass es sich dabei um eine "wunderschöne Kugel aus Sternen" handelt, die zur Mitte hin immer dichter werden. Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, wie ein Kugelsternhaufen aussieht. Der Name ist definitiv nicht falsch gewählt: Es ist eine kugelförmige Ansammlung von Sternen. In der Mitte stehen sie sehr dicht beeinander, zum Rand hin werden es immer weniger. Alle Sterne eines Haufens sind durch ihre wechselseitigen Gravitationskräfte aneinander gebunden und man findet diese Objekte meistens in den äußersten Bereichen einer Galaxie. Sie und die Sterne aus denen sie bestehen sind typischerweise sehr alt und ebenso typischerweise findet man in so einem Haufen ein paar hunderttausend Sterne. Omega Centauri ist aber alles andere als typisch. Dieser Haufen hat einen Durchmesser von 150 Lichtjahren und besteht aus gut 10 Millionen Sternen. Damit ist er der größte Kugelsternhaufen in unserer Milchstraße und auch der hellste, den wir am Nachthimmel sehen können und das, obwohl er gut 16.000 Lichtjahre von uns entfernt ist. 10 Millionen Sterne in einer Kugel von 150 Lichtjahren Durchmesser: Das ist schon einiges. In der Zentralregion von Omega Centauri stehen die Sterne wirklich dicht an dicht. Der durchschnittliche Abstand zwischen zwei Sternen dort liegt bei circa einem Zehntel Lichtjahr. Der Abstand der Sonne von ihrem nächsten Nachbarstern beträgt 4 Lichtjahre. Wir wissen noch nicht genau, wie Kugelsternhaufen entstehen. Aber wir gehen davon aus, dass die Sterne dort alle mehr oder weniger zur gleichen Zeit aus der selben riesigen kosmischen Gaswolke entstanden sind. Das passt auch zu den Beobachtungen, die zeigen, dass die Sterne in den meisten Kugelsternhaufen alle mehr oder weniger gleich alt sind. Und wieder zeigt sich, dass Omega Centauri alles andere als typisch ist. Hier gibt es Sterne diverser Generationen und das sagt uns, dass Omega Centauri vielleicht gar kein Kugelsternhaufen ist, sondern nur so aussieht als wäre er einer. Wir wissen ja auch, dass die Milchstraße in der Vergangenheit immer wieder kleinere Galaxien verschluckt hat. In der Umgebung großer Galaxien gibt es jede Menge kleinere Zwerggalaxien. Wenn die sich zu nahe kommen, kann die größere Galaxie die kleineren Sternensysteme mit ihrer Gravitationskraft regelrecht auseinander reißen. Ich habe in Folge 177 ausführlich über diese Prozesse gesprochen - aber am Ende so eines Vorgangs verteilen sich die Sterne der Zwerggalaxie in der Milchstraße und es bleiben kaum Spuren zurück. Wir können aber mit etwas Glück noch "Sternströme" beobachten, also quasi lange Ketten aus Sternen, die sich um und durch die Milchstraße winden und die die letzten Überbleibsel sich auflösenden Zwerggalaxien sind. Wenn so eine Zwerggalaxie aber einen sehr dicht mit Sternen besiedelten Zentralbereich hat, kann der die Auflösung vielleicht überleben. Eben weil die Sterne dort so dicht an dicht stehen, halten sie sich durch ihre Gravitationskraft quasi gegenseitig fest. Die weiter außen liegenden Sterne der Zwerggalaxie werden im Laufe der Zeit abgelöst und verteilen sich, aber der Zentralbereich bleibt übrig und sieht dann aus wie - ja, eine große Kugel aus Sternen. Genau so also, wie Omega Centauri. Und weil es eben kein Kugelsternhaufen ist, sondern die zentrale Region einer ehemaligen Galaxie, findet man in Omega Centauri nicht nur mehr Sterne als erwartet sondern auch Sterne mit unterschiedlichem Alter. Im Jahr 2019 wurde dann tatsächlich auch ein Sternstrom entdeckt, der sich ganz in der Nähe von Omega Centauri befindet. Die Sterne, die diesen Strom bilden haben ein ähnliches Alter wie die in Omega Centauri und Computersimulationen der Bewegung der Sterne haben gezeigt, dass dieser Strom tatsächlich seinen Ursprung in Omega Centauri hat. Der Sternstrom hat den Namen "Fimbulthul" bekommen, nach einem Fluss aus der nordischen Mythologie und mit dieser Entdeckung ist ziemlich klar, dass Omega Centauri wirklich der letzte überlebende Rest einer ehemaligen Galaxie ist. Und wenn das so ist: Sollte man dort nicht noch etwas anderes finden? In den Zentren der großen Galaxien befindet sich ja ein supermassereiches schwarzes Loch. Steckt in Omega Centauri also auch eines drin? Na ja - das ist schwer zu sagen. Wir wissen, dass supermassereiche schwarze Löcher in den Zentren der GROSSEN Galaxien sind, also in Galaxien wie der Milchstraße oder der Andromedagalaxie. Bei Zwerggalaxien ist das nicht so klar. Wenn, dann sind es auf jeden Fall schwarze Löcher, die deutlich weniger Masse haben. Nicht ein paar Millionen oder Milliarden mal so viel Masse wie die Sonne, sondern vielleicht nur ein paar zehntausend mal so viel. Im Jahr 2008 hat man sich die Bewegung der Sterne im innersten Bereich von Omega Centauri ganz genau angesehen. Wie schnell sich Sterne in so einem Haufen bewegen hängt ja unter anderem von der Gesamtmasse des Haufens ab. Die Beobachtungen haben aber gezeigt, dass sich die Sterne in Omega Centauri schneller bewegen als sie es sollten, wenn da wirklich nur die Menge an Sternen drin ist, die wir sehen können und sonst nichts. Um die Bewegung der Sterne zu erklären fehlen noch circa 40.000 Sonnenmassen, die sich im Zentrum des Haufens befinden müssen. Oder anders gesagt: Im Zentrum von Omega Centauri befindet sich ein schwarzes Loch mit der 40.000fachen Masse der Sonne. Solche Objekte nennt man "intermediäre schwarze Löcher" oder "mittelgroße schwarze Löcher" um sie von den stellaren schwarzen Löcher zu unterscheiden, die beim Tod eines großen Sterns entstehen und von den supermassereichen schwarzen Löcher in den Zentren der großen Galaxien abzugrenzen. Wir haben bis jetzt noch nicht so viele von diesen mittleren schwarzen Löchern entdeckt, was schade ist. Denn wir wissen ja immer noch nicht genau, wie die supermassereichen schwarzen Löcher entstehen. Aber wenn wir wüssten, dass es in großen Kugelsternhaufen häufiger solche mittleren schwarzen Löcher gibt, wäre das eine spannende Information. Denn es ist klar, dass die supermassereichen schwarzen Löcher nicht direkt entstehen können. Nach allem was wir wissen ist es nicht möglich, dass da irgendwas ist, was in sich zusammenfällt und am Ende ein schwarzes Loch mit der millionen- oder milliardenfachen Sonnenmasse bildet. Andererseits dauert es auch wirklich lange, bis ausreichend viele kleine schwarze Löcher miteinander kollidieren, um so ein supergroßes Ding zu formen. Wenn es aber eine große Anzahl mittlerer schwarzer Löcher gibt, könnten die vielleicht der Ausgangspunkt für die Entstehung der supermassereichen schwarzen Löcher sein. Das mittelgroße Loch von Omega Centauri würde jedenfalls gut ins Bild passen; es hätte genau die Masse, die man für eine Zwerggalaxie erwartet. Allerdings haben spätere Arbeiten gezeigt, dass Omega Centauri vielleicht doch kein schwarzes Loch hat. Das liegt daran, dass man nicht exakt bestimmen kann, wo sich das Zentrum des Haufens tatsächlich befindet. Und je nachdem ändern sich auch die Berechnungen der Sternbewegungen um das Zentrum herum. Vielleicht passt mit der Bewegung also eh alles und es braucht kein schwarzes Loch im Zentrum. Oder es gibt doch eines, aber mit weniger Masse als gedacht. Klar ist auf jeden Fall: Omega Centauri ist ein äußerst spannendes Objekt, egal ob da jetzt ein schwarzes Loch drin ist oder nicht. Es ist der letzte Rest einer fremden Galaxie, der sich mitten in unserer eigenen Milchstraße befindet - da lohnt es sich, genauer hinzusehen.

5. Sternengeschichten Folge 574: Extreme transneptunische Objekte
   24.11., 07:0024.11.2023, 07:0000:11:41

   Fossilien aus der Geschichte des Sonnensystems Sternengeschichten Folge 574: Extreme transneptunische Objekte In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um extreme transneptunische Objekte. Das sind Objekte, die sich hinter der Umlaufbahn des Neptun befinden, aber das extrem! Aber natürlich wollen wir uns das genauer ansehen, also: Die Objekte um die es geht, sind Asteroiden. Das sich davon hinter der Umlaufbahn des Neptuns jede Menge befinden, wissen wir. Pluto ist das prominenteste Mitglied - er befindet sich im Kuiper-Asteroidengürtel, von dem schon die komplette Folge 174 gehandelt hat. Der Kuipergürtel beginnt bei circa 30 Astronomischen Einheiten, als dem 30fachen Abstand zwischen Erde und Sonne. 30 Astronomische Einheiten ist auch der mittlere Abstand des Neptun von der Sonne; seine Umlaufbahn ist also die innere Grenze des Kuipergürtels. Die äußere Grenze befindet sich circa 50 Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt. Hinter dem Kuipergürtel geht es aber noch weiter. Es folgt die "gestreute Scheibe" von der ich in Folge 320 mehr erzählt habe und irgendwann die Oortsche Wolke, die das Thema von Folge 321 war. Dahinter ist dann aber wirklich Schluss. Wenn es also heute um extreme transneptunische Objekte geht, dann ist auf jeden Fall mal klar, dass wir von Asteroiden sprechen, die sich hinter der Umlaufbahn des Neptun befinden. Und es ist klar, dass wir es nicht mit dem Kuipergürtel zu tun haben, denn wir wollen von Objekten sprechen, die sich extrem weit von der Sonne entfernt befinden. Ihr mittlerer Abstand von der Sonne liegt bei mindestens 150 Astronomischen Einheiten, was aber nicht heißt, dass sie immer so weit entfernt sind. Viele Asteroiden und insbesondere die extremen transneptunischen Objekte befinden sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen. Das heißt, dass sie am sonnenfernsten Punkt ihrer Umlaufbahn extrem weit von der Sonne entfernt sind; am sonnennächsten Punkt aber sehr viel näher sein können. Den sonnennächsten Punkt nennt man "Perihel" und das Perihel kann man auch benutzen, um die extremen transneptunischen Objekte einzuteilen. Wenn sie ein Perihel haben, das zwischen 38 und 45 Astronomischen Einheiten liegt, nennt man sie ESDOs. Das steht für "extrem scattered disc objects" oder "extreme Objekte der gestreuten Scheibe". Sie befinden sich vermutlich deswegen dort wo sie sich befinden, weil sie von der Gravitationskraft des Neptuns dorthin geschleudert worden sind. Sie haben sich also früher sehr viel näher an der Sonne befinden; dort wo sich heute auch noch die ganzen Asteroiden des Kuipergürtels befinden. Irgendwann sind sie aber ein bisschen zu nahe an Neptun geraten und dessen Gravitationskraft hat ihre Umlaufbahn gestört. Von ihren ursprünglich kreisförmigen Bahnen sind sie auf stark elliptische Bahnen geraten, die sie nun weit aus dem äußeren Sonnensystem hinaus führen. Weil sie aber am Perihel immer noch vergleichsweise nahe an Neptun herankommen, ist ihre Bahn immer noch ein wenig unter dem Einfluss des Gasriesen. Die Asteroiden, deren Perihel weiter von der Sonne entfernt ist als 45 Astronomische Einheiten, nennt man EDDOs, was für "extreme detached disc objects" oder "extrem losgelöste Scheibenobjekte" steht. Sie sind kaum noch von Neptun beeinflusst und wenn das Perihel der Asteroiden größer als 50 bis 60 Astronomische Einheiten ist, dann kann Neptun überhaupt keinen Einfluss mehr auf ihre Umlaufbahn nehmen und man nennt diese Gruppe die "Sednoiden", nach dem Asteroid Sedna, den wir uns gleich noch ein wenig genauer ansehen werden. Sedna gehört mit einem Durchmesser von gut 1000 Kilometern zu den größten bekannten extremen transneptunischen Objekten. Der Asteroid hat einen mittleren Abstand zur Sonne von 540 Astronomischen Einheiten. Sein Perihel liegt bei 76 Astronomischen Einheiten und das Aphel, also der sonnenfernste Punkt der Umlaufbahn bei über 1000 Astronomischen Einheiten! Das ist schon ziemlich extrem, es geht aber noch extremer. Da ist zum Beispiel der Asteroid mit dem schönen Namen Leleākūhonua. Er wurde am 13. Oktober 2015 entdeckt, hat einen mittleren Abstand von der Sonne von 1100 Astronomischen Einheiten und entfernt sich auf seiner Bahn bis zu 2000 Astronomischen Einheiten von ihr. Mit einem Durchmesser von circa 300 Kilometern ist er nicht so groß wie Sedna, aber auch kein kleiner Felsbrocken mehr. Es gibt auch Asteroiden, die sich noch weiter von der Sonne entfernen; zum Beispiel 2019 EU5 mit einem Aphel von knapp 2400 Astronomischen Einheiten oder 2014 FE72 mit einem Aphel, dass bei über 3000 Astronomischen Einheiten liegt. Beide werden aber nicht zu den Sednoiden gezählt, weil ihr Perihel zu nahe an Neptun liegt - was gleichzeitig auch bedeutet, dass diese beiden Brocken wirklich sehr extrem langgestreckte Umlaufbahnen haben. Aber lassen wir die Himmelsmechanik mal beiseite. Ich habe vorhin schon erklärt, dass die ESDOs und EDDOs, also diejenigen extremen transneptunischen Objekte die noch so nahe an Neptun herankommen, um von ihm beeinflusst zu werden, ihren Ursprung aller Wahrscheinlichkeit nach im Kuipergürtel haben, aus dem sie eben durch den Einfluss von Neptun hinausgeschleudert worden sind. Bei den Sednoiden ist die Sache nicht ganz so klar. Sie sind so weit entfernt, dass es schwer ist, ihre Existenz und die Form ihrer Umlaufbahnen durch den Einfluss von Neptun oder den anderen Planeten des Sonnensystems zu erklären. Auch die Sednoiden haben im Allgemeinen sehr stark elliptische Umlaufbahnen und das kann nicht von Anfang an so gewesen sein. Normalerweise entstehen Himmelskörper auf näherungsweise kreisförmigen Bahnen und wenn sie die heute nicht mehr haben, hat etwas dazu geführt, dass das so ist. Bei den Sednoiden werden drei unterschiedliche Hypothesen diskutiert. Es könnte zum Beispiel sein, dass früher ein anderer Stern vergleichsweise nahe an der Sonne vorbeigeflogen ist. Solche Begegnungen gibt es immer wieder mal; mal mehr und mal weniger nahe. Obwohl "immer wieder" und "mehr" und "weniger nahe" hier nach astronomischen Maßstäben zu verstehen ist. Solche Vorbeiflüge anderer Sterne passieren nicht alle paar Jahre, sondern eher alle paar Millionen Jahre. Und "nahe" heißt nicht, dass sie bis ins innere oder auch ins äußere Sonnensystem vordringen - dann wären die Planeten schon längst von ihren stabilen Umlaufbahnen gestört worden und es würde uns nicht mehr geben. "Nahe" heißt, dass ein anderer Stern vielleicht im Abstand von einem Lichtjahr oder auch einem halben Lichtjahr vorbei fliegt. Nahe genug, um Einfluss auf die Asteroiden in den äußersten Bereichen zu nehmen, aber nicht so nahe, um die Bahnen der Planeten durcheinander zu bringen. In der Frühzeit des Sonnensystems könnten solche Vorbeiflüge besonders häufig gewesen sein, denn die Sonne ist ja vermutlich nicht alleine entstanden sondern als Teil eines Sternhaufens, der aus dutzenden oder hunderten Sternen bestand. Damals waren die Sterne alle noch nahe beieinander; erst später haben sie sich überall in der Milchstraße verteilt. Ein nahe Begegnung zwischen der jungen Sonne und einem ihrer Geschwistersterne könnte die Sednoiden auf ihre heutige stark elliptische Bahn gebracht haben. Es könnte aber auch sein, dass die Sednoiden gar nicht im Sonnensystem entstanden sind, sondern bei einem anderen Stern. Und bei einer nahen Begegnung hat die Sonne einfach ein paar seiner Asteroiden eingefangen. Oder es gibt hinter der Umlaufbahn des Neptun nicht nur jede Menge Asteroiden sondern auch mindestens einen Himmelskörper, der so groß ist, dass man ihn als Planet bezeichnen kann. Dieser Planet könnte mit seinem gravitativen Einfluss dafür gesorgt haben, dass die Sednoiden ihre heutige Umlaufbahn bekommen haben. Alle drei Hypothesen sind nicht unplausibel. Die letzte der drei hat im Jahr 2016 jede Menge Aufmerksamkeit bekommen, als die Analyse der Umlaufbahnen der bekannten extremen transneptunischen Objekte Hinweise auf genau so eine Störung durch einen Planeten geliefert hat. Ich habe von diesem hypothetischen "Planet Neun" in Folge 322 ausführlich erzählt. Es ist nicht unwahrscheinlich, dass in der chaotischen Zeit der Planetenentstehung ein großer Himmelskörper, der eigentlich viel näher an der Sonne entstanden ist, weit hinaus ins äußere Sonnensystem geschleudert worden ist und seitdem dort die Bahnen der fernen Asteroiden durcheinander bringt. Aber solange man so einen Planeten nicht direkt beobachten und seine Existenz damit zweifelsfrei belegen kann, bleiben uns nur indirekte Hinweise. Und die kriegen wir nur, wenn wir noch mehr extreme transneptunische Asteroiden und vor allem noch mehr Sednoiden entdecken. Was nicht einfach ist! Wir haben nur dann eine Chance, wenn sich so ein Asteroid gerade in den sonnennahen Bereichen seiner Umlaufbahn befindet. Ein Felsbrocken, selbst wenn er ein paar hundert Kilometer groß ist, ist für uns auf der Erde quasi unsichtbar, wenn er sich ein paar hundert oder gar tausend Astronomische Einheiten entfernt befindet. Und leider - das bestimmen die Gesetze der Himmelsmechanik - bewegt sich ein Objekt umso schneller, je näher es der Sonne kommt. Anders gesagt: Ein Asteroid auf einer extrem langgestreckten Bahn verbringt sehr viel Zeit dort, wo wir ihn nicht entdecken können und nur sehr wenig in den Bereichen, wo wir eine Chance haben, ihn zu finden. Aber wir werden natürlich auch immer besser bei der Beobachtung der fernen Himmelkörper. Wenn wir eine ausreichend große Menge gefunden haben, können wir ihre Umlaufbahnen untersuchen. Und glücklicherweise sagen die drei Hypothesen zur Entstehung der Sednoiden unterschiedliche Eigenschaften der Bahnen voraus. Wenn ein Planet Neun für ihre Bahnen verantwortlich ist, sollten sie alle ähnliche Werte für ihr Perihel haben. Wenn sie von einem anderen Stern stammen, sollten wir das an ihrer Bahnneigung erkennen können und wenn es die Störung eines anderen Sterns war, dann sollte sich gar keine Gemeinsamkeiten bei den Umlaufbahnen der Sednoiden zeigen. Auf jeden Fall ist eines klar: Die Erforschung der extremen transneptunischen Objekte kann uns einiges über die Frühzeit unseres Sonnensystems verraten. Mike Brown, einer der Entdecker von Sedna hat deswegen auch gesagt: "Sedna ist ein Fossil aus der Frühzeit des Sonnensystems". Und je mehr solcher Fossilien wir finden, desto besser werden wir die Vergangenheit verstehen!

6. Sternengeschichten Folge 573: Die ewige Inflation
   17.11., 07:0017.11.2023, 07:0000:13:48

   Das Universum ist nicht alleine... Sternengeschichten Folge 573: Die ewige Inflation Ewige Inflation! Das klingt nach einem sehr deprimierenden Konzept der Wirtschaftswissenschaft. Ist es aber natürlich nicht - es geht um Kosmologie. Wir werden heute beim Urknall anfangen und am Ende feststellen, dass der Urknall vielleicht gar nicht der Anfang war sondern immer noch stattfindet und unser Universum nicht das einzige sein könnte, das existiert. Und wie immer, wenn es um Kosmologie geht, wird die Angelegenheit ein wenig verwirrend werden. Aber keine Sorge, wir kommen da schon gut durch. Bis zum Ende. Oder zum Anfang, je nachdem. Schauen wir uns zuerst mal das an, was in der Kosmologie als "Inflation" bezeichnet wird. Ich habe darüber schon ausführlich in den Folgen 69 und 70 gesprochen. Aber das ist lange her, deswegen lohnt sich vielleicht ein kurzer Rückblick. Seit den Arbeiten von Albert Einstein, Edwin Hubble und ihren Kolleginnen und Kollegen zu Beginn des 20. Jahrhunderts war klar, das Universum expandiert. Es dehnt sich aus und war demnach in der Vergangenheit kleiner als heute. Und irgendwann in der Vergangenheit gab es einen Punkt, an dem es ein Punkt war. Oder anders gesagt: Das Universum hat einen Anfang in der Zeit. Vor 13,8 Milliarden Jahren war alles was wir heute sehen in einem extrem kleinen Raum verdichtet; alle Orte waren ein Ort und ausgehend von diesem extrem dichten und heißen Zustand hat sich das Universum zu dem Kosmos ausgedehnt, den wir jetzt sehen können. Es gibt sehr viele Beobachtungsdaten, die diesen Befund stützen und ich habe darüber schon in vergangenen Folgen gesprochen. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts hat man aber festgestellt, dass diese Urknalltheorie auch ein paar Probleme hat. Wir sehen zum Beispiel auf großen kosmologischen Skalen keinerlei Raumkrümmung. Das Universum erscheint uns völlig flach - was zwar nicht unmöglich ist, aber sehr unwahrscheinlich. Die, wenn man so viel, Form des Universums, wird einerseits durch die Menge an Materie und Energie bestimmt, die es enthält, denn die sorgt ja dafür, dass der Raum sich krümmt. Andererseits aber auch durch die Geschwindigkeit der Expansion. Und um ein Universum zu kriegen, das flach ist und nicht in die eine oder andere Richtung gekrümmt, müssten die Anfangsbedingungen beim Urknall enorm exakt aufeinander abgestimmt gewesen sein. Es gibt noch ein paar andere ähnliche Probleme, aber die lasse ich jetzt mal weg, bevor es zu kompliziert wird. In den späten 1970er und frühen 1980er Jahren hat man dann eine Lösung für diese Probleme gefunden. Der sowjetische Kosmologe Alexei Starobinsky und vor allem und unabhängig davon der Amerikaner Alan Guth hatten die Idee der kosmologischen Inflation. Und natürlich waren noch viele andere Forscherinnen und Forscher beteiligt, aber ein historischer Überblick über diese Forschung muss auf eine andere Folge der Sternengeschichten warten. Die Grundidee ist eigentlich ganz simpel: Kurz nach dem Urknall hat sich das Universum für eine sehr kurze Phase unvorstellbar schnell ausgedehnt. Warum löst das das Problem, das ich eben beschrieben habe? Wenn ein Raum gekrümmt, aber absurd groß ist, dann merkt man nichts von der Krümmung. Man kann das an der Erdoberfläche sehen: Die ist definitiv gekrümmt, aber weil die Erde im Vergleich zu uns Menschen so groß ist, erscheint sie uns flach. Und weil das Universum sich eben in seiner inflationären Phase so absurd stark ausgedehnt hat, spielt es keine Rolle, wie stark oder schwach die Krümmung davor war. Danach war es auf jeden Fall groß genug, so dass es uns heute als flach erscheint. Die ganze Angelegenheit ist natürlich deutlich komplexer als "Das Universum hat sich in sehr kurzer Zeit sehr schnell ausgedehnt". Das fängt schon bei "sehr kurz" und "sehr schnell" an. Die Phase der Inflation hat 10 hoch minus 35 Sekunden nach dem Urknall begonnen. Darunter kann man sich nichts vorstellen. 0,000… insgesamt 34 Nullen und dann 1 Sekunden nach dem Urknall. Und gedauert hat die Phase bis ungefähr 10 hoch minus 33 oder 10 hoch minus 30 Sekunden nach dem Urknall. Kann man sich auch nicht vorstellen. In dieser absurd kurzen Zeit ist das Universum um das 10 hoch 26fache größer geworden. Also 100 Quadrillionen mal größer, als es vorher war - was sich aber auch niemand vorstellen kann. Deswegen also: in sehr kurzer Zeit sehr schnell ausgedehnt". So weit, so gut. Aber es bleiben trotzdem auf jeden Fall noch mindestens zwei Fragen offen. Erstens: Warum hat das Universum angefangen, sich inflationär auszudehnen? Und zweitens: Warum hat es dann wieder damit aufgehört? Damit sind wir genau bei den zentralen Punkten für diese Folge. Punkte, für die man leider sehr viel sehr komplexe Mathematik benötigen würde, um sie wirklich detailliert zu erklären. Ich probiere es also jetzt mal in einer sehr, sehr vereinfachten Form. Wir müssen dafür mit dem Begriff des "falschen Vakuums" anfangen. Wir wissen aus der Quantenmechanik, dass ein Vakuum ja nie wirklich leer ist. Aufgrund der Quantenfluktuationen steckt immer ein bisschen Energie im Vakuum, denn auch wenn dort absolut nichts drin ist, gibt es immer noch die diversen Quantenfelder, die ja quasi immer da sind. Das sind die Dinger, die ich schon in Folge 247 genauer erklärt habe; die Grundlage der Materie, vereinfacht gesagt. Wenn ausreichend viel Energie in ein Quantenfeld gesteckt wird, kann ein Teilchen entstehen. Wenn nicht, dann nicht - aber sie sind immer da. Jetzt kann so ein Vakuum theoretisch verschiedene mögliche Energiezustände haben. Das "wahre Vakuum" wäre eines, das sich im niedrigstmöglichen Zustand befindet. Und ein falsches Vakuum ist dann logischerweise in einem Zustand, in dem die Energie höher ist. Man kann das mit einem Ball vergleichen. Der will auch immer einen Zustand mit möglichst wenig Energie einnehmen oder anders gesagt: Wenn er kann, dann rollt der Ball nach unten. Stellen wir uns jetzt einen Berg vor, der auf halben Weg nach unten eine kleine Grube hat. Wenn der Ball am Gipfel liegt und einen kleinen Schubs bekommt, wird er nach unten rollen. Wenn er dabei in die Grube fällt, wird er dort bleiben, auch wenn er den Zustand mit der niedrigstmöglichen Energie noch nicht erreicht hat. Man muss ihn nochmal anschubsen, damit er aus der Grube rauskommt und bis ganz nach unten ins Tal rollt. So ähnlich ist es auch mit dem Vakuum, auch wenn es schwer ist sich vorzustellen, wie man ein Vakuum aus einer Grube schubsen kann… Man geht bei der Theorie der Inflation jedenfalls davon aus, dass es ein spezielles Feld gegeben hat bzw. gibt, das Inflatonfeld. Je nachdem wie dieses Feld sich verändert, kann es dazu führen, dass sich das Universum ausdehnt oder nicht beziehungsweise absurd schnell ausdehnt. Der Zustand des Feldes hängt, sehr vereinfacht gesagt, von der Temperatur ab und den energetisch günstigstens Zustand des Feldes nennt man das "wahre Vakuum". Wenn man jetzt davon ausgeht, dass dieses Inflatonfeld kurz nach dem Urknall in einem falschen Vakuum war, dann könnten zufällige Quantenfluktuationen dafür gesorgt haben, dass es in ein wahres Vakuum oder ein anderes falsches Vakuum mit niedriger Energie als zuvor gewechselt ist. Dadurch hat sich der Zustand des Feldes so weit geändert, dass eine exponentielle Expansion des Universums ausgelöst worden ist: In diesem Moment ist die Inflationsphase gestartet. Bei diesem Übergang von einem Vakuumzustand in den anderen hat das Inflationfeld Energie abgegeben und zwar in Form von Strahlung und Materie. Und diese Materie, die jetzt im Universum vorhanden war, hat die Inflation wieder eingebremst und beendet, so dass der Kosmos ab da wieder "normal" expandiert hat, also nicht mehr exponentiell schnell. Wie gesagt: Das war eine sehr stark vereinfachte Erklärung der Inflation. In Wahrheit hat man sehr lange gebraucht um zu verstehen, was da passiert und musste unterwegs mehrere Probleme lösen. Die allererste Idee zur Inflation hat zum Beispiel keinen vernünftigen Mechanismus gehabt, um die Inflation nach dem Start wieder zu beenden. Erst später fand man einen Weg, wie man das hinbekommt und als man sich diese "neue Inflation", wie die Theorie mittlerweile genannt hat, genauer angesehen hat, ist man auf ein spannendes Phänomen gestoßen. Die Inflation muss nämlich nicht überall zu Ende gehen. Es können sich - wieder sehr vereinfacht gesagt - durch die zufälligen Quantenfluktuationen quasi einzelne "Blasen" bilden, in denen das Inflatonfeld gerade den passenden Wert hat, um die Inflation zu beenden. Anderswo geht sie aber ungehemmt weiter. Das, was wir "unser Universum" nennen, wäre dann eben nur eine dieser Blasen, in denen die Inflation geendet hat und dadurch Strahlung, Materie und all das andere produziert hat. In der langsamer expandierenden Blase konnte sich dann der Kosmos entwicklen, den wir heute sehen und auf die Weise entwickeln, die wir durch unser Urknallmodell beschreiben. Aber wenn das alles wirklich so ist, dann ist unsere Blase definitiv nicht die einzige. Es muss durch die Quantenfluktuationen immer und immer wieder dazu gekommen sein, dass sich aus dem übergeordneten inflationär expandierenden Raum Blasen abgespalten haben, in denen die Inflation stoppt. Und das muss auch passiert sein, bevor unsere Universumsblase sich gebildet hat. Das, was wir "Urknall" nennen, wäre demnach nicht der Anfang von allem, sondern nur der Anfang des Endes der Inflation in der Blase, die unser Universum darstellt. Tatsächlich gibt es keinen "Anfang von Allem", sondern nur die ewige Inflation, aus der sich immer wieder neue Universumsblasen abspalten. Es besteht natürlich keinerlei Chance, diese anderen Universen zu beobachten oder irgendwie in Kontakt mit ihnen zu treten. Wir sind von ihnen durch den seit ewig inflationär expandierenden Raum getrennt. Diese anderen Universen sind so unerreichbar für uns, dass wir auch behaupten könnten, sie würden gar nicht existieren. Aber wenn das mit der ewigen Inflation stimmt, dann muss es sie geben. Dann leben wir in einem Raum, der noch viel unvorstellbar viel größer ist als das eh schon unvorstellbar große Universum, das wir beobachten können. Wir leben in einer kleinen Blase die vor 14 Milliarden Jahren in diesem Raum aufgepoppt ist; in einem Raum, in dem immer wieder neue Universen auftauchen - und übrigens auch wieder verschwinden können. Es ist sogar möglich, dass jedes dieser Universen andere Naturgesetze hat. Ob das aber wirklich so ist, wissen wir nicht. Wir gehen davon aus, dass so etwas wie die inflationäre Phase existiert haben muss. Nur dann machen unsere Beobachtungen des Universums Sinn und alles was wir bis jetzt beobachtet haben, stimmt gut mit dem Konzept einer inflationären Phase überein. Und wenn die Inflation so abgelaufen ist, wie wir es uns derzeit vorstellen, dann stehen die Chancen gut, dass es eine ewige Inflation gewesen ist. Aber natürlich kann es auch sein, dass die Inflation anders funktioniert als wir es uns vorstellen und es gibt durchaus Forscherinnen und Forscher die Modelle der Inflation entwickelt haben, die ohne ewige Inflation auskommen; Stephen Hawking zum Beispiel. Manche dieser Modelle kann man unter Umständen auch durch Beobachtungen überprüfen oder widerlegen. Ohne in die Details gehen zu wollen: Wir könnten Spuren der Inflation in der kosmischen Hintergrundstrahlung sehen; also der Strahlung, die gut 400.000 Jahre nach dem Urknall entstanden ist, die immer noch im Universum registrierbar ist und in der sich der Zustand des Kosmos unmittelbar nach dem Urknall quasi eingebrannt hat. Bis jetzt haben wir in der kosmischen Hintergrundstrahlung nichts gesehen, dass unseren Inflationsmodellen widerspricht. Aber leider auch noch nichts, was uns eindeutig sagt, dass sie stattgefunden hat, das es sich um eine ewige Inflation handelt - oder eben nicht. So oder so: Irgendwann werden wir vielleicht mehr wissen. Und bis dahin bleibt es ein faszinierender Gedanke, dass selbst so etwas gewaltiges wie unser Universum nur eine kleine Blase in einem viel größeren Raum ist, in dem unzählige andere Universum aufploppen und verschwinden wie der Seifenschaum in der Badewanne.

7. Sternengeschichten Folge 572: Terraforming auf der Venus
   10.11., 07:0010.11.2023, 07:0000:11:04

   Von Hölle zu Himmel Sternengeschichten Folge 572: Terraforming auf der Venus Können Menschen auf der Venus leben? Ganz klar: Nein! Ende der Folge. Aber damit ich doch noch etwas zu erzählen habe, stelle ich die Frage lieber anders. Nämlich so: Könnten wir die Venus lebensfreundlich machen? Und da lautet die Antwort: Na ja… vielleicht! In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um Terraforming. So bezeichnet man, wie ich schon in Folge 414 erzählt habe, die absichtliche Umwandlung eines für Menschen unbewohnbaren Himmelskörpers so dass Menschen dort leben können. In der damaligen Folge habe ich allerdings über den Mars gesprochen und über Methoden wie wir diesen Planeten für uns Menschen lebensfreundlich machen könnten. Heute wollen wir uns die Venus ansehen. Die Venus lebensfreundlich machen: Das könnte man für eine ziemlich aussichtslose Idee halten. Immerhin kennen wir kaum einen Planeten, der so unfreundlich für uns ist wie die Venus. Die Temperatur auf unserem Nachbarplaneten liegt bei 460 Grad Celsius. Die Atmosphäre ist so dicht, dass auf der Oberfläche der 90fache Druck herrscht, den wir hier auf der Erde spüren. Und die Atmosphäre besteht noch dazu fast komplett aus Kohlendioxid. Auf der Venusoberfläche zu stehen wäre etwa so, also würden wir uns hier auf der Erde in über 900 Meter Meerestiefe aufhalten. In einem Meer allerdings, dass fast 500 Grad heiß ist und in dem Blei schmelzen würde. Wie um Himmels Willen soll man so eine höllische Welt lebensfreundlich machen? Und warum überhaupt? Das Warum ist eine gute Frage; denn natürlich muss man sich schon fragen, wieso wir einen zweiten Planeten brauchen. Und ob es ethisch vertretbar ist, einen kompletten Planeten umzuformen und quasi seinen Originalzustand zu zerstören, nur für uns Menschen. Darüber will ich heute aber nicht reden (obwohl ich der Meinung bin, dass man Planeten wie Mars und Venus in Ruhe lassen und erforschen aber nicht verändern soll). Sondern über die Frage, wie man es anstellen würde, wenn man sich dazu entschieden hat. Und wenn wir einen anderen Planeten terraformen wollen, ist die Venus gar keine so schlechte Wahl. In Größe und Masse ist sie fast ein Zwilling der Erde, ganz im Gegensatz zum Mars, der viel kleiner ist. Die Anziehungskraft die man auf der Venusoberfläche spürt ist fast identisch mit der auf der Erde und würden wir dort leben können, hätten wir keine Probleme mit Muskelschwund wegen der geringen Gravitationskraft wie wir es auf dem Mars hätten. Und wenn man mal vom Mond absieht, kommt kein anderer großer Himmelskörper des Sonnensystems der Erde so nahe wie die Venus. Man könnte vergleichsweise leicht, regelmäßig und schnell von einem Planeten zum anderen fliegen, was durchaus von Vorteil ist, wenn beide Welten von Menschen bewohnt sind. Aber bevor es so weit ist, müssen wir die Venus erst mal lebensfreundlich kriegen. Und das ist, wie man sich denken kann, definitiv nicht so einfach. Sieht man von diversen Science-Fiction-Büchern ab, dann war der erste, der sich darüber Gedanken gemacht hat, der amerikanische Astronom Carl Sagan. In einer Arbeit aus dem Jahr 1961 schlug er vor, das man Mikroorganismen auf der Venus aussetzen könnte, die Fotosynthese betreiben. Sie würden so das Kohlendioxid in der Atmosphäre in Sauerstoff umwandeln. Denn genau das ist das Hauptproblem beim Venus-Terraforming: Wir müssen irgendwie die enorm dichte CO2-Atmosphäre loswerden. Sie sorgt dafür, dass dort ein so extremer Treibhauseffekt existiert und die Temperaturen so absurd hoch sind. Sagans Idee war prinzipiell gut, aber damals wusste man noch nicht, dass der Druck auf der Venusoberfläche so extrem hoch ist. Bei den Werten die dort herrschen, funktioniert das Prinzip nicht. Man wusste auch nicht, dass in der Atmosphäre Schwefeldioxid enthalten ist und das es so gut wie kein Wasser auf der Venus gibt. Das alles zusammen führt dazu, dass Mikroorganismen dort nicht viel ausrichten können. Man bräuchte auch Wasserstoff, damit die Mikroorganismen den Kohlenstoff aus dem CO2 irgendwie in andere Moleküle umwandeln können und den findet man auf der Venus auch kaum. Aber Kohlenstoff und CO2 kann man auch anders loswerden. Auf der Erde ist viel CO2 im Gestein gebunden. Man könnte probieren, jede Menge Magnesium und Kalzium auf die Venus zu bringen. Die könnte CO2 binden und aus der Atmosphäre entfernen. Allerdings braucht man dafür eine wirklich große Menge. Ungefähr so viel, wie der Asteroid Vesta wiegt und der hat immerhin einen Durchmesser von über 500 Kilometern. Gut, man könnte das Zeug vielleicht irgendwo vom Merkur zur Venus rüber schaffen, denn der Merkur enthält sehr viele passende Mineralien. Aber leicht ist das nicht und definitiv außerhalb unserer aktuellen und vermutlich auch zukünftigen Fähigkeiten. Aber kann man die Atmosphäre nicht einfach direkt loswerden? Jetzt nicht irgendwie absaugen, aber wenn zum Beispiel ein großer Asteroid auf einem Planeten einschlägt, kann dadurch auch ein Teil der Atmosphäre ins All geschleudert werden. Die Venus hat aber eine recht große Masse und dementsprechend groß muss auch ein Asteroid sein, um das zu erreichen. Wenn der Einschlag nicht mit ausreichend Wumms erfolgt, dann werden die Moleküle der Atmosphäre nicht ausreichend stark beschleunigt, um ins Weltall entkommen zu können. Man bräuchte ein paar tausend Einschläge von Brocken, die circa 700 Kilometer groß sind. Und abgesehen davon, dass wir die aus dem äußeren Sonnensystem zur Venus schaffen müssten, weil es so viele davon in der Nähe gar nicht gibt, wäre es vermutlich auch einfacher, die Sache mit dem Magnesium vom Merkur durchzuziehen. Also sollte man vielleicht einen ganz anderen Ansatz probieren? Ein Vorschlag des britischen Wissenschaftlers Paul Birch sieht vor, einen riesigen Spiegel im All zu installieren, der das Sonnenlicht von der Venus abhält. Das entfernt zwar die Atmosphäre nicht, würde aber die Temperatur deutlich senken. Und wenn es mal ein wenig kühler ist, kann man es vielleicht wieder mit den Mikroorganismen probieren. Heutzutage ist es ja auch kein großes Problem mehr, die per Gentechnik an etwaige Widrigkeiten auf der Venus anzupassen. So ein Spiegel müsste zwischen Venus und Sonne platziert werden, am besten im Lagrange-Punkt L1, also an einem der Punkte, an denen sich die von Venus und Sonne wirkenden Gravitationskräfte aufheben. Und so ein Spiegel müsste einen Durchmesser haben, der vier mal so groß ist wie der Durchmesser der Venus. Nicht einfach zu bauen also, ganz im Gegenteil. Und wenn wir so ein gigantisches reflektierendes Dings im All hätten, würde es nicht lange an Position bleiben. Der Druck des Sonnenlichts würde den Spiegel langsam aber sicher verschieben. Wir müssen also entweder einen Antrieb einbauen, der jede Menge Energie braucht. Oder bauen einen schlaueren Spiegel: Am besten eine Flotte aus vielen kleinen Spiegel, die so positioniert werden, dass sie einen Teil des Sonnenlichts so auf die Nachbarspiegel umleiten, dass dieses Licht genau den Druck des restlichen Sonnenlichts ausgleicht und alle in Position bleiben. Theoretisch ist das möglich, praktisch aber nicht einfach umsetzbar. Wenn wir aber so eine Spiegelflotte hinkriegen, könnten wir die Venus damit weit unter den Gefrierpunkt von Wasser kühlen. So weit, dass das Kohlendioxid in der Atmosphäre zuerst flüssig und dann fest wird. Dazu sind mindestens gut -60 Grad Celsius nötig und dann hätte die Venus keine dichte CO2-Atmosphäre mehr. Das ganze Kohlendioxid würde in Form von Trockeneis auf ihrer Oberfläche liegen und dann müsste man es irgendwie einsammeln und wegschaffen - zum Beispiel zum Mars, wo man Treibhausgase gut brauchen kann, wenn man auch diesen Planeten aufwärmen und terraformen will. Alles nicht einfach, aber zumindest nicht unmöglich. Wenn wir es also irgendwie geschafft haben sollten, eine Venus zu bauen, die eine vernünftige Temperatur und keine dicke CO2-Atmosphäre hat, sind wir aber noch lange nicht fertig. Denn es fehlt uns Wasser. Das müssten wir hinbringen; wir könnten zum Beispiel einen der kleineren Monde von Jupiter und Saturn schnappen, die fast komplett aus Wassereis bestehen. So ein Mond wie Enceladus zum Beispiel, mit gut 250 km Durchmesser. Denn schmeißen wir auf die Venus und haben Wasser. Ganz fertig wären wir dann aber immer noch nicht. Die Venus rotiert extrem langsam um ihre eigene Achse. Auf der Erde dauert so eine Rotation 24 Stunden und so lange dauert auch ein Tag hier bei uns. Ein Venustag dauert dagegen gut 117 Erdtage. Es ist also extrem lange hell - und dann extrem lange dunkel. Das müsste man auch irgendwie korrigieren. Den Planeten schneller rotieren lassen ist keine Option; dafür wäre so absurd viel Energie nötig, dass das kaum zu schaffen ist. Besser wäre es, man installiert wieder ein paar Spiegel in einer Umlaufbahn um die Venus die - je nachdem - ein bisschen Licht der Sonne blockieren oder Sonnenlicht zur Oberfläche umlenken, so dass man dann Tag und Nacht vernünftig regulieren kann. Was der Venus dann trotz allem noch fehlt, ist ein Magnetfeld, das leider auch recht wichtig ist, wenn wir Menschen dort leben wollen. Ohne Magnetfeld schützt uns nichts vor der kosmischen Strahlung. Wie wir ein planetares Magnetfeld bauen können, ist aber völlig ungeklärt. Man könnte gigantische Ringe aus supraleitenden Material um den Planeten legen, durch die Strom fließt und dabei ein Magnetfeld erzeugt. Aber auch wenn das theoretisch nicht unmöglich ist, ist es das vermutlich in der Praxis. Wir können am Ende also drei Dinge festhalten: Erstens ist es zumindest in der Theorie machbar, die Venus in einen lebensfreundlichen Planeten zu transformieren. Zweitens haben sich erstaunliche viele Forscherinnen und Forscher mit dieser Frage beschäftigt. Und drittens zeigt uns der absurde Aufwand, den wir dafür treiben müssten, ein weiteres Mal, was für ein einzigartiger Planet unsere Erde ist. Schauen wir besser darauf, dass sie lebensfreundlich bleibt; dann können wir uns in der Zukunft immer noch um die anderen Planeten kümmern.

8. Sternengeschichten Folge 571 - Die Dunkelwolke Barnard 68
   03.11., 07:0003.11.2023, 07:0000:10:04

   In der Dunkelheit entsteht das Licht Sternengeschichten Folge 571 - Die Dunkelwolke Barnard 68 Die Astronomie ist oft sehr direkt, wenn es darum geht, Dinge zu benennen. Wenn es also in der heutigen Folge um "Dunkelwolken" geht, dann ist es also auch wenig überraschend, wenn ich erkläre, dass eine "Dunkelwolke" eine dunkle Wolke ist. Aber ein bisschen komplexer ist es natürlich schon. Es geht nicht um Wolken, wie wir sie bei uns am Himmel finden, dunkel oder nicht. Die astronomischen Dunkelwolken sind deutlich größer; die können einige Lichtjahre groß sein. Sie bestehen vor allem aus Wasserstoff, enthalten aber auch jede Menge andere Moleküle; das, was man üblicherweise als "kosmischen Staub" bezeichnet. Die typische Dichte einer Dunkelwolke liegt bei 100 bis 300 Molekülen pro Kubikzentimeter. In einem Labor auf der Erde wäre das ein ziemlich perfektes Vakuum; im noch viel leereren Weltraum ist das aber eine ganze Menge; vor allem wenn man all die Kubikzentimeter zusammenzählt, die in einen Durchmesser von ein paar Lichtjahren passen. Eine Dunkelwolke ist also eine enorm große Ansammlung von Gas und Staub, die sich zwischen den Sternen befindet. Und sie ist deswegen dunkel, weil der ganze Staub das Licht der Sterne blockiert, die sich von uns aus gesehen hinter der Wolke befinden. Eine Dunkelwolke sieht also für uns tatsächlich wie ein dunkler Fleck aus, der sich am ansonsten von Sternen übersääten Himmel befindet; fast so wie ein Loch im Universum. Die uns nächstgelegene Dunkelwolke ist - vermutlich - diejenige mit der Bezeichnung "Barnard 68". Die trägt sie deswegen, weil der amerikanische Astronom Edward Emerson Barnard 1927 einen Katalog voller Dunkelwolken publiziert hat, in dem diese Wolke Nummer 68 war. Sie schaut aus wie ein typischer formloser Blob, sofern es so etwas wie einen "typischen formlosen Blob" überhaupt geben kann. Aber es ist halt nicht jede Dunkelwolke so formschön wie etwa der Pferdekopfnebel, den ich in Folge 425 der Sternengeschichten ausführlich vorgestellt habe. Aber Barnard 68 mangelnde Formgebung wird durch seine Nähe zu Erde auf jeden Fall wettgemacht. Die Distanz liegt bei circa 500 Lichtjahren und weil diese Wolke eben eine deutlich höhere Dichte hat als das umgebende Weltall und uns so nahe ist, können wir sie besonders gut beobachten. Und wir wollen sie besonders gut beobachten! Denn diese Wolken sind genau die Objekte, aus denen später einmal Sterne entstehen. Wenn die Wolke unter ihrem eigenen Gewicht in sich zusammenfällt, ist das Resultat ein Stern. Beziehungsweise meistens mehrere Sterne. Aber bei Barnard 68 ist das noch passiert und deswegen ist diese Dunkelwolke ein super Forschungsobjekt, wenn wir verstehen wollen, wie Sterne entstehen. Fangen wir damit an, was wir wissen. Barnard 68 hat einen Durchmesser von circa einem halben Lichtjahr. Die Masse der Wolke ist größtenteils Wasserstoff, was blöd ist, weil sich der so schlecht beobachten lässt. Zumindest wenn er so kalt ist wie der Wasserstoff in solchen Wolken üblicherweise ist, nämlich circa -264 Grad Celsius; nur knapp 10 Grad über dem absoluten Nullpunkt. Wir wissen aber auch, dass da jede Menge Staub drin ist; diverse komplexere Molekül-Ansammlungen die ein paar Mikrometer groß sind. Diese Teilchen haben die Angewohnheit, Lichtwellen zu blockieren und zwar umso stärker, je kürzer die Wellenlänge des Lichts ist. Deswegen erscheinen sie uns ja auch dunkel, wenn wir mit normalen Teleskopen hinschauen. Das Licht der dahinter liegenden Sterne wird vom Staub blockiert und wir können nix sehen. Aber wenn wir langwelligeres Licht beobachten, sieht die Sache ganz anders aus. Infarotstrahlung zum Beispiel. Die können unsere Augen nicht sehen, aber mit den passenden Teleskopen ist es überhaupt kein Problem. Und die langwellige Infrarotstrahlung wird von der Wolke sehr viel weniger oder gar nicht blockiert. Anders gesagt: Für ein Infrarotteleskop wird die Wolke durchsichtig und wir können das Licht der Sterne sehen, die hinter der Wolke liegen. Man wird natürlich immer noch eine Abschwächung des Lichts beobachten. Vor allem in der zentralen Region der Wolke, wo der Staub am dichtesten ist und das Licht der Hintergrundsterne die größte Strecke durch den Staub zurücklegen muss. Aber genau das hilft uns dabei, die Struktur von Barnard 68 zu verstehen. Die Details sind kompliziert: Aber wenn man sich ansieht, wie sich das Licht der Sterne verändert hat, die man durch die Wolke hindurch beobachtet hat, kann man daraus berechnen, wie viel Staub dieses Licht durchquert hat. Und bekommt so eine Ahnung von der Staubverteilung innerhalb der Wolke. Durch den Vergleich der Daten mit anderen Beobachtungen und diverser komplexer Berechnungen kann man aus der Menge an Staub auch auf die Menge an Wasserstoffgas in der Wolke schließen und bekommt so eine Gesamtmasse. Bei Barnard 68 liegt sie bei circa der dreifachen Sonnenmasse und nur ein Hundertstel davon ist der Staub, der das Licht blockiert. Das ist aber erst der Anfang. Diese Beobachtungen von Barnard 68 haben auch gezeigt, wie stark das Licht abgeschwächt wird. Um 35 Größenklassen, was echt sehr, sehr viel ist. Zum Vergleich: Würden wir das Licht der Sonne so sehr abschwächen, dann wäre es auf der Erde stockfinster. Wir könnten die Sonne nicht mal mehr mit freiem Auge wahrnehmen und bräuchten ein vergleichsweise gutes Teleskop, um sie sehen zu können. Kurzer Einschub: Wenn eine Wolke das Licht so stark verfinstern kann. Und wenn diese Wolken überall da draußen in der Milchstraße sind. Und wenn sich Sterne und Wolken durch die Milchstraße bewegen: Kann es da nicht sein, dass so eine Wolke mal mit dem Sonnensystem kollidiert? Oder besser gesagt: Kann es sein, dass die Sonne auf ihrem Weg durch die Galaxis mal durch so eine Wolke durchfliegt und dann alles auf einmal finster wird? Nun ja - unmöglich ist es nicht. Wir würden dann zuerst bemerken, dass das Licht der Sterne sehr viel weniger hell leuchtet als früher. Es würde vermutlich wenig von dem Staub und Gas der Wolke in das innere Sonnensystem gelangen; da schützt uns die Heliosphäre der Sonne. Also der Bereich, in dem der Sonnenwind noch vergleichsweise stark ist. Die Teilchen, die die Sonne ständig hinaus ins All bläst halten die Teilchen der Wolke davon ab, zu tief ins Sonnensystem einzudringen. Aber wenn die Wolke dicht genug ist, könnte trotzdem was davon bis zu uns gelangen. Dann würde es zwar nicht stockfinster, aber es könnte schon ein wenig dunkler werden auf der Erde, mit entsprechenden Auswirkungen auf die Temperatur oder die Photosynthese der Pflanzen. Es gibt Hypothesen, die vergangene Massensterben und Eiszeiten auf den Durchgang des Sonnensystems durch eine Dunkelwolke zurückführen. Aber es gibt keine wirklich guten Belege dafür, dass das wirklich so war. Bleiben wir bei dem, was wir tatsächlich wissen und bei Barnard 68. Die Daten zeigen aber auch, dass Barnard 68 gerade in einer ganz besonderen Phase sein muss. Es dauert typischerweise nur ein paar 100.000 Jahre bis so eine Wolke zu einem Stern kollabiert. Das ist aus astronomischer Sicht ein sehr kurzer Zeitraum und Barnard 68 kann auf diesem Weg noch nicht sehr weit gekommen sein. Wäre der Kollaps der Wolke schon wesentlich voran geschritten, dann wäre der Staub in ihrem Zentrum schon so dicht, dass wir auch mit Infrarotteleskopen nicht mehr durchsehen könnten. Barnard 68 muss sich also tatsächlich in den allerersten Phasen des Prozesses befinden, bei dem am Ende ein Stern entsteht. Deswegen ist ihr Inneres, wie die Messungen zeigen, auch vergleichsweise homogen - es gibt dort keine Klumpen, wie man es gegen Ende der Sternentstehung erwarten würde. Barnard 68 befindet sich also noch in einem einigermaßen guten Gleichgewicht. Die Teilchen in der Wolke bewegen sich; nicht viel, weil es ja so kalt dort ist. Aber ein bisschen Bewegung ist vorhanden und die erzeugt einen nach außen gerichteten Druck, der der nach innen gerichteten Kraft entgegen wirkt, die von der Gravitation der Masse der Wolke stammt. Weil die Wolke so ausgedehnt ist, also vergleichsweise wenig Masse auf vergleichsweise viel Raum verteilt, ist die Gravitationskraft, die sie auf sich selbst ausübt und die zu einem Kollaps führen kann, ziemlich schwach. Und der Druck der Teilchen reicht aus, um den Kollaps zu verhinden. Noch jedenfalls. Die Wolke verhält sich aktuell so wie eine Seifenblase, die zwar ein bisschen vor sich hin wobbelt, aber nicht dauerhaft größer oder kleiner wird. Nur wenn die Gravitationskraft in Barnard 68 ausreichend lange die Oberhand gewinnt, kann die Wolke kollabieren und zu einem Stern werden. Wann das passiert, wissen wir nicht. Aber wir wissen, dass wir hier eine wirklich gut Gelegenheit haben, die allerersten Schritte zu beobachten, die gegangen werden müssen, wenn ein großer Haufen Wasserstoff und Staub ein Stern werden möchte. Und deswegen werden wir diesen dunklen Fleck im Universum auch weiterhin sehr genau im Blick behalten.

9. Sternengeschichten Folge 570: Auf der Suche nach außerirdischen Bäumen
   27.10., 07:0027.10.2023, 07:0000:09:49

   Ein extrasolarer Waldspaziergang Sternengeschichten Folge 570: Auf der Suche nach außerirdischen Bäumen Heute geht es um außerirdische Bäume. Und ja, wir werden über Wissenschaft reden und nicht über Science Fiction. Es geht tatsächlich um Bäume, die auf anderen Planeten wachsen. Nicht das wir so etwas schon entdeckt hätten. Aber theoretisch wären wir vielleicht in der Lage, genau das zu tun. Das klingt auf den ersten Blick absurd. Es ist ja schon schwer genug, überhaupt Planeten zu finden, die andere Sterne umkreisen. Wie um Himmels Willen sollen wir da jetzt herausfinden, ob auf diesen Planeten Bäume wachsen oder nicht? Ja, es ist schwierig, die Planeten anderer Sterne zu entdecken. Das ist das erste Mal 1995 gelungen und in den ersten 30 Jahren danach haben wir ein paar tausend weitere gefunden. Die allermeisten davon haben wir nur indirekt nachgewiesen, aber nicht direkt gesehen. Soll heißen: Wir haben die Auswirkungen der Planeten auf ihre Sterne beobachtet, weil die Planeten mit ihrer Gravitationskraft den Stern zum Wackeln bringen oder einen Teil seines Lichts verdecken. Nur in einer Handvoll Fällen haben wir den Planet tatsächlich gesehen. Und "gesehen" heißt hier, dass wir das Licht, das der Planet von seinem Stern reflektiert, im Teleskop auffangen konnten. Wir haben einen kleinen Lichtpunkt gesehen; keine aufgelöste Planetenscheibe und schon gar kein Bild, das detailliert genug wäre, um so etwas wie Bäume zu sehen. Das wird auch in Zukunft nicht möglich sein, solange wir nicht den interstellaren Raum durchqueren und dorthin fliegen. Aber in Zukunft werden mit besseren Teleskopen immer mehr Planeten direkt beobachtet werden können; wir werden also immer öfter in der Lage sein, Licht zu messen, dass die Planeten anderer Sterne zu uns reflektieren. In Folge 464 der Sternengeschichten habe ich über die "Biosignaturen" gesprochen. Damit sind Signale gemeint, die darauf hinweisen, dass auf einem Planeten Leben existiert. Und mit "Leben" ist vor allem einfaches Leben gemeint. Mikroorganismen; Algen, und andere Einzeller. Die Art von Leben, die auch Milliarden Jahre lang die dominante Form des Lebens auf der Erde war, bevor sich das mehrzellige Leben entwickelt hat. Aber auch das einfache Leben hat einen Stoffwechsel. Und produziert dabei zum Beispiel Gase wie Methan oder Sauerstoff, die sich in der Atmosphäre anreichern können. Das Licht, das von einem Planeten reflektiert wird, bewegt sich durch diese Atmosphäre hindurch und wird dabei ein wenig verändert. Ein Teil des Lichts wird blockiert, je nachdem welche Gase sich in der Atmosphäre befinden. Mit entsprechenden Messinstrumenten können wir das messen; genau so stellen wir ja auch schon seit längere Zeit fest, woraus Sterne bestehen oder erforschen die Planeten des Sonnensystems. Licht, das von den Planeten anderer Sterne zu uns kommt, könnte genau solche Biosignaturen enthalten und wir könnten sie finden. So eine Biosignatur würde uns aber nicht unbedingt sagen, mit welcher Art von Leben wir es zu tun haben. Nehmen wir zum Beispiel die "red edge", die "rote Kante". Pflanzen auf der Erde betreiben Fotosynthese; sie nutzen Sonnenlicht als Energiequelle. Sie nutzen aber nur einen Teil davon; den grünen Anteil des Lichts und auch den Infrarotanteil reflektieren sie. Wenn wir das von der Erde reflektierte Sonnenlicht vom All aus betrachten - was wir mit Raumsonden schon getan haben - dann sehen wir, dass ein Teil davon quasi fehlt, nämlich der Teil, der von den Pflanzen absorbiert wird. Der Rest wird reflektiert und wenn wir die jeweilige Menge auftragen, sehen wir eine starken Sprung zwischen roten und infraroten Anteil des Lichts. Das nennt sich die "rote Kante" und ist Zeichen dafür, dass auf der Erde Leben existiert, das Fotosynthese betreibt. Würden wir anderswo bei einem anderen Planeten auch so eine rote Kante beobachten, wäre das ein ziemlich guter Hinweis, dass diese Art von Leben auch dort existiert. Wir könnten daraus aber nicht ablesen, ob es sich um einzelliges oder mehrzelliges Leben handelt. Mikroorganismen wie die einzelligen Algen in den Ozeanen der Erde betreiben genau so Fotosynthese wie riesige Mammutbäume. Und es wäre eigentlich recht cool zu wissen, ob Leben das anderswo existiert ist, einzellig ist oder nicht. Auf der Erde hat es, wie gesagt, enorm lange gedauert, bis sich komplexe, mehrzellige Lebewesen entwickelt haben. Milliarden Jahre lang gab es nur Mikroorganismen und erst vor vergleichsweise kurzer Zeit haben sich die komplexeren Lebewesen entwickelt, die großen Pflanzen, die Bäume, die Tiere, und so weiter. Warum hat das so lange gedauert? War das nur ein Zufall? Wie wahrscheinlich ist es, dass sich komplexes Leben entwickelt? Auf all diese Fragen haben wir keine Antwort und es wäre enorm hilfreich, wenn wir Informationen über das Leben auf anderen Planeten kriegen könnten. Deswegen haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler tatsächlich Gedanken über den Nachweis von mehrzelligen Lebewesen auf anderen Planeten gemacht und dafür die Bäume ausgesucht. Einerseits, weil die Struktur in der Bäume wachsen etwas sehr grundlegendes zu sein scheint; etwas, was pflanzliches Leben quasi von selbst tut, wenn es komplexer wird. Und andererseits, weil damit die Methode funktioniert, die sie sich ausgedacht haben. Stellen wir uns einen Wald vor. Je nachdem, wie wir den betrachten, wird er uns unterschiedlich hell erscheinen. Es kann sein, dass wir die Sonne genau im Rücken haben. Die Schatten, die die Bäume dann werfen, zeigen von uns weg. Haben wir die Sonne jedoch genau gegenüber, dann fallen die Schatten in unsere Beobachtungsrichtung. Oder anders gesagt: Die Menge an Sonnenlicht, die ein Wald in unsere Richtung reflektiert, hängt davon ab, wie die Sonne gerade am Himmel steht. Das kann man auf Satellitenbilder der Erde gut beobachtet; je nach relativer Stellung von Erde, Sonne und Satellit sind die Wälder mal heller und mal dunkler. Bei den Planeten anderer Sterne sehen wir aber nicht nur keine Bäume, wir sehen auch keine Wälder. Nicht mal Kontinente und Ozeane. Wir sehen gar nichts, aus einem Lichtpunkt. Aber das würde schon reichen. Nehmen wir an, wir haben ein Weltraumteleskop, das fast genau in Richtung der Ebene blickt, in der der Planet seinen Stern umkreist. Dann können wir die Menge an Licht messen, die der Planet reflektiert, wenn der Stern von uns aus gesehen vor dem Teleskop ist und mit der Lichtmenge vergleichen, die reflektiert wird, wenn der Planeten an einem anderen Punkt seiner Umlaufbahn ist. So wie bei meinem Beispiel der Waldbeobachtung vorhin wird sich auch die Lichtmenge verändern, weil die Bäume mal mehr und mal weniger Licht in unsere Richtung reflektieren. Natürlich ändert sich die Lichtmenge die ein Planet in unsere Richtung reflektiert auch ganz einfach dadurch, dass er sich um seinen Stern bewegt. Aber wenn auf dem Planeten Wälder stehen, gäbe des eine zusätzliche Veränderung in der Lichtmenge, die, wie die Berechnungen zeigen, durchaus groß genug sein könnte, um sie zu messen. Wenn das Leben auf dem anderen Planeten nur aus Einzellern besteht, die gleichmäßig über die Meere und Kontinente verteilt sind, würden wir diese zusätzliche Veränderung nicht beobachten; besteht das Leben aber aus Bäumen und Wäldern, würden wir es merken. Nun ja, zumindest theoretisch. Es gibt natürlich schon noch ein paar Probleme. Zum Beispiel die Wolken. Ein lebensfreundlicher Planet, mit Kontinenten und Meeren und Wäldern auf dem es keine Wolken gibt, ist schwer vorstellbar. Und Wolken haben einen sehr viel größeren Einfluss auf die Menge an reflektierten Licht als Bäume. Aber, und das ist die gute Nachricht, Wolken und Bäumen reflektieren Licht unterschiedlich und vor allem erhöht sich die Menge an reflektierten Licht unterschiedlich schnell, je nachdem ob Wolken oder Bäume beteiligt sind. Mit ausreichend langen Beobachtungsreihen und jeder Menge Datenanalyse kann man also rausfinden, ob man es mit Wolken zu tun hat oder ob zwischendurch mal Phasen waren, in denen keine Wolken am außerirdischen Himmel standen und das Licht des Sterns von Bäumen reflektiert wurde. Es gibt noch weitere Komplikationen; Gebirge, etc und andere Strukturen, die Einfluss auf das reflektierte Licht haben. Aber rein prinzipiell kann man festhalten: Es werden nicht die Fähigkeiten der Astronomie sein, die uns daran hindern, außerirdische Bäume zu entdecken. Wenn sie da draußen irgendwo in großer Menge wachsen, haben wir eine Chance, sie irgendwann auch zu finden. Das eigentliche Problem ist das "wenn" aus meinem vorigen Satz. Auf der Erde wachsen jede Menge Bäume. Aber wir haben keine Ahnung, ob es erstens überhaupt irgendwo außerirdisches Leben gibt und ob es zweitens, sollte es existieren, so etwas ähnliches wie Bäume bildet die annähernd so funktionieren wie wir es von der Erde kennen. Aber was sollen wir sonst tun? Leben, das "irgendwie" anders ist, können wir nicht erforschen, weil wir ja nicht wissen, was dieses "irgendwie" sein soll. Wir müssen zwangsläufig mit dem arbeiten, was wir verstehen. Trotzdem ist es gut zu wissen, dass wir zumindest vorbereitet sind. Wenn es tatsächlich außerirdische Bäume gibt, werden wir sie nicht übersehen.

10. Sternengeschichten Folge 569: Galaktische Gezeiten
    20.10., 07:0020.10.2023, 07:0000:09:23

    Ebbe und Flut aus Sternen Sternengeschichten Folge 569: Galaktische Gezeiten Wenn man von Gezeiten spricht, denkt man zuerst an den Mond. Kein Wunder, denn die Gezeiten, die wir hier auf der Erde erleben sind ja auch höchst beeindruckend. Ebbe und Flut an den Küsten der Meere haben im Laufe der Geschichte großen Einfluss auf unsere Kultur gehabt, auf den Handel, die Schifffahrt, und so weiter. Und diese Gezeiten werden vom Mond verursacht. Oder besser gesagt: Sie werden auch vom Mond verursacht. Für ein Drittel der Gezeitenwirkung die wir beobachten, ist die Sonne verantwortlich. Denn die Gezeiten sind nichts, was speziell mit dem Mond zu tun hat. Gezeitenkräfte sind ein viel umfassenderes Phänomen. Gezeiten sind eine spezielle Auswirkung der Gravitationskraft. Jeder Körper mit Masse übt eine Gravitationskraft auf jeden anderen Körper mit Masse aus und zwar umso stärker, je größer die beteiligten Massen sind und je geringer der Abstand zwischen ihnen ist. Bei den Gezeiten kommt es aber nicht auf die Stärke der Gravitationskraft an, sondern auf den Unterschied zwischen Gravitationskräften. Das bedeutet, dass es um einen Gradient in der Gravitationskraft geht und DAS bedeutet, dass die Gezeiten etwas sind, was entsteht, wenn an unterschiedlichen Orten unterschiedlich starke Gravitationskräfte wirken. Ich habe in Folge 161 der Sternengeschichten schon sehr ausführlich erklärt, wie die Gezeiten auf der Erde verursacht werden und wir haben festgestellt, dass das im Detail eine ziemlich knifflige Angelegenheit ist. Aber die Grundlage des Phänomens besteht darin, dass unterschiedliche Orte der Erdoberfläche unterschiedlich weit vom Mond entfernt sind. Und weil die Stärke der Gravitationskraft eben auch vom Abstand abhängt, ist auch die Gravitationskraft, die der Mond auf diese unterschiedlichen Orte ausübt, unterschiedlich stark - selbst wenn es nur um ein paar tausend Kilometer Unterschied im Abstand zum Mond geht. Diese Unterschiede sind natürlich trotzdem gering, aber sie können sich in den Ozeanen der Erde so auswirken und verstärken, dass am Ende Ebbe und Flut entstehen. Dass der Mond für den Großteil der Gezeitenwirkung verantwortlich ist, liegt nur daran, dass er der Erde so nahe ist. Die Sonne ist deutlich weiter entfernt, hat aber auch eine viel größere Masse. Insgesamt reich das aus, dass auch sie noch eine relevante Gezeitenkraft ausüben kann, weil eben auch unterschiedliche Orte der Erde unterschiedlich weit von der Sonne entfernt sind. Sie sind auch unterschiedlich weit von der Venus weg, dem Mars, und so weiter. Aber abseits von Sonne und Mond sind alle anderen Himmelskörper des Sonnensystems entweder zu klein, zu weit entfernt oder beides, so dass die von ihnen ausgeübte Gezeitenkraft vernachlässigbar gering ist. Aber wir müssen im Sonnensystem ja nicht halt machen. Wie gesagt: Gezeiten sind ein ganz allgemeines Phänomen. Womit wir jetzt bei den galaktischen Gezeiten sind. Wenn wir eine Galaxie wie unsere Milchstraße in ihrer Gesamtheit betrachten, dann übt sie natürlich ebenfalls eine Gravitationskraft aus. All die Sterne, die Gaswolken, die dunkle Materie und der Rest aus dem sie besteht hat Masse und mit dieser Masse erzeugt sie eine Gravitationskraft mit der sie zum Beispiel andere Galaxien in ihrer Umgebung beeinflusst. Die Masse in der Galaxis ist aber nicht gleichmäßig verteilt. Im Zentralbereich der Milchstraße sind die Sterne dicht gedrängt; dort finden sich auch sehr viel mehr Sterne als weiter außen und auch das supermassereiche schwarze Loch sitzt dort. Im Gegensatz zu den dünn besiedelten äußeren Regionen der Milchstraße übt die Zentralregion also eine starke Gravitationskraft aus. Unser Sonnensystem liegt ungefähr 25.000 Lichtjahre von dieser Zentralregion entfernt. Wenn wir jetzt also eine Linie durch die Sonne zum Zentrum der Milchstraße ziehen, dann wird die Gravitationskraft entlang dieser Linie in Richtung Zentrum immer stärker und in die andere Richtung immer schwächer. Stellen wir uns vor, dass die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne gerade an dem Punkt angelangt ist, der dem galaktischen Zentrum am nächsten ist. Dann wird sie eine stärkere Gravitationskraft spüren als wenn sie sich auf dem genau gegenüberliegenden Punkt befindet. Sie ist also Gezeitenkräften ausgesetzt, die vom Zentrum der Galaxis ausgeübt werden. Hat das irgendwelche Auswirkungen und wenn ja, welche? Nun: Der Abstand zwischen Erde und Sonne beträgt 150 Millionen Kilometer. Der Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Punkten ihrer Bahn beträgt das doppelte, also 300 Millionen Kilometer. Das ist nichts im Vergleich zu den 25.000 Lichtjahren Abstand zum galaktischen Zentrum. Das ist 800 Millionen mal weiter entfernt! Die Gravitationskraft der nahen Sonne ist der absolut dominierende Einfluss auf die Erde; ob sie 300 Millionen Kilometer näher oder weiter weg vom galaktischen Zentrum ist, spielt für sie absolut keine Rolle. Die galaktischen Gezeiten sind für die Erde irrelevant. Aber das bedeutet nicht, dass man diese galaktischen Gezeiten komplett ignorieren könnte. Bleiben wir noch ein wenig im Sonnensystem. Die Erde ist der Sonne relativ nahe, aber es gibt auch Himmelskörper, die weiter entfernt sind. Die Asteroiden im Kuipergürtel hinter der Neptunbahn zum Beispiel. Oder die noch weiter entfernten Objekte in der Oortschen Wolke. Da kann der Abstand zur Sonne bis zu einem Lichtjahr betragen und das ist eine ganz andere Situation. In diesen fernen Regionen ist die Gravitationskraft der Sonne so schwach, dass die Kometen und Asteroiden der äußeren Oortschen Wolke ebenfalls nur extrem schwach an die Sonne gebunden sind. Sie bewegen sich nahe der Grenze, an der es überhaupt keine Bindung mehr gibt und der gravitative Einfluss der anderen Sterne in der Nachbarschaft überwiegt. Das ist das Konzept der Hill-Sphäre das ich in Folge 257 der Sternengeschichten schon ausführlich erklärt habe. Die Hill-Sphäre um einen Körper herum ist der Bereich, in dem seine eigene Gravitation dominiert. Der Mond befindet sich zum Beispiel in der Hill-Sphäre der Erde; wäre er weiter weg, würde er sich unabhängig von uns um die Sonne bewegen und nicht noch zusätzlich um die Erde kreisen. Und die Objekte in der Oortschen-Wolke sind eben gerade noch so innerhalb der Hill-Sphäre der Sonne. Das bedeutet, dass schon geringste Störungen reichen können, um sie der Sonne zu entreißen. Und die galaktischen Gezeiten können genau so eine geringe Störung sein. Wie genau der Einfluss der galaktischen Gezeiten auf die Oortsche Wolke des Sonnensystem ist, wissen wir allerdings nicht. Wir können das in Computersimulationen untersuchen und wissen daher, dass es möglich ist. Wir gehen davon aus, dass die Störungen durch die galaktischen Gezeiten einer der Prozesse ist, durch den es dort draußen immer wieder mal unruhig wird und wodurch dann zum Beispiel auch Kometen ins innere Sonnensystem abgelenkt werden. Aber beobachten können wir das natürlich nicht; dafür ist die Oortsche Wolke viel zu weit entfernt. Wir wissen aber, dass die galaktischen Gezeiten auch anderswo Einfluss haben. Es gibt zum Beispiel Doppelsterne, wo die beiden Sterne sehr weit voneinander entfernt sind; bis zu 10.000 mal weiter entfernt als die Erde von der Sonne. Galaktische Gezeiten können dazu führen, dass diese Systeme instabil werden. Und es gibt auch Planeten, die andere Sterne in enorm großer Entfernung umkreisen. Auch hier können die galaktischen Gezeiten dafür sorgen, dass solche Planetensysteme instabil werden. Auch auf noch größerer Ebene zeigt sich der Einfluss: Wenn sich zwei Galaxien nahe kommen, dann sorgen die Gezeitenkräfte, die sie aufeinander ausüben, für enorme Verformungen. Galaxien können so ihre Spiralarme verlieren; interstellare Gaswolken können so durcheinander gewirbelt werden, das auf einen Schlag jede Menge neue Sterne entstehen, und so weiter. Und vielleicht sind die galaktischen Gezeiten am Ende sogar für das Leben auf der Erde verantwortlich. Gut, das ist ein wenig weit hergeholt. Aber wir wissen, dass die chemischen Bausteine aus denen sich das Leben auf der Erde entwickelt hat, vermutlich durch die Einschläge von Asteroiden und Kometen gekommen sind. Einschlagen tun diese Objekte auch ohne galaktische Gezeiten - aber es gibt auch die Panspermie-Hypothese, von der ich in Folge 123 erzählt habe: Die Bausteine oder vielleicht sogar primitive Mikroorganismen selbst könnten anderswo im Weltall entstanden und mit Asteroiden und Kometen von Stern zu Stern gereist sein. Das ist, wie gesagt, eher unwahrscheinlich aber es ist nicht unmöglich. Und ein Mechanismus, der dafür sorgen kann, dass ein Stern Kometen und Asteroiden verliert, so dass sie sich auf den Weg zu anderen Sternen machen können, sind die galaktischen Gezeiten. Vielleicht verdanken wir unsere Existenz also einer großen kosmischen Abfolge von Ebbe und Flut.

11. Sternengeschichten Folge 568: Schnellläufer auf der Flucht aus der Galaxis
    13.10., 07:0013.10.2023, 07:0000:09:40

    Hypergeschwindigkeitssterne Sternengeschichten Folge 568: Schnellläufer auf der Flucht aus der Galaxis In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um Schnellläufer. Aber wir werden natürlich nicht über Sport reden, sondern über Sterne. Mit dem etwas veralteten Wort "Schnellläufer" bezeichnet man Sterne, die sich sehr schnell bewegen. Und bevor wir anfangen können uns damit zu beschäftigen, müssen wir erstmal klären, was wir mit der Bewegung von Sternen eigentlich meinen. Es geht nicht um die scheinbare Bewegung der Sterne die wir im Lauf einer Nacht am Himmel beobachten können. Die sehen wir ja nur, weil die Erde sich um ihre Achse dreht; die Sterne selbst haben mit dieser Bewegung nichts zu tun. Sie bewegen sich aber und zwar annähernd kreisförmig um das Zentrum unserer Milchstraße. Das darf man sich nicht so vorstellen wie die Planeten, die sich auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen; so regelmäßig ist die Bewegung der Sterne nicht. Im Gegensatz zum Sonnensystem ist der Großteil der Masse der Milchstraße ja nicht im Zentrum zu finden. Dort ist zwar ein sehr massereiches schwarzes Loch, dass circa vier Millionen mal mehr Masse hat als ein typischer Stern. Aber es gibt eben auch ein paar hundert Milliarden Sterne in der Milchstraße und dazwischen jede Menge kosmisches Gas, Staub und so weiter. Ein Stern spürt auf seinem Weg durch die Milchstraße also auch die Anziehungskräfte all dieser anderen Objekte sehr deutlich und seine Bahn ist daher tendenziell komplex und chaotisch, aber in erster Näherung bewegt er sich um das Zentrum der Milchstraße. Unsere Sonne braucht für eine Runde circa 200 Millionen Jahre, aber wenn ich von "schnellen Sternen" spreche, dann meine ich auch nicht unbedingt diese Art der Bewegung. Je nachdem, ob ein Stern näher am Zentrum ist oder weiter weg, bewegt er sich schneller oder langsamer rundherum; die Schnelligkeit der Schnellläufer hat aber nichts damit zu tun. Es geht um Sterne, die sich prinzipiell sehr schnell durch den Raum bewegen, unabhängig davon, ob sie nahe am Zentrum sind oder nicht. Und was bedeutet nun "schnell" in diesem Zusammenhang? Grob gesagt eine Geschwindigkeit die um 65 bis 100 Kilometer pro Sekunde schneller ist als die Geschwindigkeit, mit der sich die Sterne in der Umgebung bewegen. Ein Beispiel dafür ist Barnards Pfeilstern, von dem ich in Folge 150 mehr erzählt habe. Er bewegt sich in Bezug auf das Sonnensystem mit 140 Kilometer pro Sekunde und das ist schon ziemlich schnell. Wir wollen uns heute aber mit RICHTIG schnellen Sternen beschäftigen, die deswegen auch "hypervelocity stars" also "Hypergeschwindigkeitssterne" genannt werden. In Bezug auf das Zentrum der Milchstraße bewegen sich typische Sterne mit Geschwindigkeiten von ein paar 100 Kilometer pro Sekunde; die Sonne zum Beispiel mit gut 220 Kilometer pro Sekunde. Es gibt aber Sterne, die sich mit mehr als 1000 Kilometer pro Sekunde bewegen und genau um die soll es heute gehen. Dass es solche Sterne geben könnte, hat der amerikanische Astronom Jack Hills 1988 in einem Fachartikel erstmals vermutet. Seine Idee: Die Mehrheit der Sterne zieht nicht allein durch die Milchstraße sondern tut das als Teil eines Doppel- oder Mehrfachsternsystems. In den späten 1980er Jahren hat man schon sehr stark vermutet, dass sich im Zentrum der Milchstraße und den Zentren aller großen Galaxien enorm massereiche schwarze Löcher befinden, wie ich ja in Folge 455 ausführlich erzählt habe. Man war sich nicht absolut sicher, aber WENN da so ein Loch ist, dann kann es passieren, dass ein Doppelsternsystem auf seinem Weg durch die Galaxie in die Nähe dieses Lochs gelangt. Und dann wirkt die Gezeitenkraft: Auf den Stern, der dem schwarzen Loch näher ist, wirkt eine sehr viel stärkere Gravitationskraft als auf den, der ein Stückchen weiter weg ist. Das Paar wird auseinander gerissen, der nähere der beiden wird vom schwarzen Loch quasi eingefangen wird und beginnt, es zu umkreisen. Der andere Stern verliert dann plötzlich seinen Partner und wird hinaus ins All geschleudert. Das ist ein bisschen so wie beim Hammerwerfen: Zuerst drehen sich Mensch und Hammer gemeinsam im Kreis, aber sobald der Hammer losgelassen wird, saust er mit hoher Geschwindigkeit davon. Hill hat das alles durchgerechnet und kam zu dem Schluss, dass - je nach Masse des schwarzen Lochs - Sterne mit bis zu 4000 Kilometer pro Sekunde davon rasen könnten. Und würde man solche hypervelocity stars finden, dann wäre das ein ziemlich guter Beleg dafür, dass da wirklich ein supermassereiches schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie sitzt. Im Jahr 2005 hat man - belegt durch sehr viele andere Beobachtungsdaten - schon längst keinen Zweifel mehr an der Existenz der supermassereichen schwarzen Löcher gehabt. Aber Jack Hills Vorhersage ist dennoch eingetreten: Warren Brown, Margaret Geller, Scott Kenyon und Michael Kurtz entdeckten einen Stern, der sich in Bezug auf das Zentrum der Milchstraße mit 853 Kilometer pro Sekunde bewegt. Das war zwar weniger als Hill prognostiziert hatte, aber die damals höchste beobachtete Geschwindigkeit für einen Stern in der Milchstraße. Und schnell genug, dass der Stern nicht mehr an die Milchstraße gebunden war. Das ist so wie bei den Raketen und der Erde. Die Gravitationskraft der Erde sorgt dafür, dass alles, was man nach oben wirft, wieder nach unten kommt. Nur wenn es schnell genug ist, kann es der Anziehungskraft der Erde dauerhaft entkommen und bei der Erde ist dafür eine Geschwindigkeit von über 11 Kilometer pro Sekunde nötig. Um der Anziehungskraft der gesamten Milchstraße zu entkommen, braucht man um die 500 Kilometer pro Sekunde. Es hängt natürlich davon ab, ob man sich nahe am Zentrum befindet, wo die meiste Masse ist oder weit außen, wo man nicht mehr so viel Anziehungskraft überwinden muss. Aber bevor es zu kompliziert wird, halten wir fest: Die Geschwindigkeit dieses Sterns war definitiv schnell genug, um sich dauerhaft von der Milchstraße entfernen zu können. Was der Stern mit der Bezeichnung SDSS J090745.0+024507 auch vor hat. Er bewegt sich direkt vom Zentrum der Milchstraße weg und wird diesen Weg auch dauerhaft fortsetzen, bis er irgendwann im intergalaktischen Raum verschwunden ist. Deswegen hat man ihm auch den Spitznamen "Outcast", der Ausgestoßene verpasst. Outcast hat für den Weg vom Zentrum der Milchstraße bis dorthin, wo man ihn entdeckt hat, gute 80 Millionen Jahre gebraucht. Das passt auch gut zu seinem Alter und auch seine chemische Zusammensetzung zeigt, dass er vermutlich vor besagten 80 Millionen Jahren irgendwo in der Nähe des galaktischen Zentrums entstanden sein muss; als Teil eines Doppelsternsystems, wie es Jack Hill vorhergesagt hat. Sein Partner wurde vom schwarzen Loch eingefangen und Outcast auf seinen Weg aus der Galaxis hinaus geschleudert. Diese nahe Begegnung mit einem schwarzen Loch ist der einzige plausible Weg, wie Outcast seine enorme Geschwindigkeit erreicht haben kann. Mittlerweile haben wir auch eine Handvoll andere Hypergeschwindigkeitssterne entdeckt, zum Teil noch schneller unterwegs als Outcast. Zum Beispiel S5-HVS1, der im Jahr 2019 gefunden wurde und sich mit fast 1800 Kilometer pro Sekunde bewegt. Vor circa 5 Millionen Jahren muss auch er seinen Partnerstern bei einer Begegnung mit dem galaktischen schwarzen Loch verloren haben. Mittlerweile befindet er sich fast 29.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und damit schon weit von der Zentralregion der Milchstraße weg. Auch er wird den intergalaktischen Raum erreichen und sich zu den vermutlich zahlreichen anderen Sternen gesellen, die dort im Laufe der Zeit gelandet sind. Wie viele es genau sind, ist schwer zu sagen, aber da alle Galaxien durch die beschriebenen Prozesse immer wieder Sterne rauswerfen, wird es eine durchaus relevante Menge sein. In einem typischen Galaxienhaufen könnten die intergalaktischen Sterne zusammen eine Masse habe, die der einer Galaxie gleich kommt. Aber angesichts der Leere die im Raum zwischen den Galaxien herrscht und den enormen Distanzen, ist es so gut wie unmöglich, dass sich zwei davon einmal treffen werden. Übrigens: Falls einer dieser Sterne nach seiner Entstehung auch Planeten gebildet hat, dann ist es definitiv möglich, dass sie immer noch mit ihm unterwegs sind. Sie können auch nach dem Rauswurf durch das schwarze Loch an ihren Stern gebunden bleiben. Und sollte auf so einem Planeten eines intergalaktischen Sterns Leben existieren, dann hat es zwar vermutlich einen ziemlich beeindruckenden Ausblick auf die Galaxien in der Umgebung - wäre ansonsten aber ziemlich einsam.

12. Sternengeschichten Folge 567: Der Granatstern My Cephei
    06.10., 07:0006.10.2023, 07:0000:10:03

    Rot bis in den Tod Sternengeschichten Folge 567: Der Granatstern My Cephei "Einen sehr ansehnlicher Stern, der nicht von Flamsteed markiert wurde, kann man in der Nähe des Kopfes von Kepheus finden. Er hat eine schöne, tief granatrote Farbe (…) und ist ein äußerst schönes Objekt, ganz besonders wenn man zuvor einige Zeit einen weißen Stern betrachtet, bevor man das Teleskop auf ihn richtet." Das schrieb der Astronom Wilhelm Herschel im Jahr 1783 in einem Aufsatz, in dem er unter anderem Sterne auflistete, die er am Himmel sehen konnte, die aber nicht im Katalog seines Kollegen John Flamsteed zu finden waren. Den Stern, den Herschel da neben vielen anderen erwähnt, bezeichnen wir heute als "My Cephei" oder auch als "Granatstern". Seine rote Farbe ist tatsächlich etwas besonderes; es ist der röteste Stern, den man mit bloßem Auge am Himmel sehen kann. Aber bevor wir uns mit seiner Farbe beschäftigen, klären wir zuerst einmal die grundlegenden Dinge. My Cephei ist, wie der Name sagt, am Himmel im Sternbild Kepheus zu finden, das am Nordhimmel zwischen der Kassiopeia und dem Drachen liegt. Man kann Kepheus und damit auch My Cephei das ganze Jahr über in der Nacht beobachten. Seine Entfernung ist schwer zu bestimmen, liegt aber verMytlich bei circa 3000 Lichtjahren. Die Helligkeit von My Cephei ist veränderlich; sie schwankt zwischen 3,4 und 5 Magnituden. Je nachdem, wann man gerade schaut, kann er also wie ein durchschnittlich heller Stern am Himmel erscheinen oder wie ein sehr schwach leuchtender, den man ohne optische Hilfsmittel gerade noch sehen kann. Die Helligkeitsschwankungen sind dabei komplex und werden von zwei Perioden von 850 beziehungsweise 4400 Tagen dominiert. Und warum verändert der Granatstern seine Helligkeit? Weil es sich dabei um einen roten Überriesen handelt und einen besonders großen noch dazu. Seine Leuchtkraft ist gut 300.000 mal höher als die der Sonne, womit My Cephei zu den hellsten Überriesen der gesamten Milchstraße gehört. Der Stern ist gut 1500 mal größer und 25 mal schwerer als die Sonne, mit einer Oberflächentemperatur von circa 3200 Grad aber ein paar tausend Grad kühler. Man Myss sich nochmal klar machen, wie groß das wirklich ist. Würde man My Cephei ins Zentrum unseres Sonnensystems setzen, würde er weit über die Umlaufbahn des Jupiter und fast bis zum Saturn reichen! So groß sind Sterne normalerweise nicht; so groß werden sie erst gegen Ende ihres Lebens und auch nur, wenn sie schon recht groß angefangen haben. Wir wissen, dass sich auch unsere Sonne ausdehnen wird, wenn sie in ein paar Milliarden Jahren den Wasserstoff in ihrem Zentrum komplett zu Helium fusioniert hat. Dann wird sie anfangen, Helium zu anderen chemischen Elementen zu fusionieren und mehr Energie produzieren als vorher. Sie wird im Kern deutlich heißer werden und auch ihre äußeren Schichten werden wärmer. So warm, dass der Wasserstoff, der sich dort befindet, nun auch fusionieren kann. Die Kernfusion wird dann im Kern und in den äußeren Schichten stattfinden; sehr viel mehr Energie wird aus dem Inneren der Sonne nach außen dringen und der ganze Stern wird sich dadurch stark aufblähen. Die Sonne wird allerdings höchstens bis zur Erdbahn reichen; um ein roter Überriese zu werden, hat sie nicht genügend Masse. My Cephei allerdings schon und dieser Stern hat die Endphase seines Lebens schon erreicht. Er hat dafür auch nur gut 10 Millionen Jahre gebraucht; im Gegensatz zu den circa 10 Milliarden Jahre, die es bei der Sonne insgesamt dauern wird, bis sie den aufgeblähten Zustand erreicht. Aber wir wissen ja, dass die Kernfusion in einem Stern umso heftiger und schneller abläuft, je größer seine Masse ist und My Cephei ist eben ein enorm großer Stern. Rote Überriesen wie My Cephei zeigen auch so gut wie immer Helligkeitsveränderungen. Wie sie genau entstehen, ist immer noch nicht eindeutig geklärt. Aber es hat verMytlich mit ihrer komplexen Struktur zu tun. Eben weil die Kernfusion nicht mehr nur im innersten Kern abläuft sondern auch in den äußeren Schichten, kann sich dadurch die Durchlässigkeit dieser Schichten für Strahlung ändern. Die wird unter anderem davon bestimmt, wie viele freie Elektronen dort existieren. Normalerweise sind die Elektronen ja Teil der Hülle der Atome, aber wenn es heiß genug wird, können sie sich ablösen und verhindern, dass sich die Strahlung, die von weiter innen kommt, ungestört nach außen ausbreiten kann. Sie "staut" sich quasi, heizt den Stern weiter auf, was zu einer zusätzlichen Ausdehung und erhöhter Helligkeit führt. Durch die Ausdehung kühlt die Schicht aber wieder ab, die Durchlässigkeit wird höher und die gestaute Strahlung kann entweichen. Ich hab das in Folge 64 schon mal ein wenig genauer erklärt, als es um den Kappa-MechanisMys gegangen ist und man verMytet, dass so etwas ähnliches auch in den roten Überriesen stattfindet. Ich habe jetzt schon oft erwähnt, dass My Cephei ein roter Überriese ist und auch Wilhelm Herschel hat ja von der granatroten Farbe gesprochen. Man kann die Sache mit der Farbe auch wissenschaftlich angehen, wenn man den sogenannten "Farbindex" berechnet. Dazu misst man die Helligkeit eines Objekts mit unterschiedlichen Farbfiltern und vergleicht die Werte. Sehr gebräuchlich sind Messungen im blauen Licht und im roten Licht und wenn man dann die rote Helligkeit von der blauen Helligkeit abzieht, bekommt man einen Farbindex. Wenn dieser Index nahe beim Wert Null liegt, dann gibt der Stern ähnlich viel blaues wie rotes Licht ab und wird insgesamt eher weißlich erscheinen. Ist der Farbindex negativ, dann überwiegt der blaue Anteil und man wird einen eher bläulich leuchtenden Stern vor sich haben. Ein positiver Farbindex weißt dagegen auf einen rot leuchtenden Stern hin. Und wer jetzt genau aufgepasst hat und sich denkt: Moment Mal - wenn ein Stern im roten Licht heller ist als im blauen Licht und ich die größere rote Helligkeit von der kleineren blauen Helligkeit abziehe - müsste ich dann nicht einen negativen Farbindex bekommen?, hat zwar einerseits recht, andererseits aber nicht. Denn man darf die, zugegebenermaßen etwas komische, Konvention der Astronomie nicht vergessen, nach der die Helligkeit in der Astronomie in der Einheit "Magnituden" gemessen, die so definiert sind, dass Sterne mit hoher Helligkeit eine kleine Magnitude haben und umgekehrt. Aber lassen wir diese Rechnerei beiseite und halten fest: Je größer der Farbindex, desto röter der Stern. Der Granatstern hat einen Farbindex von gut 2,4 Magnituden, was ihn von allen Sternen die man mit bloßen Auge sehen kann, zum rötesten Stern macht. Aber bevor sich jetzt alle begeistert aufmachen um ihn am Himmel zu suchen, Myss ich noch zwei Dinge anmerken. Erstens ist der Granatstern zwar tatsächlich rot, aber ein Teil seiner roten Farbe ist nicht auf ihn selbst zurückzuführen, sondern auf den interstellaren Staub, der sich zwischen uns und ihm befindet. Licht, dass durch diesen Staub dringt, erscheint uns auch röter und weil der Granatstern so weit weg ist, ist da viel Staub in der Sichtlinie. Ohne den Staub wäre er zwar immer noch rot, aber der Farbindex wäre geringer. Zweitens, und das ist der wichtigere Punkt: Wer den Stern am Nachthimmel findet, wird mit großer Wahrscheinlichkeit kein rotes oder rötliches Objekt sehen. Es kann sein, dass er rötlich erscheint, aber das liegt dann daran, dass bei der Beobachtung gerade starke Luftunruhen herrschen. Die stören die Ausbreitung des Sternenlichts durch die Atmosphäre, was auch der Grund ist, warum Sterne oft zu flackern scheinen; sie stören aber Licht unterschiedlicher Farbe unterschiedlich stark und es kann sein, dass deswegen gerade mehr rotes Licht unser Auge erreicht als normal. Bei ruhiger Atmosphäre oder beim Blick mit Fernglas oder Teleskop wird der Stern eher orange-gelblich erscheinen, vielleicht mit einem Stich ins rötlich-bräunliche. Herschels Bezeichnung als "granatrot" war ein wenig klein wenig unglücklich; beziehungsweise war es vor allem meine Übersetzung. Im englischen Original sagt Herschel, dass er einen Stern gesehen hat mit "a very fine deep garnet colour". Das Wort "garnet" entspricht zwar dem deutschen "Granat" und bezieht sich zwar auf das entsprechende Mineral, dass tatsächlich sehr oft rot ist, aber nicht rot sein Myss und durchaus auch andere Farben haben kann. Wilhelm Herschel hat keine Fotos gemacht; wir wissen auch nicht, ob er den Stern mit freiem Auge angesehen hat oder mit einem Teleskop und welche optischen Fehler dieses Teleskop gehabt haben könnte, die den Farbeindruck beeinflussen. Aber am Ende ist das ja auch egal. Es kann jeder und jede selbst zum Himmel schauen und eine eigene Vorstellung der Farbe des Granatsterns bekommen. Dass es ein roter Überriesenstern ist, ist ebenso klar und damit auch, wie es um die Zukunft seiner Farbigkeit bestellt ist. Nicht gut nämlich, Sterne mit so großer Masse wie My Cephei werden am Ende ihres Lebens bei einer gewaltigen Supernova explodieren. Übrig bleibt dann nur ein schwarzes Loch und dann hat sich die Sache mit der Farbe von selbst erledigt.

13. Sternengeschichten Folge 566: Ist das Universum eine Simulation?
    29.09., 07:0029.09.2023, 07:0000:10:12

    Stecken wir in der Matrix? Sternengeschichten Folge 566: Ist das Universum eine Simulation? „Einst träumte Dschuang Dschou, dass er ein Schmetterling sei, ein flatternder Schmetterling, der sich wohl und glücklich fühlte und nichts wußte von Dschuang Dschou. Plötzlich wachte er auf: da war er wieder wirklich und wahrhaftig Dschuang Dschou. Nun weiß ich nicht, ob Dschuang Dschou geträumt hat, dass er ein Schmetterling sei, oder ob der Schmetterling geträumt hat, dass er Dschuang Dschou sei, obwohl doch zwischen Dschuang Dschou und dem Schmetterling sicher ein Unterschied ist." Das hat vor gut 2300 Jahren der chinesische Philosoph und Dichter Zhuāngzǐ geschrieben. Er war sicherlich nicht der erste Mensch, der sich darüber Gedanken gemacht hat, was die eigentliche Natur der Realität ist; diese Frage hat man sich in der Philosophie, der Kunst, der Literatur, der Religion, und so weiter immer wieder gestellt und tut das bis heute. Mittlerweile ist allerdings auch die Naturwissenschaft dazu gekommen und stellt die Frage, ob unser gesamtes Universum vielleicht eine Simulation ist. Spätestens seit dem Kinofilm "Matrix" aus dem Jahr 1999 können so gut wie alle etwas mit dieser doch etwas seltsamen Idee anfangen. Im Film geht es ja darum, dass die Maschinen die Welt beherrschen und die Menschen in großen Lagern gefangen gehalten werden, ohne Bewusstsein. Ihnen wird allerdings eine künstliche Realität vorgespielt; sie leben ein Leben, dass ihnen völlig normal erscheint, obwohl es nur eine riesige Simulation ist. Dass die Science Fiction so etwas aufgreift, ist nicht überraschend (und "Matrix" war auch nicht das erste Werk, in dem es um dieses Thema ging). Wenn aber die seriöse Wissenschaft auch darüber nachdenkt, ob alles was wir als "real" wahrnehmen vielleicht nur eine Simulation ist, dann sieht das schon ein wenig anders aus. Schauen wir also mal, was das alles soll mit der Simulation des Universums. Die Grundidee geht ungefähr so: Unsere Computertechnik macht immer größere Fortschritte. Wenn wir unsere heutige Technik mit dem vergleichen, was vor ein paar Jahrzehnten möglich war, dann ist der Unterschied enorm. Und wer weiß, wie es in ein paar Jahrhunderten oder Jahrtausenden sein wird? Vielleicht sind wir dann in der Lage, eine so exakte Simulation der Welt in einem Computer zu erstellen, dass sie nicht von der Realität zu unterscheiden ist? Vielleicht können wir ja auch ein menschliches Bewusstsein so exakt simulieren, dass es nicht von einem echten Bewusstsein zu unterscheiden ist. Auch die Entwicklung künstlicher Intelligenz macht ja immer größere Fortschritte. Vielleicht sind wir also irgendwann in der Lage, Millionen, Milliarden oder noch viel mehr simulierte Menschen in einer simulierten Welt zu erschaffen, die dort ihr simuliertes Leben leben ohne zu merken, dass es nur eine Simulation ist. Und wenn das alles so sein könnte: Was spricht dann dagegen, dass das nicht alles längst schon passiert ist und WIR die simulierten Menschen in der simulierten Welt sind? Die moderne Version dieser "Simulationshypothese" stammt vom schwedischen Philosophen Nick Bostrom, der 2003 den Artikel "Are you living in a computer simulation?" veröffentlicht hat. Er geht darin von drei Annahmen aus, und behauptet, dass sie alle mehr oder weniger gleich wahrscheinlich beziehungsweise unwahrscheinlich sind, und mindestens eine davon wahr sein muss. Diese drei Annahmen lauten so: 1) Wir Menschen schaffen es nicht, uns so weit zu entwickeln, um die nötige Technik zu erreichen, eine entsprechende Simulation durchzuführen. 2) Wenn es Zivilisationen gibt, die technisch in der Lage sind, solche Simulationen durchzuführen, dann hat so gut wie keine davon auch ein Interesse daran, die Simulation auch praktisch durchzuführen. Und 3) Wir leben in einer Computersimulation. Man kann noch nachvollziehen, dass zumindest eine der Möglichkeiten zutreffen muss. Entweder wir leben in einer Simulation, das ist Variante 3. Oder es gibt niemanden, der in der Lage ist oder Lust dazu hat, eine Simulation durchzuführen. Das sind Varianten 1 und 2. Wir können aber nicht entscheiden, welche der drei Möglichkeiten zutrifft. Bostrom meint, wir könnten hoffen, dass Variante 3 richtig ist, denn das würde es unwahrscheinlicher machen, dass Variante 1 zutrifft, dass wir uns also irgendwann in Zukunft selbst auslöschen, bevor wir in der Lage sind, eine technisch hochstehende Zivilisation zu errichten. Das klingt jetzt alles noch nicht sonderlich naturwissenschaftlich. Man kann aber zumindest mal überlegen, wie wahrscheinlich Varianten 1 und 2 sind. Gibt es etwas, dass rein prinzipiell dagegen spricht, dass wir die technischen Fertigkeiten entwickeln, eine Computersimulation zu entwickeln, die ein Universum simulieren kann? Die Anhänger der Simulationshypothese sagen "Nein". Denn, so das Argument, wenn wir uns anschauen, wie sich die Rechenleistung der Computer im Laufe der Zeit entwickelt hat, sehen wir ein stetiges Wachstum. Und es spricht nichts dagegen, dass das auch in Zukunft so weiter geht. Das mag sein, aber es gibt tatsächlich keinen Beleg dafür, dass es WIRKLICH immer so weiter geht. Vor allem, und das ist der wichtigste Punkt, wissen wir nicht, wie wir ein echtes "künstliches" Bewusstsein schaffen können. Wir können das jetzt jedenfalls definitiv nicht. Gut, vielleicht kriegt es jemand in der Zukunft hin. Vielleicht aber auch nicht. Wir wissen derzeit noch nicht einmal, wie ein Bewusstsein im Gehirn überhaupt entsteht. Und deswegen können wir auch nicht wissen, ob das ein Vorgang ist, der sich maschinell reproduzieren lässt. Oder, wenn sich so etwas irgendwie machen lässt, ob das was, das dabei entsteht, mit dem vergleichbar ist, was wir "Bewusstsein" nennen. Und weil wir das nicht wissen, können wir auch nicht sagen, ob die Simulationshypothese überhaupt funktioniert. Das muss man vielleicht noch einmal wiederholen, weil wir dazu neigen, es zu vergessen, angesichts all der Entwicklungen in der Computertechnik, bei der künstlichen Intelligenz, und so weiter. Wir wissen nicht, wie das Bewusstsein funktioniert. Wir können zwar daran glauben, dass zukünftige Technik in der Lage ist, ein Bewusstsein zu simulieren. Aber wir können es nicht wissen. Das liegt nicht nur daran, dass uns das notwendige medizinische Wissen über das Gehirn und so weiter fehlt. Wir wissen zum Beispiel auch noch zu wenig über die Grundlagen der Quantenmechanik, den fundamentalen Aufbau der Materie; wir wissen nicht, ob die Elementarteilchen in Wahrheit aus irgendwas anderem bestehen, den Strings der Stringtheorie, und so weiter. Das müssen wir aber wissen, weil all das eine Rolle spielt, wenn wir auch das Bewusstsein fundamental verstehen wollen und auch, wenn wir Computer bauen wollen, die ausreichend viel Rechenleistung haben für so eine Simulation. Mit konventionellen Geräten ist das mit Sicherheit nicht möglich; wenn, dann braucht man irgendeine Weiterentwicklung von Quantencomputern, die auf völlig anderen Prinzipien beruhen. Aber lassen wir all das mal beiseite. Und behaupten einfach "Wir leben in einer Simulation". Was hätte das für Konsequenzen? Können wir das zum Beispiel irgendwie feststellen? Auch das ist knifflig. Wenn wir simuliert sind, dann kann man uns ja auch so simulieren, dass wir nicht in der Lage sind, die Simulation zu erkennen. Aber trotzdem hat sich die Wissenschaft auch damit beschäftigt. Die Details würden jetzt zu weit führen, aber es gibt bestimmte quantenmechanische Experimente, die zumindest theoretisch in der Lage wäre, eine Simulation zu erkennen. Sie beruhen auf einem Effekt, den man auch von den Computerspielen kennt, die wir jetzt benutzen: Da wird nie die komplette Welt simuliert, sondern nur der Teil, der gerade relevant ist und unter Beobachtung steht. Und weil es in der Quantenmechanik ja durchaus darauf ankommt, ob ein Vorgang beobachtet wird oder nicht, kann man daraus entsprechende Experimente konstruieren, die uns sagen könnten ob wir in einer Simulation leben oder nicht. Aber solche Experimente sind in der Praxis kaum umzusetzen und am Ende stehen wir wieder vor dem Problem, dass wir 1) nicht wissen, ob wir die Quantenmechanik gut genug verstehen, um solche Aussagen machen zu können und wir 2) nicht wissen, ob die Simulation nicht ganz anders läuft als wir uns jetzt vorstellen, wie so eine Simulation laufen könnte. Und 3) ist es vielleicht keine gute Idee, die Existenz der Simulation nachzuweisen. Denn wer weiß, ob es denen, die die Simulation laufen lassen, gefällt, dass wir das tun. Vielleicht drehen sie den Computer auch einfach ab, wenn wir drauf kommen, dass es die Simulation gibt? Die hypothetischen Simulierer könnten aber übrigens in einer ähnlichen Situation sein. Denn WENN wir nur simuliert sind, wäre es seltsam, wenn wir die einzigen wären. Wir denken ja auch darüber nach, wie wir eine Welt simulieren können. Und wenn wir es können, dann tun wir es vermutlich auch. Und wenn es solche Simulationen tatsächlich gibt, dann spricht zumindest theoretisch nichts dagegen, dass eine simulierte Welt selbst wieder eine Welt simuliert. Und so weiter. Wenn es möglich ist, ein Universum zu simulieren, dann sind vermutlich die überwiegende Mehrheit der existierenden Bewusstseine simuliert und nur eine Minderheit davon ist echt. Am Ende ist die Sache mit dem simulierten Universum aber vor allem nur eine interessante Idee, über die man durchaus nachdenken kann. Aber auch wenn es eine interessante Idee ist, auch wenn es spannend ist, sich das vorzustellen und sich mit den Science-Fiction-Geschichten zu beschäftigen, die das getan haben: Es gibt keine wissenschaftlich seriösen Argumente, aus denen man ableiten könnte, dass es wahrscheinlich ist, dass wir in einer Simulation leben. Die philosophische Gedanken über die Natur der Realität in eine naturwissenschaftliche Hypothese umdeuten zu wollen, nach der das Universum ein Computerprogramm ist und wir nur Simulationen sind: Das ist eigentlich schon nah an der Pseudowissenschaft. Aber gut, es kann natürlich sein, dass da nur die Simulation aus mir spricht…

14. Sternengeschichten Folge 565: Regolith - Der Boden über unseren Füßen
    22.09., 07:0022.09.2023, 07:0000:10:55

    Staub ist mehr als nur Dreck Sternengeschichten Folge 565: Regolith - Der Boden über unseren Füßen "Erinnert euch daran, nach oben zu den Sternen zu blicken – und nicht nach unten auf eure Füße" - das hat Stephen Hawking in seiner letzten Videobotschaft, kurz vor seinem Tod im März 2018 gesagt. Und diesem Zitat kann ich natürlich nur zustimmen. Allerdings kann es sich durchaus auch lohnen nach unten auf die Füße zu sehen. Ganz besonders dann, wenn diese Füße nicht auf der Erde stehen, sondern auf dem Boden eines anderen Himmelskörpers. Und genau das ist das Thema dieser Folge der Sternengeschichten. Es geht um den Boden über unseren Füßen; den Boden anderer Himmelskörper und insbesondere den Boden des Mond. Dort sind ja tatsächlich schon menschliche Füße gestanden. Und vielleicht fragt sich jetzt der eine oder die andere: Ok, schön und gut - aber was soll man da groß erzählen können? Boden ist Boden, egal ob auf der Erde, dem Mond oder dem Mars. Am Mond ist der Boden halt grau und ohne Pflanzen und man braucht einen Raumanzug, wenn man darauf rumlaufen will. Aber was soll da eine ganze Podcastfolge füllen? Nun, so einfach ist die Sache nicht. Nehmen wir den Mond: Als in den 1960er Jahren die ersten Versuche gemacht wurden, dort zu landen - zuerst mit Raumsonden und später dann auch mit Raumkapseln aus denen Menschen aussteigen sollten - da war man sich nicht wirklich sicher, was einen dort erwartet. Man befürchtete zum Beispiel, dass das Apollo-11-Raumschiff nicht landen, sondern einfach in einer meterdicken Schicht aus lockerem Staub versinken könnte. Das klingt komisch, aber wir müssen uns nur einmal überlegen, was "Boden" eigentlich sein soll. Wenn man das genau wissen will, dann ist das eine ziemlich komplexe Angelegenheit. Auf der Erde ist da zuerst mal die Gesteinskruste des Planeten, aber als "Boden" bezeichnet man eigentlich nur die oberste Schicht dieser Kruste. Und wie die beschaffen ist, hängt ganz deutlich von den Eigenschaften des Planeten selbst ab. Lassen wir mal die Stellen beiseite, an denen die Erdoberfläche tatsächlich aus nacktem Gestein besteht; Gebirge, und so weiter. Dann ist die Beschaffenheit des restlichen Bodens, vereinfacht gesagt, durch die Anwesenheit von Leben, Wasser und Wetter geprägt. Wind und Wetter erodieren das Gestein, zerbröckeln es, Flüsse transportieren diese Stücke durch die Gegend und wir kriegen zum Beispiel Boden der aus Sand besteht. Oder wir kriegen die Art von Boden, die wir "Erde" nennen, wenn Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen darin leben und mit ihrem Stoffwechsel das Gestein langsam aber sicher zu Erdboden machen. Aber auf dem Mond gibt es kein Wetter, es gibt kein fließendes Wasser und es gibt keine Lebewesen. Wieso sollte man dort etwas anderes finden, als Gestein? Man kann ja auch schon mit kleinen Teleskopen sehen, dass dort überall Krater sind. Und in meterdicken Staubschichten kriegt man keine Krater. Aber wie ich schon gesagt habe: So einfach ist es nicht. Ja, am Mond sind Krater. Aber genau diese Krater sagen uns, dass auf dem Mond im Laufe der Zeit jede Menge Asteroiden eingeschlagen haben. Mehr noch: Wir wissen, dass der Mond keine Atmosphäre hat, so wie die Erde. Die Erdatmosphäre sorgt dafür, dass nur die sehr großen Felsbrocken aus dem All auf dem Erdboden einschlagen können. Die kleineren brechen in der Atmosphäre auseinander. Auf dem Mond findet das nicht statt; alles, was aus dem All kommt, kommt auch bis zur Mondoberfläche durch und trifft dort mit Geschwindigkeiten bis zu 25 Kilometer pro Sekunde auf. Große Asteroiden, die große Krater schlagen ebenso wie winzige interplanetare Gesteinsbrocken die nur ein paar Zentimeter oder Millimeter groß sind. Und auch die verursachen Krater. Kleine Krater, aber eben trotzdem Krater, weil nichts da ist, was sie bremmst. Und dann gibt es auch noch die kosmische Strahlung, also vor allem die geladenen Teilchen die die Sonne aus ihren äußersten Schichten hinaus ins All schleudert. Auch davor schützt uns auf der Erde die Erdatmosphäre; der Mond wird dagegen voll davon getroffen. Und auch diese kosmische Strahlung kann das Gestein der Mondoberfläche verwittern. Wir haben also den Mond, mit einer felsigen Oberfläche und ohne schützende Atmosphäre. Die Mondoberfläche ist seit 4,5 Milliarden Jahren dem Bombardement von Asteroiden und kosmischer Strahlung ausgesetzt. Was passiert mit Felsen, wenn man sie ein paar Milliarden Jahre lang mit großen und kleinen Hämmern bearbeitet? Sie werden zu Staub! Die Frage, die man sich in den 1960er Jahren gestellt hat, war die nach der Dicke dieser Staubschicht. Es war klar, dass der Mond nicht komplett mit Staub bedeckt ist; es gab auch Regionen mit festerem Gestein; voller Krater und übersäht mit riesigen Felsbrocken - das konnte man ja von der Erde aus sehen. Aber das waren genau die Gegenden, in denen man eigentlich nicht landen wollte. Man wollte eine Region in der möglichst nichts war, was die Landung behindern könnte. Und das waren genau die Ebenen, auf denen unter Umständen dicke Staubschichten ein Raumschiff verschlucken könnten. Ob das wirklich passieren würde oder nicht, hängt unter anderem auch davon ab, wie "fluffig" der Staub ist, also wie gut die Staubkörner zusammenhalten - oder eben nicht. Aber das wusste man damals nicht. Die ersten Raumsonden, die in den 1960er Jahren auf dem Mond landeten, lieferten gute Hinweise, dass die Staubschicht nur ein paar Zentimeter dick ist, aber man konnte nicht ausschließen, dass es in anderen Gegenden vielleicht anders ist. Und wenn man sich die Landestützen der Apollo-Raumschiffe ansieht, dann erkennt man auch, dass man diese Gefahr nicht ganz abgeschrieben hatte. Die Landebeine hatten unten große Scheiben montiert mit einem Durchmesser von jeweils fast einem Meter. Ihr Zweck: Zu verhindern, dass die Landefähre zu sehr in der Staubschicht einsinkt. Ist sie dann aber ja nicht. Wir wissen heute, dass die Staubschicht auf dem Mond tatsächlich nur ein paar Zentimeter dick ist. Beziehungsweise ist sie durchaus deutlich dicker, so wie man es nach Milliarden von Jahren an mechanischer Einwirkung erwarten würde. Aber man sinkt eben nur ein paar Zentimeter ein. Und es wird langsam Zeit, diese Staubschicht bei ihrem korrekten Namen zu nennen: Regolith. Der Regolith auf dem Mond war aber auch nach der erfolgreichen Landung nicht unproblematisch. Man war natürlich zuerst einmal wissenschaftlich daran interessiert und tatsächlich bestand einer der ersten Aktionen, die Neil Armstrong nach seinem Ausstieg aus der Landefähre durchgeführt hat, darin, ein bisschen Mondstaub in einen Beutel zu füllen und in seiner Tasche zu verstauen. Selbst wenn man jetzt aus irgendwelchen Gründen sofort wieder starten würde müssen, hätte man zumindest irgendwas vom Mond mitgebracht. Am Ende hat man ja sehr viel mehr zur Erde transportiert; nicht nur Felsbrocken sondern auch Staub. Zum Teil hat man den Staub absichtlich gesammelt, zum Teil aber unabsichtlich mitgenommen. Wenn man sich die Bilder der Apollo-Astronauten ansieht, dann erkennt man deutlich, wie schmutzig ihre weißen Raumanzüge sind. Das liegt daran, dass der feine Regolith elektrostatisch geladen ist und deswegen extrem gut an der Kleidung haftet. Deswegen wissen wir auch, wie Mondstaub riecht: Als sich die Astronauten nach ihrem Einsatz umgezogen haben, konnten sie den Geruch an ihren Raumanzügen feststellen und waren einhellig der Meinung, es würde nach abgebrannten Schwarzpulver riechen, also ein wenig so wie nach einem Feuerwerk. Staub, der überall haften bleibt ist allerdings auch ein Problem; nicht nur wenn man hier auf der Erde eine saubere Wohnung haben will. Im Weltraum kann es wirklich schwierig werden, zum Beispiel weil helle Oberfläche durch den Staub dunkel werden, wodurch sie sich dann stärker aufheizen, als sie es tun sollten. Die Staubkörner werden auch nicht durch Wind und Wetter abgeschliffen und sind zum Teil recht kantig, und deswegen besonders gut darin, Oberflächen und andere Komponenten durch Abrieb zu schädigen. Ebenso wie die Lungen und den Rest des Körpers der Menschen, die diesen Staub einatmen. Das ist bei Mondstaub noch gefährlicher als bei irdischem Staub. Eben weil die Körnchen so kantig sind, haben sie eine größere Oberfläche als runde Staubkörner und können deswegen besser chemisch reagieren. Die gesundheitlichen Folgen sind also tendenziell größer als bei Staub von der Erde. Neben diesen negativen Auswirkungen ist der Mondstaub aber auch etwas, mit dem wir uns auseinander setzen können beziehungsweise müssen, wenn wir in Zukunft vielleicht dauerhafte Siedlungen auf dem Mond errichten wollen. Dafür brauchen wir Baumaterial und es wäre besser, wir finden es vor Ort als das wir es von der Erde ins All fliegen müssen. Ein Vorschlag ist "Mondbeton" oder "Lunarcrete" bzw. "Mooncrete, so wie Beton auf der Erde, nur mit Regolith. Entsprechende Experimente wurden mit - sehr geringen Mengen - an echtem Mondstaub gemacht und waren recht erfolgreich. Dieses Material ist hitzbeständig und kann die Temperaturextreme auf dem Mond aushalten; es kann die radioaktive Strahlung aus dem Weltall abwehren - ist aber nicht luftdicht. Ob wir in Zukunft wirklich in Häusern aus Mondbeton wohnen, wird sich erst zeigen müssen. Aber wenn, dann wollen wir auf dem Mond vielleicht auch Pflanzen züchten. Das geht in irdischem Boden vergleichsweise einfach, weil die Mikroorganismen ihn ausreichend mit Nährstoffen angereichert haben. Beim Mondstaub muss man die extra hinzufügen, aber wenn man das macht, dann können dort tatsächlich Pflanzen wachsen, wie ein Experiment 2022 erstmals gezeigt hat. Es gäbe noch viel mehr über den Boden des Mondes zu erzählen und noch viel mehr über den Boden des Mars. Dort waren zwar noch keine Menschen unterwegs, aber das kommt ja vielleicht noch. Auch dort ist alles voll mit Regolith, aus fast den selben Gründen wie beim Mond. Wir wissen, dass wir nicht darin versinken würden. Aber wenn wir irgendwann dauerhaft auf dem Mars leben wollen, dann müssen wir auch hier überlegen, wie wir aus dem Regolith einen echten Erdboden machen können, der Pflanzen ernähert und dort wachsen lässt. Die Sterne sind wichtig. Aber der Boden eben auch. Im Sinne von Stephen Hawking beende ich diese Folge also mit: "Erinnert euch daran, nach oben zu den Sternen zu blicken – und auf den Boden über euren Füßen".

15. Sternengeschichten Folge 564: Ariane 5 - Die europäische Rakete
    15.09., 07:0015.09.2023, 07:0000:11:51

    trois – deux - top Sternengeschichten Folge 564: Ariane 5 - Die europäische Rakete In der Nacht von 5. auf 6. Juli 2023 gab es vermutlich jede Menge Jubel beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Die Ariane-5-Rakete, die den Kommunikationssatelliten "Heinrich Hertz" ins Weltall bringen sollte, hob pünktlich um Mitternacht ab. Der Start verlief ohne Probleme und der Satellit konnte seinen Weg in eine geostationäre Umlaufbahn antreten. Es war ein besonderer Start - nicht wegen des Kommunikationssatelliten (obwohl das DLR ihn vermutlich sehr besonders findet, immerhin sollen damit einige neue Techniken der Kommunikation im und mit dem Weltraum getestet werden). Es war der letzte Start der Ariane 5, einer der erfolgreichsten und zuverlässigsten Raketen, die Europa je gebaut hat. 27 Jahre früher war die Stimmung am Raketenstartplatz nicht ganz so gelöst. Ganz im Gegenteil, man war ziemlich am Boden zerstört, genau so wie die Ariane-5-Rakete, die am 4. Juni 1996 eigentlich das erste Mal ins Weltall fliegen sollte. Der Ariane-Flug V88 sollte vier Cluster-Satelliten ins Weltall bringen, die von der europäischen Weltraumagentur ESA und der NASA gebaut wurden, um das Magnetfeld der Erde zu untersuchen. Die Rakete schaffte es aber nicht annähernd in den Weltraum; knapp 40 Sekunden nach dem Start began sie, auseinander zu brechen und wurde schließlich gesprengt. Sie war vom Kurs abgewichen und der Grund dafür waren Fehler in der Software, die den Flug steuern sollte. Das war ein großer Rückschlag, den man hatte große Hoffnungen in diese neue Rakete gesetzt. Eigentlich ein ziemlich schlechtes Vorzeichen, und glücklicherweise absolut nicht repräsentativ dafür, wie die Ariane 5 in den kommenden Jahrzehnten gearbeitet hat. Schauen wir zuerst aber noch ein wenig in die Vergangenheit. Die ersten Länder, die Raketen gebaut haben, die Satelliten und später auch Menschen ins All bringen konnten, waren die USA und die Sowjetunion. Europa und damals vor allem Frankreich wollten aber verständlicherweise einen eigenen Zugang zum All haben; unabhängig von den beiden Supermächten. 1962 wurde deswegen die European Launcher Development Organisation (ELDO) gegründet, um genau dieses Ziel durch eine Entwicklung einer eigenen Rakete zu erreichen. Gründungsmitglieder der ELDO waren Deutschland, Belgien, Frankreich, das vereinigte Königreich, Italien, die Niederlande und Australien. Ja, Australien gehört nicht zu Europa, aber dort gab es einen Startplatz für Raketen, den man verwenden wollte. Die Rakete, die man dort ins All schicken wollte, trug den passenden Namen "Europa", hat es aber nie geschafft, den Weltraum zu erreichen. Alle Teststarts von Europa 1 und Europa 2 (insgesamt sowieso nur vier, die zwischen 1964 und 1971 stattgefunden haben) sind gescheitert, aber das ganze Projekt war von Anfang an eher wenig erfolgreich. Italien hat schon 1969 aufgehört, die Beiträge zu zahlen; 1973 haben auch Deutschland, Frankreich und Großbritannien aufgehört, zu zahlen. 1973 hat man die ELDO komplett aufgelöst; den Job eine funktionierende Rakete zu bauen, hatte von da an die European Space Research Organisation (ESRO), eine weitere europäische Weltraumorganisation aus Europa, die vor allem Satelliten gebaut hat, die von den USA ins All gebracht wurden. Aus der ESRO ist 1975 die heute noch bestehenden Europäische Weltraumagentur ESA geworden; eine eigene Rakete hatte Europa aber immer noch nicht. Insbesondere Frankreich wollte so eine Rakete aber unbedingt und auf Anregung von Frankreich wurde das Ariane-Programm ins Leben gerufen. Die dabei entwickelte Rakete trug den Namen Ariane, der französische Name der griechischen Fruchtbarkeitsgöttin Ariadne. Diese Rakete war erfolgreicher als die Europa-Rakete; der erste Start der Ariane erfolgte am 24. Dezember 1979 und war erfolgreich. Wenig später wurde die multinationale Firma Arianespace gegründet, die den Betrieb und die Vermarktung der Raketen übernehmen sollte; etwas, was eine Organisation wie die ESA nicht so gut kann. Die ganzen wirtschaftlichen Details will ich jetzt nicht erklären, aber kurz gesagt: Arianespace ist dafür zuständig dass die Raketen gebaut werden und kümmert sich um die Kommerzialisierung; bietet also Transportkapazitäten für alle möglichen Satelliten an. Die ESA ist der Hauptvertragspartner von Arianespace und beauftragt den Bau der Raketen. Auf das Modell Ariane-1 sind - wenig überraschend die Modelle Ariane 2, Ariane 3 und Ariane 4 gefolgt. Neben diversen kommerziellen und militärischen Kommunikationssatelliten haben diese Raketen auch immer wieder wissenschaftliche Instrumente ins All gebracht. Am 2. Juli 1985 ist zum Beispiel die Sonde Giotto gestartet worden, die den Halleyschen Kometen besucht hat. Insgesamt gab es aber nur 11 Starts der Ariane 1, nur 6 der Ariane 2 und ebenfalls 11 der Ariane 3 Rakete. Die Ariane 4 dagegen war wesentlich langlebiger. Zwischen 1999 und 2003 gab es 116 Starts von denen 113 erfolgreich waren. Zu den bedeutenen wissenschaftlichen Instrumenten die damit ins All geflogen sind, gehören zum Beispiel der Hipparcos-Satellit, von dem ich in Folge 87 mehr erzählt habe und das Infrarot-Weltraumteleskop ISO. Aber auch die erfolgreiche Ariane 4 war, vereinfacht gesagt, nur eine Verbesserung der Vorläufermodelle. Eine richtig neue Rakete sollte erst die Ariane 5 werden. Man wollte sehr viel mehr Nutzlast ins All bringen können und das bei sehr viel geringeren Kosten. Mittlerweile waren die Kommunikationssatelliten deutlich größer und schwerer geworden und wenn man im Geschäft bleiben wollte, dann brauchte Europa ein eigene Schwerlastrakete. Außerdem wollte man den Raumgleiter "Hermes" ins All bringen können. Das wäre ein Raumschiff gewesen, das ähnlich wie das Space Shuttle mit einer Rakete startet, aber von alleine landen kann. Es sollte bis zu drei Menschen ins All bringen und ich sage deswegen "wäre" und "sollte", weil das Hermes-Projekt am Ende nie umgesetzt worden ist. Die neue Schwerlastrakete Ariane 5 aber sehr wohl! Ohne auf sämtliche Details des Raketenbaus einzugehen, besteht diese Rakete aus einer großen Hauptstufe und zwei zusätzlichen Feststoffboostern. Diese Komponenten geben der Ariane 5 auch ihr typisches Aussehen: In der Mitte die klassische Rakete und auf der Seite "kleben" noch zwei kleinere Raketen dran, vereinfacht gesagt. Wenn die Ariane 5 startet, dann zündet zuerst nur das Haupttriebwerk. Die Hauptstufe ist knapp 30 Meter hoch (die gesamte Rakete übrigens knapp 55 Meter), mit einem Durchmesser von 5,4 Metern. Es passen fast 180 Tonnen Treibstoff hinein und die müssen auch drin sein, denn das Material aus dem sie besteht ist so dünn und leicht, dass die Hauptstufe unter ihrem eigenen Gewicht kollabieren würde, wenn sie nicht vom Treibstoff stabilisiert wird. Wenn die Hauptstufe korrekt zündet und alles perfekt läuft, werden ein paar Sekunden später die Booster gezündet. In jeden von ihnen passen 270 Tonnen Treibstoff, also ingesamt deutlich mehr als in der Hauptstufe. Die Booster sind es deswegen auch, die so gut wie den gesamten Schub beim Start liefern; erst wenn sie ausgebrannt sind - circa 2 Minuten nach dem Start - werden sie abgeworfen und das Haupttriebwerk übernimmt den Rest des Fluges. Im Laufe der Zeit sind verschiedene Versionen der Ariane 5 gebaut wurden. Die, die 1996 beim ersten Start überhaupt gleich explodiert ist, war eine Ariane 5G und es war gleichzeitig auch der letzte Fehlschlag. Bei zwei weiteren Missionen wurde nicht die nötige Höhe erreicht um die Kommunikationssatelliten optimal einzusetzen. Aber die restlichen Flüge sind erfolgreich verlaufen. Die verbesserte Ariane 5G+ flog im Jahr 2004 zwar nur dreimal, aber dreimal erfolgreich. Zwischen 2005 und 2009 gab es 6 fehlerfreie Flüge der Ariane 5GS, die im Vergleich zu den beiden Vorgängermodellen eine höhere maximale Nutzlast ins All bringen konnte. Die Ariane 5ES, die zwischen 2008 und 2018 8 mal erfolgreich gestartet ist, konnte die Nutzlast nochmal erhöhen. Am häufigsten eingesetzt wurde aber die Ariane 5 ECA. Ihr erster Start war am 11. Dezember 2002 und auch das war ein Fehlschlag. Die Rakete ist abgestürzt und es war das letzte Mal, dass eine Ariane-5-Rakete explodiert ist. Das wusste man damals aber noch nicht, deswegen hat man die Entwicklung der leistungsstarken ECA ein wenig pausiert und sich alles nochmal angesehen. Was dazu geführt hat, dass eine der großen wissenschaftlichen Missionen der ESA ebenfalls verschoben werden musste. Die Raumsonde Rosetta, die auf einem Kometen landen sollte, hätte eigentlich schon am 13. Januar 2003 mit einer ECA starten sollen, konnte aber erst am 4. März 2004 mit einem anderen Raketentyp fliegen und musste deswegen auch einen anderen Kometen ansteuern als ursprünglich geplant. Die restlichen Flüge der ECA - insgesamt waren es 82 - verliefen dann aber alle erfolgreich, nur einmal konnten zwei Kommunikationssatelliten nicht exakt an den gewünschten Ort gebracht werden. Bis zum 5. Juli 2023 sind von der Ariane 5 ECA jede Menge Satelliten ins All gebracht und vor allem auch jede Menge wissenschaftliche Instrumente. Zum Beispiel das Weltraumteleskop Herschel und Planck, die Sonde zur Messung der kosmischen Hintergrundstrahlung, die 2009 gestartet wurden. Oder Bepi-Columbo, die Raumsonde zur Erforschung des Merkus, die 2018 losgeflogen ist. Und natürlich das James-Webb-Weltraumteleskop, das am 25. Dezember 2021 von einer Ariane 5 ECA erfolgreich ins All gebracht wurde. Dieser Flug war sogar so erfolgreich und das Teleskop wurde so exakt in den Weltraum gebracht, dass man sich jede Menge Treibstoff gespart hat und die Missionsdauer des Teleskops sogar verdoppeln konnte. Der vorletzte Flug der Ariane 5 hat die Raumsonde JUICE auf den Weg zur Erforschung der Jupitermonde gebracht, bevor dann der Kommunikationssatellit Heinrich Hertz den letzten Flug begleitet hat. Die Ariane 5 war ein höchst erfolgreiche und zuverlässige Rakete. Und sie wird nicht die letzte Ariane gewesen sein, die ins All geflogen ist. Immerhin gibt es noch jede Menge Zahlen hinter der 5.

16. Sternengeschichten Folge 563: Miranda, der seltsame Mond des Uranus
    08.09., 07:0008.09.2023, 07:0000:12:40

    Blick von der höchsten Klippe des Sonnensystems Sternengeschichten Folge 563: Miranda, der seltsame Mond des Uranus Das Sonnensystem ist voller Welten. Von der Erde aus sehen wir davon leider entweder gar nichts oder höchstens ein paar Lichtpunkte am Himmel. Und die Welt um die es heute geht, ist ohne optische Hilfsmittel komplett unsichtbar für uns. Sie befindet sich bei Uranus, den man zwar theoretisch mit freiem Auge sehen könnte, aber in der Praxis eigentlich so gut wie nie ohne optische Hilfsmittel sehen kann. Der ferne Planet wird von einem Haufen Monde umkreist, von denen ich in Folge 409 der Sternengeschichten schon erzählt habe. Heute geht es aber nur um einen dieser Monde, nämlich Miranda. Sein Durchmesser beträgt nur circa 470 Kilometer und so ein kleiner Himmelskörper ist in der enormen Entfernung von der Erde natürlich nicht mit freiem Auge zu sehen. Es wäre aber cool, wenn man es könnte. Denn Miranda ist ein höchst seltsames Objekt. Der Mond sieht komplett durcheinander aus; irgendwie zusammengestückelt, so als wären da ein Haufen unterschiedlichster Felsbrocken wahllos ineinander gekracht. In der Mitte eine Region, die tatsächlich ein bisschen so aussieht wie wir es von unserem Erdmond kennen; darunter aber eine komische rechteckige Struktur mit hellen Gräben; am Rand lange, dunkle Furchen die sich über den halben Monbd ziehen und darunter sieht es so aus, als wäre ein kleines Stück aus Miranda herausgebrochen. So eine komplexe Oberfläche würde man sich bei so einem winzigen Objekt wie Miranda definitiv nicht erwarten. Aber da ist dieser Mond nunmal, knapp 130.000 Kilometer von Uranus entfernt auf einer kreisförmigen Umlaufbahn, die ihn alle 1,4 Tage einmal um den fernen Eisriesen-Planet bringt. Von seiner Existenz wissen wir seit dem 16. Februar 1948 als der Astronom Gerard Kuiper ihn mit dem Teleskop der McDonald-Sternwarte in Texas entdeckt hat. Miranda befindet sich außerhalb des Ringsystems von Uranus auf einer, wie gesagt, fast perfekt kreisförmigen Bahn. Diese Bahn ist aber um mehr als 4 Grad gegenüber der Äquatorebene von Uranus geneigt und das ist außergewöhnlich. Was das zu bedeuten hat, schauen wir uns später noch genauer an. Bleiben wir zuerst noch kurz bei Uranus selbst. Über diesen Planeten gäbe es auch jede Menge zu erzählen; für diese Geschichte hier ist aber die Art und Weise interessant, wie Uranus um die Sonne kreist. Das tut er mit einer Umlaufzeit von knapp 84 Jahren. Die Achse, um die Uranus selbst alle gut 17 Stunden rotiert ist aber um 97 Grad gegenüber der Ebene geneigt, in der er sich um die Sonne bewegt. Oder anders gesagt: Uranus "rollt" quasi um die Sonne. Ein halbes Uranus-Jahr lang ist sein Nordpol fast direkt auf die die Sonne gerichtet; die andere Hälfte zeigt der Südpol zur Sonne. Das bedeutet, dass eine Hälfte des Uranus 42 Jahre lang dunkel ist, worauf dann ein 42 Jahre langer heller "Tag" folgt (ein bisschen so wie bei den Polartagen und Polarnächten in Arktis und Antarktis auf der Erde). Und was für Uranus gilt, gilt auch für Miranda, der den Planeten ja nahezu in dessen Äquatoreben umkreist. 42 Jahre lang ist die eine Hälfte des Mondes hell und die andere dunkel und dann ist es 42 Jahre lang umgekehrt. Das ist aber bei weitem noch nicht alles, was Miranda so außergewöhnlich macht. Schauen wir uns an, was es dort alles zu sehen gibt. Zum Beispiel die Coronae. Das ist lateinisch für Krone beziehungsweise Kranz und genau so sehen die Dinger auch aus: runde oder ovale Strukturen, die keine Krater sind. Wir kennen so etwas von der Venus: Dort entstehen die Coronae, wenn Magma aus dem Planeteninneren aufsteigt und dabei die Kruste nach oben drückt. Dann bricht die Kruste auf und das geschmolzene Material fließt an den Rändern nach oben. Die Struktur die dabei entsteht ist das, was wir heute Corona nennen. Bei einem heißen Planeten wie der Venus ist das plausibel. Aber nicht bei einem winzigen Mond wie Miranda, der noch dazu eiskalt ist. Die mittlere Dichte von Miranda liegt nur wenig über einem Gramm pro Kubikzentimeter, was bedeutet, das er fast vollständig aus Wassereis bestehen muss. Fast 80 Prozent des Mondes sind Eis, der Rest sind ein bisschen Gestein und gefrorene Gase wie Methan. Mit heißem Magma ist im Inneren von Miranda eher nicht zu rechnen. Aber wir kommen später auf dieses Thema und die Entstehung der Coronae auf Miranda zurück. Schauen wir uns zuerst eine davon etwas genauer an: Inverness Corona. Auf einem Bild von Miranda ist sie leicht zu erkennen, denn sie ist fast schon rechteckig statt oval oder kreisförmig. Es handelt sich um eine gewaltige Senke in dem sie umgebenden Hochland, mit einer Ausdehnung von mehr als 230 Kilometer. Man erkennt jede Menge Furchen und deutliche Helligkeitsunterschiede in der Oberfläche. Allgemein ist Miranda ein eher heller Himmelskörper. Er reflektiert im Mittel gut 32 Prozent des einfallenden Sonnenlichts, mehr als doppelt so viel wie der Erdmond reflektiert. Innerhalb von Inverness Corona variiert die reflektierte Lichtmenge aber zwischen 20 und 40 Prozent; sehr helle Regionen wechseln sich dort mit sehr dunklen Bereichen ab. Neben Inverness Corona befindet sich Elsinore Corona, eine noch ausgedehntere Region aus parallel verlaufenden Gräben die bis zu 320 Kilometer lang sind. Wirklich beeindruckend auf Miranda sind allerdings die Rupes. So werden die Klippen auf Miranda genannt und nirgendwo gibt es höhere als dort. Wenn man auf der Erde möglichst tief nach unten fallen will, ohne in ein Flugzeug zu steigen, dann muss man auf die Insel Baffin Island in Kanada reisen. Dort steht der Mount Thor, mit einer Steilwand, von der aus es 1250 Meter senkrecht nach unten geht (und es hat zwar nichts mit dem Thema zu tun, aber der erste, der diesen Berg bestiegen hat war der Astronom Lyman Spitzer, über den ich in Folge 362 mehr erzählt habe). Das ist aber nichts gegen die Verona Rupes auf Miranda. Von dieser Klippe geht es 20 Kilometer tief nach unten. 20 Kilometer! Würde man von Mount Thor fallen, braucht man circa 20 Sekunden bis man unten ankommt. Von der Spitze der Verona Rupes würde man mehr als 12 Minuten lang fallen. Das liegt nicht nur allein an der Höhe, sondern natürlich auch an der enorm geringen Schwerkraft die auf dem kleinen Mond herrscht. Trotzdem sollte man diesen Sprung nicht ausprobieren: Auch in der geringen Schwerkraft von Miranda erreicht man am Ende eine hohe Geschwindigkeit und würde mit gut 200 Kilometer pro Stunde am Boden der gewaltigen Klippe aufprallen. Es ist schon ein wenig überraschend: Warum finden wir die größte bekannte Klippe des Sonnensystems gerade auf diesem kleinen Uranusmond? Und wieso hat dieser Mond überhaupt so viele geologische komplexe Strukturen? Was ist da los, wie ist dieser Mond entstanden, dass er heute so aussieht, wie er aussieht? Lauter gute Fragen und leider gibt es darauf nicht ganz so viele gute Antworten. Früher dachte man, dass der Mond nach seiner Entstehung durch eine Kollision mit einem anderen Himmelskörper quasi komplett zerbrochen ist und die Bruchstücke sich dann wieder auf die chaotische Weise zusammengesetzt haben, die wir heute sehen. Das klingt prinzipiell plausibel; so etwas kann passieren - aber je genauer man sich Miranda angesehen hat, desto weniger Hinweise hat man für diese Hypothese gefunden. Heute geht man von einer anderen Situation aus. Miranda ist ja nicht der einzige Mond des Uranus; da sind noch mehr als zwei Dutzend andere. Zum Beispiel Ariel und Umbriel; beide deutlich größer als Miranda. Computersimulationen zeigen, dass Miranda nach seiner Entstehung in einer Bahnresonanz mit einem beziehungsweise beiden dieser anderen Monde befunden haben könnte. Das heißt, dass die Umlaufbahnen um Uranus der Monde in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander gestanden sind. Während Ariel einmal um den Uranus läuft, macht Miranda genau drei Umläufe: das wäre zum Beispiel eine 3:1 Resonanz. Heute ist Miranda in keiner Bahnresonanz, aber früher könnte der Mond eben in genau so einer 3:1 Resonanz mit Ariel und einer 5:3 Resonanz mit Umbriel gewesen sein. In solchen Resonanzzuständen können sich die gravitativen Wirkungen der Monde aufeinander verstärken, weil sie eben nach regelmäßigen Zeiten die gleichen relativen Abstände haben wie zuvor. Ariel beziehungsweise Umbriel haben also - vereinfacht gesagt - immer wieder mit ihrer Gravitation an Miranda geschubst und das hat Konsequenzen. Zuerst wurde die Umlaufbahn von Miranda dadurch exzentrisch, ist also stark von einer Kreisbahn abgewichen. Das hat die Gezeitenwirkungen verstärkt, die Uranus auf Miranda ausübt und diese starke Gezeitenkraft hat den Mond verformt und dadurch aufgeheizt. Wärmeres Wassereis aus seinem Inneren konnte an die Oberfläche steigen, so wie geschmolzenes Gestein im Inneren der Erde nach oben steigt. Dadurch können auch auf Miranda tektonische Prozesse ablaufen, die dann zum Beispiel die Coronae entstehen lassen; die Gebirge auffalten, die Klippen bilden, und so weiter. Die Resonanz hat aber nicht ewig gedauert; irgendwann war die Bahn von Miranda so weit gestört, dass sie nicht mehr in Resonanz mit Ariel oder Umbriel war. Ich will nicht auf die ganzen himmelsmechanischen Details eingehen, aber am Ende führt das dazu, dass die Bahn wieder sehr kreisförmig wird, aber die Bahnneigung sich erhöht, genau so wie wir es heute beobachten. Womit wir beim letzten Problem wären, was Miranda angeht. Wenn ich sage, "wie wir es heute beobachten", dann ist damit eigentlich gemeint: Wie die Raumsonde Voyager 2 es im Jahr 1986 beobachtet hat, als sie an Uranus vorbei geflogen ist und dabei auch ein paar Bilder von Miranda machen konnte. Dass die Sonde gerade an Miranda vorbei geflogen ist - in einem Abstand von knapp 30.000 Kilometer war reiner Zufall; Voyager 2 war auf dem Weg zum Neptun und das war eben die Bahn, die für diesen Flug nötig war. Damals hat niemand damit gerechnet, dass dieser kleine Mond so ein extrem spannendes Objekt sein könnte. Aber das zeigt eben auch wieder, dass man NIE genau sagen kann, was man finden wird, bevor man nicht nachsieht. Wer weiß, was die anderen Monde des Uranus noch für unerwartete Eigenschaften zeigen. Oder die Monde des Neptun; des Jupiters, des Saturns und all die anderen Kometen, Asteroiden und restlichen Himmelskörper, die wir noch gar nicht oder nur extrem lückenhaft im Detail beobachtet haben. Und auch bei Miranda wäre noch viel zu beobachten. All das, was ich bis jetzt erzählt habe, von Inverness Corona, von den Verona Rupes, und so weiter, spielt sich nur auf einer Hälfte des Mondes ab. Was auf der anderen Hälfte noch alles zu sehen wäre, wissen wir nicht. Denn die hat Voyager 2 nicht fotografiert. Vielleicht ist Miranda ja noch viel außergewöhnlicher als wir bisher glauben!

17. Sternengeschichten Folge 562: Die ursprüngliche Massefunktion
    01.09., 07:0001.09.2023, 07:0000:11:22

    Weißt du wieviel Sternlein wiegen? Sternengeschichten Folge 562: Die ursprüngliche Massefunktion Es gibt viele offene Fragen in der Astronomie. Zum Beispiel wenn es um die Natur der dunklen Materie geht oder die der dunklen Energie. Wir wissen nicht, was im Inneren von schwarzen Löchern wirklich passiert. Und wir haben keine Ahnung, was vor dem Urknall war. Bei solchen Fragen muss man auch nicht viel erklären um zu verstehen, warum es sich lohnen würde, eine Antwort darauf zu haben. Es gibt aber auch ungelöste Probleme, die auf den ersten Blick deutlich unspektakulärer aussehen - auf den zweiten Blick aber von enormer Bedeutung sind. "Wie hat das alles angefangen?" ist eine der Fragen, die sich vermutlich alle Menschen irgendwann mal gestellt haben. Religion, Philosophie und mittlerweile auch die Naturwissenschaft versuchen sich an Antworten und das ist gut so. Aber wer hat sich schon mal die Frage nach der "ursprünglichen Massefunktion" gestellt? Vermutlich niemand außerhalb der Astronomie und weder Philosophie noch Religion scheinen eine Meinung dazu zu haben. Und auch wenn der Begriff ein wenig sperrig klingt, lohnt es sich, wenig genauer hinzusehen. Es geht vielleicht nicht um den fundamentalen Anfang von Allem und die ultimative Antwort auf das Leben, das Universum und den ganzen Rest. Aber es geht AUCH um Anfänge und es geht vor allem um den Weg, um an verlässliche Antworten auf Fragen zu kommen. Bei der ursprünglichen Massefunktion, die in der Fachsprache Englisch auch die "Initial Mass Function" heißt und deswegen oft mit "IMF" abgekürzt wird, geht es um Sterne. Ich habe schon oft genug erzählt, wie Sterne entstehen und will das hier nicht im Detail wiederholen. Auf jeden Fall aber fängt alles mit einer Wolke aus Gas an, die unter ihrem eigenen Gewicht kollabiert, bis die Gasmassen am Ende so dicht zusammengepresst sind, dass in ihrem Inneren die Kernfusion einsetzen kann und ein Stern entstanden ist. Die Details sind bekanntlich deutlich komplizierter aber es gibt einen Punkt, den wir uns auf jeden Fall genauer ansehen müssen. Die simple Erklärung "Eine Gaswolke kollabiert und es entsteht ein Stern" ist insofern falsch, als dass aus einer Gaswolke nicht EIN Stern entsteht. Die kosmischen Wolken aus denen die Sterne entstehen, sind enorm groß. Sie können hunderte Lichtjahre groß sein und die millionfache Masse der Sonne haben. Wenn so eine Wolke in sich zusammenfällt, dann entsteht daraus nicht ein Stern, sondern hunderte bis tausende auf einmal. Wir wissen außerdem, dass Sterne gibt, die sehr viel weniger Masse haben als unsere Sonne. Und Sterne, die sehr viel mehr Masse haben. Wie viel Masse ein Stern hat, hängt selbstverständlich von seiner Entstehung ab. Wenn eine große Gaswolke kollabiert, dann fragmentiert sie dabei auch. Das soll heißen: Die ganze Masse der Wolke fällt nicht auf einen Punkt zu; fällt nicht in ein einziges Zentrum zusammen. Sondern es bilden sich darin jede Menge Klumpen, die alle für sich in sich zusammenfallen bis eben ein ganzer Haufen Sterne entstanden sind. Sterne, deren Masse davon abhängt, wie groß der jeweilige Klumpen war, aus dem sie sich gebildet haben. Und die Frage um die es jetzt geht lautet: Wenn so eine Gaswolke kollabiert, wie viele Sterne mit welcher Masse werden dabei gebildet? Die Beziehung, die das angibt; also die Anzahl der Sterne innerhalb eines bestimmten Massebereichs: Das ist die ursprüngliche Massefunktion. Mit so einer Beziehung kann man dann zum Beispiel berechnen, dass so und so viele Sterne die doppelte Sonnenmasse habe; so und so viele Sterne die halbe Sonnenmasse, und so weiter. Nur: Wie findet man diese Funktion? Der erste, der das versucht hat, war der Astronom Edwin Salpeter. In Österreich geboren, dann nach dem Anschluss Österreichs ans Deutsche Reich nach Australien geflohen und später nach Amerika ausgewandert, hat er sich in seiner wissenschaftlichen Arbeit mit Quantenmechanik und der Entwicklung von Sternen beschäftigt. Und 1955 die erste Ursprüngliche Massenfunktion aufgestellt. Sein Ansatz war empirisch, das heißt, er hat probiert das Problem durch Beobachtungen zu lösen. Man kann ja einfach die Sterne beobachten, die da sind; ihre Massen bestimmen und dann schauen, wie viele Sterne mit bestimmten Massen es gibt. Dann sucht man eine mathematische Funktion, die diesen Zusammenhang beschreibt und: Fertig! Das klingt einfach, ist es aber natürlich nicht. Damit das wirklich funktioniert, müsste man ALLE Sterne beobachten die es gibt; idealerweise müsste man über alle Sterne Bescheid wissen, die es jemals gegeben hat. Das geht nicht und das wusste Salpeter auch. Aber irgendwo muss man ja anfangen, also hat er die diversen Beobachtungsdaten zusammengetragen und eine entsprechende Funktion aufgestellt. Aus mathematischer Sicht war diese Formel recht simpel, wenn man wissen will, wie viele Sterne einer bestimmten Masse es gibt, muss man einfach den Wert dieser Masse nehmen und das dann hoch -2,35 nehmen. Aber auf die mathematischen Details kommt es gar nicht an, sondern auf die Tatsache, dass es sehr überraschend wäre, wenn man so etwas die ursprüngliche Massefunktion durch so ein simples Potenzgesetz beschreiben könnte. Der Kollaps einer Gaswolke ist ein höchst chaotischer Prozess, der von vielen Faktoren abhängt. Von den Eigenschaften der Atome selbst bis hin zu externen Einflüssen wie der Strahlung von Sternen in der Umgebung, und so weiter. Aber wie gesagt: Irgendwo muss man mal anfangen und eine simple Näherung ist besser als gar nichts. Und besser als eine simple Näherung ist natürlich eine genauere Näherung. Dazu braucht man mehr Beobachtungsdaten und da wird es schon wieder schwierig. Große Sterne, mit viel Masse, leuchten hell und heiß und sind daher sehr gut zu beobachten, auch wenn sie weit entfernt sind. Sterne mit geringer Masse, zum Beispiel rote Zwergsterne, sind logischerweise weniger heiß, weniger hell und damit auch schlechter zu sehen. Der sonnennächste Stern - Proxima Centauri - ist zum Beispiel genau so ein roter Zwerg und wir haben ihn erst 1917 entdeckt, wie ich in Folge 114 der Sternengeschichten erzählt habe. Wir wissen außerdem, ganz unabhängig von der ursprünglichen Massefunktion, dass es sehr viel mehr kleine Sterne gibt als große Sterne. Ungefähr drei Viertel aller Sterne im Universum sind rote Zwergsterne; Sterne von ungefähr der Masse unserer Sonne sind sehr viel seltener und machen nur circa 6 Prozent aller Sterne aus. Salpeter hatte sich damals bei seiner Arbeit auf die sonnenähnlichen Sterne konzentriert, die leichter zu beobachten sind als die leuchtschwachen roten Zwerge. Aber wenn man allgemeine Prinzipien über alle Sterne aus einer kleinen, nicht repräsentativen Untergruppe ableiten will, schafft das eben Probleme. Salpeters Ansatz ist im Laufe der Zeit verbessert worden, mit immer besseren Beobachtungsdaten. Aus der simplen mathematischen Formel sind komplexere Formeln geworden, bei der man verschiedene mathematische Gleichungen verwenden muss, je nachdem ob man es mit kleinen, mittleren oder großen Sternen zu tun hat. Aber das fundamentale Problem bleibt: Wir haben zu wenig Daten, sowohl was die sehr großen als auch die sehr kleinen Sterne angeht. Große Sterne mit viel Masse sind sehr heiß und deswegen läuft die Kernfusion dort sehr schnell ab. Sie haben ihren Treibstoff schnell aufgebraucht; explodieren bei Supernovas und deswegen sehen wir nicht so viele davon. Kleine Sterne wären zahlreich vorhanden, sind aber schwer zu beobachten. Uns fehlen also die Daten, um eine verlässliche ursprüngliche Massenfunktion aufzustellen. Und wir haben auch keine Theorie, die so exakt beschreiben kann, was beim chaotischen Kollaps einer Gaswolke passiert, um auf diesem Weg eine Massenfunktion ableiten zu können. Dazu kommen noch ein paar grundlegendere Probleme: Wer sagt denn, dass es so eine Funktion überhaupt geben muss? Also es gibt sie natürlich in dem Sinn, als dass man die Massenverteilung einer Sternenpopulation immer mit einer mathematischen Formel beschreiben kann. Aber es wäre eigentlich höchst überraschend, wenn es eine "universale" Funktion geben würde, die immer und überall für alle Arten der Sternentstehung gilt. Die Bedingungen die in der Milchstraße für die Sternentstehung herrschen sind anders, als in anderen Galaxien. Und die Bedingungen die JETZT in der Milchstraße herrschen, sind anders, als sie vor ein paar Milliarden Jahren waren. Selbst innerhalb der Milchstraße gibt es unterschiedlichste Sternentstehungsregionen mit unterschiedlichen Bedingungen. Wenn überhaupt, dann müsste eine ursprüngliche Massefunktion jede Menge Parameter haben, mit der man sie an die verschiedenen Orte und Zeiten anpassen kann, für die sie verwendet werden soll. So oder so brauchen wir in der Astronomie ein möglichst gutes Verständnis über die Entstehung der Sterne. Denn davon hängt alles andere ab! Wenn wir ein paar der fundamentalen Fragen beantworten wollen, die ich zu Beginn gestellt habe; Fragen über dunkle Materie, dunkle Energie, den Urknall, und so weiter: Dann können wir auf naturwissenschaftliche Weise nur dann Antworten finden, wenn diese auf Beobachtungsdaten basieren. Und all diese Beobachtungen haben auf die eine oder andere Art mit Sternen zu tun. Beziehungsweise: Mit dem Licht der Sterne. In der Astronomie können wir, mit wenigen Ausnahmen, NUR das Licht der Sterne beobachten und müssen daraus alles andere ableiten. Eigenschaften wie das Alter der Sterne, ihre Temperatur oder eben ihre Masse sind einer direkten Beobachtung nicht zugänglich. Wir müssen das Verhalten von Sternen so gut wie nur irgendwie möglich verstehen, wenn wir solche Eigenschaften indirekt aus der Beobachtung des Lichts bestimmen wollen. Und zum Verhalten von Sternen gehört zuallerst natürlich auch ihre Entstehung und damit das, was durch eine ursprüngliche Massenfunktion beschrieben wird. Und erst wenn wir ausreichend viele Eigenschaften von ausreichend vielen Sternen bestimmt haben, können wir diese Daten nutzen, um damit zum Beispiel die Dynamik einer Galaxie zu untersuchen. Die unser wiederum Information über die dunkle Materie liefern kann. Und so weiter: Egal ob es um den Urknall geht, um erdähnliche Exoplaneten oder was auch immer sonst wir über das Universum wissen wollen: Wir müssen die Sterne verstehen, wenn wir Antworten haben wollen. Und deswegen ist Suche nach der ursprünglichen Massefunktion so wichtig.

18. Sternengeschichten Folge 561: Die Entstehung des Universums aus dem Nichts
    25.08., 07:0025.08.2023, 07:0000:15:05

    Warum gibt es etwas und nicht Nichts? Sternengeschichten Folge 561: Die Entstehung des Universums aus dem Nichts "Das Universum ist eines der Dinge, die von Zeit zu Zeit einfach passieren". Je nachdem, wie lange man über diesen Satz nachdenkt, ist er entweder eine flapsige Bemerkung oder eine sehr tiefgründige Aussage. Tatsächlich stammt der Satz aus einer wissenschaftlichen Arbeit, die im Jahr 1973 veröffentlicht worden ist und zwar von Edward Tryon. Ein Name, den kaum jemand kennt; selbst innerhalb der Wissenschaft nicht und das obwohl Tryon der erste war, der sich ernsthaft wissenschaftliche Gedanken über die Entstehung des Universums gemacht hat. Bevor wir aber zu Tryon kommen und zu seiner Arbeit, müssen wir zuerst ein paar mögliche Missverständnisse aus dem Weg schaffen. Denn vielleicht denkt jetzt der eine oder die andere: Moment mal, die Urknalltheorie ist doch viel älter als 1973! Das stimmt, aber das, was landläufig als "Urknalltheorie" bekannt ist und wissenschaftlich korrekt als Lambda-CDM-Modell bezeichnet werden muss, ist eine kosmologisches Modell, das die ENTWICKLUNG des Universums beschreibt. Es geht darin um die Entstehung der ersten Elementarteilchen; darum, wie sich aus diesen Teilchen die ersten Atome entwickelt haben, daraus die ersten Sterne, und so weiter. Es geht um die fundamentalen physikalischen Kräfte und wie die sich unter den extrem Bedingungen im sehr, sehr frühen Universum verhalten haben. Das Urknallmodell ist sehr gut darin zu beschreiben, wie sich unser heutiges Universum aus einem extrem dichten, extrem heißen Anfangszustand vor 13,8 Milliarden Jahren entwickelt hat. Es macht aber keine Aussagen darüber, wie das Universum selbst entstanden ist! Und das ist ja eine ziemlich fundamentale Frage: Warum gibt es das Universum überhaupt? Dass es da ist, ist offensichtlich und Astronomie und Kosmologie sind recht gut darin, zu beschreiben wie es funktioniert und was darin alles passiert. Aber warum ist es da? Warum gibt es etwas und nicht einfach nur nichts? Das ist natürlich eine zutiefst philosophische Frage; es ist eine Frage mit der sich alle Religionen der Welt auf die eine oder andere Weise beschäftigt haben. Und es ist eine Frage, die von der Wissenschaft die längste Zeit über ignoriert worden ist. Beziehungsweise ist "ignoriert" vielleicht der falsche Begriff. Man hat festgestellt, dass die Wissenschaft nicht in der Lage ist, darüber irgendwelche sinnvollen Aussagen zu treffen und deswegen darauf verzichtet, das zu tun. Aber prinzipiell gibt es keinen Grund, nicht doch auch auf wissenschaftliche Weise über Fragen dieser Art nachzudenken. Ansonsten würde man ja in der Forschung nie zu etwas kommen. Womit wir bei Edward Tryon wären. Geboren wurde er am 4. September 1940 in Terre Haute, in den USA und studierte an der Cornell Universtät Physik. Später machte er sein Doktorat in Berkeley an der Uni von Kalifornien wobei er vom Nobelpreisträger Steve Weinberg betreut wurde. Weinberg war nicht nur einer der Mitbegründer des Standardmodells der Teilchenphysik sondern hat sich auch mit Kosmologie beschäftigt. Es ist also nicht verwunderlich, wenn auch Tryon über die Verbindungen zwischen den ganzen großen und den ganz kleinen Dingen nachgedacht hat. Denn das ist genau das, was man braucht, wenn man es mit der Entstehung und Entwicklung des Universums zu tun hat. Das Universum ist heute groß; war aber früher klein. Und irgendwann kleiner als die kleinsten Objekte die wir uns vorstellen können. Wenn wir irgendwas über seine Entstehung herausfinden wollen, müssen wir uns zwangsläufig mit den Phänomenen der Teilchenphysik und der Quantenmechanik beschäftigen. Wenn es um so etwas höchst abstrakes wie die Entstehung des Universums selbst geht, gibt es - neben allen anderen Problemen - zwei grundlegende Probleme. Zuerst wäre da einmal die fundamentale Energieerhaltung. Wieso kann "etwas" einfach aus dem "nichts" heraus entstehen? Alle bekannten Gesetze der Naturwissenschaft sagen uns, dass es nicht möglich ist, dass irgendwas "einfach so" zu existieren beginnt. Und zweitens: Wenn da einfach nur nichts ist, welchen Grund; welche Ursache sollte es geben, damit aus dem Nichts ein "etwas" wird? Wir haben also Probleme mit der Kausalität, also den Beziehungen zwischen Ursache und Wirkung und mit den Erhaltungssätzen, wenn wir erklären wollen, wie das Universum entstanden ist. Und jetzt sind wir bei Vakuumfluktuationen. Das war auch das Wort, mit dem Edward Tryon zuerst für Gelächter und erst sehr viel später für Aufmerksamkeit gesorgt hat. Bei einem Vortrag des britischen Kosmologen Dennis Sciama hat Tryon in einer Pause die Bemerkung gemacht, dass das Universum vielleicht eine Vakuumfluktuation sein könnte. Damals hielten das alle für einen Witz; erst später wurde klar, dass Tryon das durchaus ernst gemeint hatte. Und zwar 1973, als sein Aufsatz mit dem Titel "Ist das Universum eine Vakuumfluktuation?" in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlich wurde. Der berühmte Kosmologe Alan Guth, der maßgeblich zum Verständnis der allerersten Vorgänge im Universum beigetragen hat, hat Tryons Bemerkung und späteren Aufsatz als "wahrscheinlich erste wissenschaftliche Idee über die Herkunft des Universums "bezeichnet und wenn wir verstehen wollen, um was es dabei geht, müssen wir die Sache mit den Vakuumfluktuationen ein wenig genauer ansehen. Was soll das sein; ein Vakuum ist ja nichts und wie soll das Nichts fluktuieren; sich also verändern? Klingt alles sehr paradox, aber wenn man es mit der Quantenmechanik zu tun hat, dann kommt man um solche paradox erscheinenden Phänomene nicht umhin. Ich habe vorhin erwähnt, dass nicht einfach irgendwas aus dem Nichts entstehen kann. Nur dass das in der Quantenmechanik unter Umständen durchaus möglich ist. Tryon schreibt in seiner Arbeit "In der Quantenelektrodynamik ist es zum Beispiel möglich, dass ein Elektron, ein Positron und ein Photon spontan aus dem Vakuum entstehen. Wenn das passiert, existieren die drei Teilchen für einige Zeit, bevor sie sich gegenseitig auslöschen und keine Spur zurück lassen. Das spontane, zeitlich begrenzte Auftauchen von Teilchen aus einem Vakuum wird Vakuumfluktuation genannt und ist ein völlig normales Phänomen in der Quantenfeldtheorie." Soweit Tryon im Jahr 1973; und bevor ich weiter erzähle, möchte ich noch anmerken, dass die Sache mit den Vakuumfluktuationen WIRKLICH knifflig ist. Das, was Tryon da beschreibt ist nicht exakt das, was man heute unter Vakuumfluktuationen versteht; da geht es um virtuelle Teilchen und eigentlich geht es um sehr viel Mathematik, die man mit der Existenz realer oder virtueller Teilchen veranschaulichen kann aber nicht unbedingt muss und vielleicht auch nicht in allen Fällen veranschaulichen sollte. Ich beschränke mich jetzt auf die eher allgemeine Beschreibung, dass laut dem, was wir durch die Quantenmechanik wissen, durchaus Teilchen "einfach so" entstehen können. In der Quantenmechanik geht es um Statistik und Wahrscheinlichkeiten; man kann zum Beispiel nicht exakt sagen, wo sich ein Teilchen zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet, sondern nur eine Wahrscheinlichkeit angeben, mit der es sich an einem bestimmten Ort befinden könnte. Und auch das mit dem Vakuum ist nicht so einfach. Das ist nicht einfach leer, sondern voll mit Quantenfeldern, die zwar nicht nichts sind, aber eigentlich auch nicht etwas, sondern eher das Potenzial für etwas. Was aber genaugenommen eine enorm und zu sehr vereinfachende Beschreibung ist; aber egal - Quantenfelder sind etwas, aus dem Teilchen spontan entstehen können. Wir haben aber immer noch ein Problem mit der Energieerhaltung. Das Universum ist voll mit Energie (und Masse, was aber ja eigentlich das selbe ist). Die kann nicht aus dem Nichts kommen, soweit wir wissen. Aber auch das hat sich Tryon überlegt. Die ganze Masse, all die Sterne, die Galaxien und alles andere im Universum stellen eine enorme Menge an Energie dar, das stimmt. Aber die Gravitationskraft, die zwischen all diesen Objekten wirkt, kann man in diesem Zusammenhang als eine Art von negativer Energie interpretieren. Das kann man sich vielleicht mit diesem Vergleich besser vorstellen: Wenn ich einen schweren Stein in den 20. Stock eines Hochhauses trage, dann muss ich dafür Energie aufwenden, weil ich ihn durch das Gravitationsfeld der Erde bewege und diese Gravitation den Stein eigentlich am Boden liegen lassen möchte. Der Stein im 20. Stock hat jetzt eine sogenannte "potentielle" Energie und was für ein Potenzial das ist, kann man beobachten, wenn man den Stein von dort zu Boden fallen lässt. Der Stein gewinnt an Energie, wenn er fällt. Oder anders gesagt: Ein Stein hoch oben hat eine größere potenzielle Energie als einer der Boden liegt. Der am Boden hat eine potenzielle Energie gleich Null; was man auch daran merkt, dass so ein Stein wenig macht; der liegt nur rum und wenn man will, dass er was tut, muss man Energie zuführen. Ich könnte jetzt auch ein Loch buddeln, und einen Stein, den ich dort hineinwerfe, hätte dann eine negative potenzielle Energie, denn ich muss Energie aufwenden, um ihn wieder auf das Nullniveau, das heißt die Erdoberfläche zu heben. Das gilt jetzt aber nur für die Erdoberfläche, weil wir in diesem Beispiel das Nullniveau eben genau auf dort festgelegt haben. Man kann sich aber auch überlegen, wo die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten tatsächlich gleich Null ist: Nämlich dann, wenn sie unendlich weit voneinander entfernt sind. Das eigentliche Nullniveau für die Gravitationsenergie liegt also vereinfacht gesagt unendlich weit über unseren Köpfen. Und auf diese Weise interpretiert haben alle Objekte eine negative potenzielle Gravitationsenergie. Oder noch einmal anders gesagt: Die Gravitation kann als negative Energie betrachtet werden und Tryon hat sich überlegt, dass diese negative Energie ja vielleicht genau die positive Energie der Masse im Universum ausgleichen könnte. Insgesamt betrachtet wäre das Universum dann also etwas, was eine Energie von Null hätte und wenn so etwas dann einach spontan aus dem Vakuum ploppt, sollte das kein Problem mehr sein. Jetzt ist die Sache natürlich sehr viel komplexer; das, was ich bis jetzt erklärt habe, ist sehr stark vereinfacht und dazu kommt, dass man seit 1973 auch ein paar neue Dinge herausgefunden hat. Man hat die Quantenmechanik besser verstanden; hat Phänomene wie die dunkle Energie entdeckt, die ja auch so eine Art Gegenkraft zur Gravitation ist, und so weiter. Aber der prinzipielle Befund von Tryon bleibt - mit diversen Modifikationen - immer noch bestehen. Das Universum könnte eine Vakuumfluktuation sein. Es könnte "einfach so", aus dem Nichts heraus entstanden sein. Gelöst ist die Sache damit aber immer noch nicht. Natürlich nicht! Wenn das Universum einfach "nur" eine Fluktuation im Vakuum ist, dann muss man als nächestes nämlich fragen: Was für ein Vakuum soll das denn sein? Tryon schreibt in seiner Arbeit vom "Vakuum eines größeren Raums", in den das Universum eingebettet ist. Und der muss ja am Ende auch wieder irgendwo her kommen… Trotzdem: Tryons Idee war die erste, mit der man auf einer halbwegs seriösen wissenschaftlichen Basis darüber nachdenken konnte, wie so etwas wie das Universum selbst ENTSTEHEN kann. Und wenn wir irgendwann herausfinden sollten, dass es wirklich so war; das wir wirklich spontan aus dem Nichts entstanden sind, dann ist das definitiv ein Fortschritt in der Erkenntnis, selbst wenn wir dann noch klären müssen, in welchem übergeordneten Raum dieses Nichts sich befindet. Aber so wird es immer sein: Egal welche Art von Anfang wir für unsere Existenz finden; wir werden und müssen uns immer fragen, was denn DAVOR war. Und da hilft es auch nichts, wenn man einfach behauptet, das es kein "davor" gibt oder dass es keinen Anfang gibt. Wir können uns nicht vorstellen, dass es etwas gibt, was kein "davor" hat. Egal ob das jetzt eine quasi wissenschaftliche Behauptung ist, wie früher, als man dachte, das Universum hat immer schon existiert und würde bis in die Unendlichkeit weiter existieren. Oder ob man aus der Religion irgendeinen "Gott" einführt, der angeblich "davor" war und aus irgendwelchen Gründen aber selbst kein "davor" braucht: Es ist unbefriedigend. Es kann gut sein, dass unser Gehirn schlicht und einfach nicht in der Lage ist, auf eine Weise zu denken, die diesen Zwiespalt auflöst. Aber wir werden nicht aufhören, darüber nachzudenken. Tryon selbst hat das mit dem Satz kommentiert, den ich zu Beginn erwähnt habe. In seinem Artikel schreibt er: "Bezüglich der Frage, warum so etwas passiert, biete ich den bescheidenen Gedanken an, dass unser Universum einfach eines der Dinge ist, die eben von Zeit zu Zeit passieren". Tryon selbst hat seine Pioneerleistung nicht viel gebracht; seine Arbeit wurde lange Zeit ignoriert; erst später, als man ein besseres mathematisches Verständnis für all diese Phänomene entwickelt hat, hat man die Sache mit der Entstehung aus den Vakuumfluktuationen ernster genommen. Bekannt ist sein Name trotzdem nicht geworden, obwohl er es verdient hätte. Tryon ist am 11. Dezember 2019 gestorben und sein Nachruf in der New York Times weiß auch nicht viel mehr zu berichten als über seine akademische Ausbildung und seine Arbeit aus dem Jahr 1973. Aber immerhin wird dort erwähnt, dass er Katzen mochte und in seinen letzten Jahren immer wieder Streuner aufgenommen hat. Für eine Katze, die sich nicht in seine Wohnung getraut hat, hat er sogar eine beheizte Unterkunft gebaut.

19. Sternengeschichten Folge 560: Quasi-Sterne
    18.08., 07:0018.08.2023, 07:0000:12:57

    Kosmische Überraschungseier ohne Schokolade aber mit schwarzem Loch Sternengeschichten Folge 560: Quasi-Sterne In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um Quasi-Sterne. Und damit sind nicht die "quasi stellar objects" gemeint, beziehungsweise die "Quasare"; also die aktiven Zentren von fernen Galaxien, von denen ich in Folge 52 schon ausführlich erzählt habe. Die Quasi-Sterne um die es jetzt geht sind, sind wie normale Sterne, nur nicht so ganz. Quasi Sterne eben. Es sind Objekte, die von außen so aussehen wie normale Sterne, in deren Inneren sich aber eine Überraschung verbirgt. Diese kosmischen Überraschungseier sollte man aber eher geschlossen halten, denn in ihnen gibt es nichts zum Spielen und auch keine Schokolade. Sie sind allerdings äußerst spannend und um zu verstehen, warum das so ist, müssen wir bei einem ganz anderen Problem anfangen. Und brauchen dafür jetzt doch noch einmal kurz die Quasare, die ich zu Beginn erwähnt habe. Wir wissen, dass sich in den Zentren aller großen Galaxien gigantische schwarze Löcher befinden, deren Masse das Millionen- bis Milliardenfache der Sonnenmasse betragen kann. Solche supermassereichen schwarzen Löcher können ruhig sein oder aktiv, je nachdem was sich in ihrer Umgebung befindet. In jungen Galaxien gibt es jede Menge Gas und Staub und all das wirbelt um das zentrale schwarze Loch herum, bevor es hineinfällt. Bei diesem Wirbeln wird elektromagnetische Strahlung freigesetzt und deswegen leuchtet die Umgebung dieser aktiven schwarzen Löcher enorm hell. So hell, dass man das auch noch in großer Entfernung beobachten kann. Diese aktiven Zentren ferner Galaxien nennt man auch "Quasare"; die Zentren von alten Galaxien wie unserer Milchstraße sind dagegen ruhiger. Dort ist nur noch sehr wenig Staub und Gas und diese supermassereichen schwarzen Löcher bringen ihre Umgebung deswegen deutlich weniger stark zum Leuchten. Dass es supermassereiche Löcher in den Zentren der Galaxien gibt, weiß man schon lange (darüber habe ich in Folge 455 mehr erzählt) und spätestens als wir 2019 das erste Bild so eines supermassereichen schwarzen Lochs gemacht haben, besteht darüber kein Zweifel mehr. Was wir dagegen nicht gut verstehen, ist die Entstehung dieser Objekte. Wir wissen, wie normale schwarze Löcher entstehen, also schwarze Löcher die bis zu ein paar Dutzend Mal schwerer sind als die Sonne. So etwas bildet sich, wenn ein großer Stern am Ende seines Leben keine Kernfusion mehr durchführen kann und unter seinem eigenen Gewicht immer weiter in sich zusammenfällt. Es gibt aber keine Sterne, die so groß sind, dass sie zu einem schwarzen Loch kollabieren, dass ein paar Millionen Sonnenmassen hat. Kein Problem, könnte man denken: Dann entstehen diese gewaltigen schwarzen Löcher halt in dem viele kleine miteinander verschmelzen. Das ist prinzipiell zwar möglich. Aber es braucht Zeit und wir haben mittlerweile aktive Galaxien entdeckt, die nur ein paar hundert Millionen Jahre nach dem Urknall existieren - und das ist zu kurz, als dass ein supermassereiches schwarzes Loch aus vielen kleinen entstehen kann. Es muss also einen anderen Mechanismus geben; einen Mechanismus, der schwarze Löcher produziert, die deutlich größer sind als sie normalerweise aus dem Kollaps eines Sterns entstehen würden. Die Quasi-Sterne sind genau so ein Mechanismus. Und zwar ein hypothetischer, das sage ich am besten gleich dazu. Wir wissen nicht, ob es solche Objekte gibt, aber wenn, dann wären sie enorm faszinierend. Simpel gesagt handelt es sich um einen Stern, in dessen Inneren ein schwarzes Loch sitzt. Nur dass es eben kein echter Stern sein kann; in normalen Sternen findet im Zentrum Kernfusion statt und die sorgt dafür, dass so ein Stern überhaupt so funktionieren kann, wie ein Stern. Die großen Mengen an Gas aus denen ein Stern besteht, wollen unter ihrer eigenen Schwerkraft immer stärker in sich zusammenfallen; die bei der Kernfusion freiwerdende Strahlung dagegen bewegt sich vom Kern nach außen und wirkt diesem Kollaps entgegen. Deswegen bleibt ein Stern stabil und es klingt ein wenig seltsam, wenn man behauptet, dass im Kern eines Sterns auch ein schwarzes Loch sein kann. Das schwarze Loch zieht einfach alles an, verschluckt die Gasmassen des Sterns und fertig. Am Ende kriegen wir ein schwarzes Loch und es bleibt weder ein Stern übrig, noch ein Quasi-Stern. Das ist im Prinzip richtig. Aber in Warheit auch ein wenig komplizierter. Gehen wir zurück in die Frühzeit des Universums, als es noch keine Sterne gab. Nur sehr viel Wasserstoff und Helium; die anderen chemischen Elemente gab es damals noch nicht, denn die müssen ja erst durch die nuklearen Prozesse in den Sternen produziert werden. Die gigantischen Gaswolken aus Wasserstoff und Helium kollabieren und bilden nun genau diese ersten Sterne. Es kann aber auch sein, dass die Gaswolke so enorm viel Masse hat, dass sie gleich direkt zu einem schwarzen Loch kollabiert. Und es kann sein, dass da noch viel mehr Masse ist. Dann kriegen wir ein schwarzes Loch mit einer Hülle aus Wasserstoff und Helium. Und warum fällt dieses ganze Zeug nicht auch einfach ins schwarze Loch? Weil schwarze Löcher eben nicht einfach nur Löcher sind, in das Zeug kommentarlos hineinfällt. Ich hab das zu Beginn schon erwähnt: Material in der Nähe eines schwarzen Lochs fällt nicht auf direktem Weg hinein, so wie ein Stein, den man in ein Loch im Boden wirft. Es wird beschleunigt; es wirbelt auf spiralförmigen Umlaufbahnen um das Loch herum, bis es irgendwann am Ende dabei so nahe gekommen ist, dass es der Anziehungskraft nicht mehr entkommen kann. Und bei dieser enorm schnellen Bewegung wird das Material so stark aufgeheizt, dass es Strahlung abgibt. Diese Strahlung kann so stark sein, dass sie das verbliebene Material in der Umgebung des schwarzen Lochs regelrecht davon pustet und deswegen kann ein schwarzes Loch auch nicht so einfach beliebig stark anwachsen. Man nennt das das "Eddington-Limit": Wenn ein schwarzes Loch zu viel Zeug verschluckt, entsteht dabei so viel Strahlung, dass der Rest weit hinaus ins All gedrückt wird und nicht mehr ins Loch fallen kann. Das Wachstum des schwarzen Lochs hat also eine eingebaute Grenze und das ist ein Problem, wenn wir auf der Suche nach einem Mechanismus sind, der überdurchschnittlich große schwarze Löcher produziert. Es ist allerdings nur auf den ersten Blick ein Problem. Auf den zweiten Blick sieht die Situation nämlich so ähnlich aus, wie ich es vorhin kurz bei den normalen Sternen erzählt habe. Die Gravitation will den Stern kollabieren lassen; der Strahlungsdruck der Kernfusion wirkt dem entgegen und es entsteht ein Gleichgewicht, dass den Stern stabil hält. Jetzt haben wir eine sehr große Menge an Gas, die kollabiert. Ein schwarzes Loch entsteht; verschluckt noch mehr Material und dabei wird Strahlung frei, die nach außen drängt. Wenn die Gashülle um das schwarze Loch aber aussreichend viel Masse hat, dann kann sie durch diese Strahlung NICHT weggedrückt werden. Wir kriegen ein Gleichgewicht, zwischen der Strahlung die aus der Umgebung des schwarzen Lochs frei wird und der Gravitationskraft der Gashülle. Und auch hier kann am Ende eine Art von Gleichgewicht entstehen. Kein dauerhaftes natürlich. Die Strahlung die aus der Umgebung des schwarzen Lochs kommt, reicht nicht, um die äußere Gashülle davon zu pusten. Sie kann sie aber auch nicht dauerhaft auf Abstand zum schwarzen Loch halten. Das heißt, es fällt weiterhin ständig Material aus der Hülle ins Loch; das Loch wächst - langsam - immer weiter, bis die Gashülle irgendwann komplett weg ist. Es dauert circa 7 Millionen Jahre, bis alles verschluckt ist, aber während dieses Vorgangs würde das Objekt von außen so aussehen, wie ein großer, heißer Stern, obwohl er alles andere ist als ein normaler Stern. "Groß" heißt hier wirklich groß: Ein solcher Quasi-Stern hätte eine Masse von circa 10 Millionen Sonnenmassen; so viel wie manche sehr kleine Galaxien. Und der Quasi-Stern ist zwar groß, aber definitiv kleiner als eine Galaxie, weil eben ein großer Teil der Masse im schwarzen Loch in seinem Inneren sitzt. Die äußersten Schichten der Gashülle, die das Loch umgeben hätten eine Temperatur von circa 10.000 Grad, was circa doppelt so viel ist als bei der Sonne, aber nicht unbedingt untypisch für Sterne. Wichtig ist aber, was am Ende passiert: Nachdem das schwarze Loch die gesamten Gasmassen verschluckt hat, hat es eine Masse von ein paar tausend Sonnenmassen und das ist deutlich mehr, als es normalerweise haben könnte. Denn normalerweise würde eben das Eddington-Limit verhindern, dass ein schwarzes Loch zu stark wächst. Weil wir bei einem Quasi-Stern aber genau die richtigen Bedingungen haben; weil die Masse der Gashülle genau groß genug ist, um NICHT durch die Strahlung davon gepustet zu werden; weil wir hier das schwarze Loch quasi langsam genug füttern: Deswegen kann es über sein normales Limit hinaus wachsen. Und wenn so etwas oft genug vorkommt und es ausreichend viele solcher schwarzen Löcher gibt, die aus Quasi-Sternen entstanden sind, und DIE miteinander verschmelzen, dann könnte das schnell genug passieren, um zu erklären, wie die supermassereichen schwarzen Löcher entstanden sind, die wir heute beobachten. Die ganze Sache klingt plausibel; ist aber eben nur eine Hypothese. Und eine, die schwer zu überprüfen ist. Quasi-Sterne kann es nur im frühen Universum gegeben haben. Sie können nur aus Gaswolken entstehen, die aus Wasserstoff und Helium bestehen. Beziehungsweise: Sie können nur aus Gaswolken entstehen, in denen außer Wasserstoff und Helium sonst keine anderen Elemente enthalten sind. Warum das so ist, ist fast schon wieder ein Thema für eine eigene Sternengeschichte. Aber ganz kurz erklärt: Wie groß eine Gaswolke beziehungsweise ein Protostern werden kann, hängt unter anderem auch von der Fähigkeit des Gases ab, sich selbst zu kühlen. Ansonsten landen wir wieder beim Eddington-Limit: Wenn die Gasmassen zu heiß werden, dann können sie nicht mehr zu einem kompakteren Objekt wie einem Stern kollabieren sondern fliegen auseinander. Aus diversen Gründen, auf die ich hier jetzt nicht eingehen möchte, läuft der Kühlungsprozess effizienter, wenn in einer Gaswolke nicht nur Wasserstoff und Helium vorhanden sind, sondern auch andere chemische Elemente. Die gab es aber im frühen Universum nicht; und deswegen waren damals sehr, sehr große Gaswolken nötig, mit ausreichend viel Masse, um die ersten Sterne entstehen zu lassen. Nur solche großen Massen konnten ausreichend viel Gravitationskraft aufbringen, um trotz der schlechteren Kühlung zu Sternen zu kollabieren. Deswegen waren die erste Sterne im Universum so viel größer als die Nachfolgegenerationen, denen dann ja schon die chemischen Elemente zur Verfügung standen, die diese ersten Sterne bei der Kernfusion erzeugt haben. Für einen Quasi-Stern braucht man aber noch viel mehr kollabierende Masse und wenn man das mit einer "modernen" Gaswolke aus dem heutigen Universum versuchen würde, würde das nicht klappen. Es kann sie nur im frühen Universum gegeben haben und ein paar Millionen Jahre später waren sie schon wieder verschwunden und zu großen schwarzen Löchern geworden. Irgendwie müssen die supermassereichen schwarzen Löcher entstanden sein; immerhin wissen wir ja, dass sie da sind. Vielleicht waren die Quasi-Sterne im frühen Universum ihr Ursprung. Und vielleicht finden wir irgendwann auch noch einen Weg, das zweifelsfrei nachzuweisen. Bis dahin bleibt es weiter spannend; ganz ohne Schokolode.

20. Sternengeschichten Folge 559: Der Rechenfehler und die Supernova
    11.08., 07:0011.08.2023, 07:0000:10:33

    Auf der Suche nach dem verlorenen Stern Sternengeschichten Folge 559: Der Rechenfehler und die Supernova John Flamsteed wurde 1675 der erste königliche Astronom in England, er gründete die Königliche Sternwarte in Greenwich, er stritt sich heftig mit Isaac Newton - aber all diese Geschichten habe ich schon in anderen Folgen der Sternengeschichten erzählt. Heute geht es um den Himmelsatlas Historia coelestis Britannica, das Lebenswerk von Flammsteed. Genauer gesagt: Es geht um einen ganz besonderen Stern, der in diesem Katalog aufgeführt ist. Einen Stern, den es gar nicht gibt. Flamsteeds Katalog enthielt die Positionen von 2935 Sternen. Er hat sie alle beobachtet, die Beobachtungsdaten in mühsamer und komplizierter Arbeit in Koordinaten umgerechnet; entsprechende Karten dazu gezeichnet, und so weiter. Warum? Weil das, und fast nur das, damals die Arbeit der Astronomie war! Man konnte ja nicht mehr tun, als die Positionen der Sterne zu messen, und noch ihre Helligkeit. Aber mehr war da nicht; all das, was wir heute über den Aufbau, die Entwicklung der Sterne, über die Galaxien, und so weiter bekannt ist, war damals nicht nur unbekannt, es war für die Menschen auch unmöglich, das mit ihren Methoden herausfinden zu können. Darüber hinaus hat Flamsteed auch ein ganz praktisches Ziel verfolgt; sein Atlas sollte ein fundamentaler Teil einer neuen Methode sein, wie Schiffe auf hoher See ihre Position bestimmen können, aber das hab ich ja in Folge 148 schon genau erklärt. Flamsteed hat jedenfalls sehr viele Sterne beobachtet. Er konnte dabei natürlich auch keine fotografischen Methoden nutzen; er konnte nur schauen und mit seinen Messgeräten probieren, die Position zu genau wie möglich zu bestimmen. Bilder, die er auch später in Ruhe nochmal nachträglich vermessen konnte, gab es nicht. Es ist also verständlich, wenn man davon ausgeht, dass Flamsteed ab und zu mal Fehler gemacht hat. Wir alle machen Fehler und bei fast 3000 Sternen wäre es überraschend, wenn da jede einzelne Position perfekt passt. Flamsteed hat die endgültige Veröffentlichung seines Werks auch nicht mehr erlebt; es wurde nach seinem Tod herausgegeben und auch danach haben andere Forscherinnen und Forscher nochmal alles genau angesehen und probiert, Fehler zu korrigieren. Eine dieser Forscherinnen war Caroline Herschel, die Schwester des Astronomen Wilhelm Herschel, der den Uranus entdeckt hat. Caroline war aber nicht nur die Schwester, sondern selbst auch Astronomin die ihrer eigenen Forschung nachging. Und bei ihrer ausführlichen Kontrolle von Flamsteeds Katalog ist ihr der Stern mit der Bezeichnung "3 Cassiopeia" aufgefallen. Da, wo der laut Flamsteed sein sollte, war am Himmel nichts zu finden. Knapp daneben war ein anderer Stern, und Herschel ging davon aus, dass Flamsteed sich bei der Positionsbestimmung ein klein wenig verrechnet hatte und eigentlich diesen Stern gemeint hatte. Sie fand auch keine Aufzeichnungen von Flamsteed zur genaue Rechnung und strich den aus ihrer Sicht nicht existenten Stern aus dem Katalog und setzte stattdessen den anderen ein. Auch der Astronom Francis Baily beschäftigte sich mit der Korrektur von Flamsteeds Arbeit. Und auch er stolperte über 3 Cassiopiea. Der Fehler, den Flamsteed gemacht haben musste, um die Position des Sterns so falsch zu berechnen, war eigentlich untypisch groß für Flamsteed, der sonst immer extrem genau gearbeitet hat. Auch er konnte nicht herausfinden, was Flamsteed da beobachtet hatte; warum er einen Stern gesehen haben sollte, der nicht da ist. Aber gut - Fehler passieren eben nun mal. Und wenn ein Katalogeintrag unter tausenden ein wenig komisch ist, dann muss man daraus kein großes Drama machen. 3 Cassiopeia wurde gestrichen und die Sache war vorerst erledigt. Aber so ganz ist der mysteriöse Rechenfehler-Stern nicht aus der Astronomie verschwunden. Und tatsächlich haben wir das Rätsel mittlerweile vielleicht gelöst. Wir springen ein wenig in die Zukunft; aus dem 17. Jahrhundert in die Mitte des 20. Jahrhunderts. 1948 veröffentlichten die britischen Astronomen Martin Ryle und Francis Graham-Smith Ergebnisse aus ihren Beobachtungen auf dem damals noch sehr neuen Forschungsfeld der Radioastronomie. Im Sternbild Cassiopeia fanden sie dabei eine extrem starke Radioquelle, also irgendein Objekt oder Phänomen, bei dem enorme Mengen an elektromagnetischer Strahlung im langwelligen Radiobereich freigesetzt werden. Das Ding hat heute die Bezeichnung "Cassiopeia A" und ist eine der stärksten Radioquelle außerhalb des Sonnensystems, die wir am Himmel beobachten können. Um was es sich dabei genau handelt, wussten Ryle und Smith damals noch nicht. Erst ein paar Jahre später konnte man Cassiopeia A auch mit normalen Teleskopen beobachten. Und je genauer man hinsehen konnte, desto klarer wurde die Lage. Das Objekt dehnte sich aus; sehr schnell sogar. Man beobachtete also offensichtlich eine Art Explosion. Mittlerweile haben wir sehr detaillierte Bilder, die unter anderem von Weltraumteleskopen gemacht worden sind und die zeigen sehr eindeutig, dass Cassiopeia A der Überrest einer Supernova-Explosion ist. Ein gewaltiger Roter Riesenstern muss hier unter seinem eigenen Gewicht kollabiert sein, als er keinen Treibstoff mehr für die Kernfusion in seinem Inneren hatte. Wir sehen leuchtende Gasmassen, die sich annähernd kugelförmig um ein Zentrum verteilen. Was wir nicht direkt sehen, aber messen können, ist die Geschwindigkeit mit der sich diese Gasschalen ausdehnen. Sie tun das mit bis zu 6000 Kilometer pro Sekunde und das ganze Material ist so heiß, dass es jede Menge Strahlung abgibt, unter anderem eben auch die Radiostrahlung, die Ryle und Smith damals gemessen haben. Im Zentrum der sich ausbreitenden Gasmassen befindet sich vermutlich ein Neutronenstern, also der letzte, extrem verdichtete Rest des Kerns, der vom ehemaligen Riesenstern noch übrig geblieben ist, bevor er damals bei der gewaltigen Explosion seine äußeren Schichten im All verteilt hat. Aber: Wann war dieses "damals" eigentlich? Das kann man berechnen, wenn man schaut, wie schnell sich das Gas ausbreitet und welche Strecke es schon zurück gelegt hat. Dann kann man zurückrechnen auf den Zeitpunkt, als alles in der Mitte vereint war; der Stern also noch ganz war. Tut man das, dann kommt man ungefähr auf das Jahr 1680. Und 1680, im August um genau zu sein, hat Flamsteed auch die Beobachtungen gemacht, bei der er den mysteriösen Stern 3 Cassiopeia gesehen haben will. Es ist natürlich auch kein Zufall, dass sowohl Flamsteeds Stern als auch der Supernova-Überrest das "Cassiopeia" im Namen haben. Beide Objekte befinden sich in der gleichen Gegend am Himmel, dort wo das Sternbild Cassiopeia ist. Tatsächlich liegen die Positionen des Supernova-Überrests und von Flamsteeds Sterns sehr nahe beieinander. Hat Flamsteed also tatsächlich gesehen, wie der Rote Riesenstern explodiert ist? Cassiopiea A ist circa 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist kein Wunder, dass dort niemand einen Stern gesehen hat; mit den damaligen Teleskopen kann man das in so einer Entfernung nicht sehen. Wenn der Stern aber zur Supernova wird, wird er so hell, dass er sichtbar ist. Wenn es aber eine wirklich helle Supernova gewesen wäre, dann wäre es komisch gewesen, wenn außer Flamsteed niemand etwas gesehen hätte. Untersuchungen haben aber gezeigt, dass die Helligkeit in diesem Fall gerade an der Grenze gewesen sein könnte, wo man ein Teleskop braucht, um das Ding zusehen. Wer also einfach nur so zum Himmel schaut, sieht nichts. Nur wer ein Teleskop an die richtige Stelle des Himmels richtet, sieht den Lichtpunkt, der allerdings ohne weitere Analyse auch nicht anders aussieht, als ein Stern. Es ist also möglich, dass Flamsteed zufällig Glück hatte und die Supernova bei seiner Katalogarbeit entdeckt und für einen Stern gehalten hat. So eine Supernova verblasst aber im Lauf der Zeit; nach ein paar Monaten oder Jahren ist nix mehr zu sein, zumindest nicht in so einem Teleskop wie es Flamsteed damals hatte. Und dann wundern sich Leute wie Herschel oder Baily, warum da ein Stern im Katalog steht, der gar nicht mehr am Himmel ist. Tatsächlich hat man später auch die Aufzeichnungen gefunden, in denen Flamsteed seine Messungen und Berechnungen aufgeschrieben hat. Und festgestellt, dass er nicht einfach die Position eines Sterns falsch bestimmt hat. Flamsteed hat 3 Cassipoeia beobachtet und er hat auch Beobachtungsdaten für den Stern, von dem Caroline Herschel dachte, es wäre der Stern mit dem Flamsteed 3 Cassiopiea verwechselt hat. Oder anders gesagt: Es ist kaum möglich, dass es diese Verwechslung gegeben hat. Da war wirklich ein Stern am Himmel, den Flamsteed beobachtet hat und der später nicht mehr zu finden war. Ist der Fall damit also gelöst? Es wäre schön, aber so eindeutig ist es selten, wenn man es mit der Geschichte zu tun hat. Wir wissen schlicht und einfach nicht, was Flamsteed damals gemacht hat. Der Unterschied in der Position von 3 Cassiopiea und Cassipoeia A ist klein, aber doch größer, als die Fehler, die Flamsteed üblicherweise bei seinen Positionsbestimmungen gemacht hat. Aber es gibt so viel, was bei Beobachtungen schief gehen kann; wer weiß schon, was da wirklich passiert ist. Aber es ist zumindest durchaus plausibel, dass John Flamsteed im Sommer 1680 tatsächlich als einziger Mensch die Supernovaexplosion eines 11.000 Lichtjahre entfernten Riesensterns gesehen hat. Und weil er nicht gewusst hat und auch nicht wissen konnte, mit was er zu tun hat, ist dieses gewaltige kosmische Ereignis nur zu einem weiteren Katalogeintrag und dann als vermeintlicher Rechenfehler ganz gestrichen worden…