Sternengeschichten

Sternengeschichten Folge 588: Fomalhaut - der staubige Mund des Fisches

25 Lichtjahre von der Erde entfernt hat der Fisch sein riesiges Maul geöffnet. Denn das ist es, was der arabische Name des Sterns Fomalhaut bedeutet: Das "Maul des Fisches". Und passenderweise befindet sich der Stern auch im Sternbild "Südlicher Fisch". Von Mitteleuropa aus ist es und damit auch der Stern nur im Spätsommer zu sehen, aber Fomalhaut gehört zu den hellsten Sternen am Himmel; er ist der 18. hellste Stern, wenn man genau sein will. Er ist daher schon in den frühesten Sternkatalogen zu finden aber wie beeindruckend dieser Stern wirklich ist, haben wir erst in den letzten Jahrzehnten entdeckt, als wir ihn mit großen Teleskopen beobachtet haben.

Aber bleiben wir zuerst noch bei den Grundlagen. Fomalhaut ist hell; er leuchtet ungefähr 17 mal so hell wie unsere Sonne. Er ist auch knapp doppelt so groß und schwer wie unser Stern und dementsprechend heißer, mit einer Oberflächentemperatur von über 8000 Grad. Er gehört zum Spektraltyp A, das bedeutet, dass es sich um einen großen, heißen und noch recht jungen Stern handelt; Fomalhaut ist erst gut 400 Millionen Jahre alt und wie es bei so großen Sternen üblich ist, wird er auch nicht allzu lange existieren und nur knapp eine Milliarde Jahre alt werden.

Fomalhaut muss sein vergleichsweise kurzes Sternenleben aber nicht alleine verbringen; er ist Teil eines Dreifachsternsystems - allerdings eines, das ein wenig unüblich ist. Sein erster Partner ist der Stern TW Piscis Austrini, oder auch Fomalhaut B. Es handelt sich um einen kleineren, eher sonnenähnlichen Stern, der aber fast ein ganzes Lichtjahr von Fomalhaut entfernt ist. So große Distanzen sind bei Doppelsternen eher unüblich und der dritte Stern des Systems ist noch weiter entfernt. Fomalhaut C oder auch LP 876-10 ist ein kleiner roter Zwergstern mit einem Abstand von 2,5 Lichtjahren. Trotzdem hängen alle drei zusammen und das sie ein Mehrfachsystem bilden, bei dem die einzelnen Sterne so weit auseinander liegen, ist nicht die einzige Besonderheit. Aber dazu kommen wir später noch, jetzt werfen wir einen genaueren Blick auf Fomalhaut.

Schon 1983 hat man dort einen Infrarot-Exzess entdeckt. Und mit "Exzess" ist keine wilde Party gemeint, sondern ein Überschuss. Oder anders gesagt: Man hat mehr Infrarotstrahlung gesehen, als bei einem Stern wie Fomalhaut eigentlich zu erwarten war. Die Ursache dafür war schnell gefunden: Der Stern ist von einer Scheibe aus Staub umgeben. Dieser Staub wird durch die Strahlung des Sterns aufgeheizt und gibt die Wärme dann wieder ab, in Form von Infrarotstrahlung. Fomalhaut war einer der ersten Sterne, bei denen man so etwas entdeckt hat, aber bis man seine Staubscheibe auch im Detail sehen konnte, hat es noch ein wenig gedauert. Zum Glück haben wir mittlerweile viele Infraroteleskope im Weltall, die die Wärmestrahlung des Staubs detektieren und ein genaues Bild der Scheibe um Fomalhaut machen können. Beziehungsweise: Der Scheiben, denn es gibt mehrere. Der Stern ist von Staubringen umgeben von denen der innerste fast direkt am Stern dran ist. Die Staubteilchen dort sind sehr klein, nur ein paar Dutzend Nanometer groß. Größere Partikel gibt es weiter außen in einem Ring, der - wenn man ihn unser Sonnensystem versetzen würde, so breit wäre wie der Abstand zwischen den Umlaufbahnen von Merkur und Erde. Dann kommt eine Lücke und dann noch eine breite äußere Staubscheibe, die so breit ist wie fast das ganze Sonnensystem bis hin zur Umlaufbahn von Neptun und sich bei einem Abstand von gut 130 Astronomischen Einheiten befindet, also mehr als dreimal so weit, wie der Pluto von der Sonne entfernt ist.

Staub um einen Stern herum ist erstmal nicht außergewöhnlich. Alle Sterne fangen mit Staub an; sie entstehen ja aus großen Wolken voller Gas und Staub und davon bleibt immer ein bisschen was übrig, das sich dann in einer Scheibe um den jungen Stern herum ansammelt. Wir können die ganzen Staubteilchen natürlich nicht direkt sehen. Aber wie ich schon gesagt habe: Sie erwärmen sich durch die Strahlung des Sterns und sie geben die Wärme in Form von Infrarotstrahlung wieder ab. Und die Wellenlänge dieser Strahlung hängt von der Größe der Staubteilchen ab. Deswegen wissen wir auch, dass die Staubteilchen in der äußeren Scheibe circa ein paar Mikrometer groß sind. Und das ist interessant: Denn Staub dieser Art sollte eigentlich rein durch den Druck der Strahlung des Sterns quasi davon gepustet werden. Das geht vergleichsweise schnell und bei einem Alter von 400 Millionen Jahre sollte nichts mehr davon übrig sein.

Jetzt ist da aber noch was und zwar jede Menge und das bedeutet, dass dieser Staub immer wieder nach produziert werden muss. Das kann durch Kollisionen passieren: Wenn sich dort viele Asteroiden und Kometen tummeln, dann können die miteinander zusammenstoßen und dabei Staub produzieren. Aus den Beobachtungsdaten kann man ausrechnen, dass man ungefähr 10 Billionen Kometen mit einer typischen Größe von einem Kilometer braucht, um so viel Staub zu produzieren, wie man bei Fomalhaut beobachtet. Das klingt nach viel - das ist auch viel - aber es ist nicht unverhältnismäßig viel. Auch die Erde ist von einer Wolke aus Kometen umgeben - der Oortschen Wolke über die ich in Folge 321 mehr erzählt habe - und man schätzt, dass sich dort ebenfalls ein paar Billionen Objekte befinden. Wir wissen auch, dass sich die Objekte der Oortschen Wolke ursprünglich in einer Scheibe in den inneren Bereichen des Sonnensystems befunden haben und wir wissen, dass es auch bei uns heute noch Scheiben aus Asteroiden und Kometen gibt, die wir "Asteroidengürtel" nennen. Hinter der Bahn des Neptun ist zum Beispiel der Kuipergürtel und der muss bei der Entstehung des Sonnensystems eine gesamte Masse gehabt haben, die ungefähr dem 30fachen der Erdmasse entspricht. Bei Fomalhaut braucht man eine entsprechende Masse im Ring von 110 Erdmassen, was - wie gesagt - nicht unverhältnismäßig viel mehr ist.

Und wir dürfen nicht vergessen: Fomalhaut ist sehr viel jünger als die Sonne. Unser Stern ist 5 Milliarden Jahre alt; Fomalhaut erst 400 Millionen Jahre. Wir hatten sehr viel mehr Zeit, in der das ganze Zeug, das früher da war, in die Oortsche Wolke oder den interstellaren Raum verabschiedet hat. Fomalhaut sitzt, vereinfacht gesagt, immer noch in einer großen Menge des Staubs rum, aus dem er geboren worden ist. Obwohl, das ist schon fast zu vereinfacht. Wenn das so wäre, dann wäre da ja NUR Staub und das trifft vermutlich sogar auf die inneren Scheiben zu. In der äußeren Scheibe muss sich der Staub aber schon zu größeren Objekten, eben den Kometen und Asteroiden, zusammengeballt haben und die produzieren jetzt neuen Staub durch Kollision.

Aber wenn sich aus dem Staub Asteroiden und Kometen gebildet haben: Haben sich da vielleicht auch schon Planeten gebildet? Weil so ist es ja bei uns weitergegangen: Zuerst war nur Staub, dann Asteroiden und Kometen und daraus sind dann die Planeten entstanden. Und die Lücke zwischen den Staubringen bei Fomalhaut weißt auch darauf hin, dass da vielleicht schon größere Objekte sind, die mit ihrer Gravitationskraft den Staub durcheinander bringen. Tatsächlich hat man 2008 die Entdeckung eines Planeten bei Fomalhaut verkündet. Und nicht nur das, man hat diesen Planeten sogar gesehen. Das Hubble-Weltraumteleskop hat ein Bild gemacht, bei dem der Planet als kleiner Lichtpunkt inmitten der Staubringe von Fomalhaut zu sehen war. Ungefähr so halb so schwer wie Jupiter, und circa 114 mal weiter von seinem Stern entfernt als die Erde von der Sonne. Man hat dem Planeten den Namen "Dagon" gegeben, nach einem mesopotamischen Wetter-Gott, der als Fisch dargestellt wurde. Und wenn es Dagon wirklich geben würde, dann wäre er ein nicht nur enorm spannender Planet, sondern auch der erste Planet gewesen, den man direkt auf diese Art gesehen hätte.

Aber ich verwende nicht umsonst den Konjunktiv. Man hatte schon einige Jahre nach seiner Entdeckung vermutet, dass es vielleicht etwas anders ist; eventuell kein Planet sondern eine dichte Wolke aus Staub und Trümmern, die bei einer Kollision zwischen zwei größeren Asteroiden entstanden ist. Das konnte 2020 bestätigt werden: In den Daten der vergangenen Jahre sah man deutlich, dass der "Planet" immer größer wurde und gleichzeitig immer weniger hell leuchtete. Also genau das, was man erwartet, wenn sich eine Trümmerwolke im Laufe der Zeit immer weiter ausbreitet.

Das heißt nicht, dass es dort keine Planeten gibt. Aber entweder haben wir sie noch nicht entdeckt, oder aber sie müssen erst noch entstehen. Und wenn nicht dort, dann vielleicht bei Fomalhaut C. Denn auch bei dem kleinen, fernen Begleitstern hat man 2013 eine Staubscheibe entdeckt. Und auch dort hat man Hinweise auf die Existenz von Kometen und Asteroiden gefunden. Ich habe vorhin schon erwähnt, dass das Dreifachsternsystem wegen seiner großen Abstände außergewöhnlich ist; ein Dreifachsternsystem mit zwei Staubscheiben ist allerdings WIRKLICH was besonderes. Was auch immer da im Maul des Fisches passiert, wird die Astronomie noch lange Zeit beschäftigen.

Sternengeschichten Folge 587: Das Brummen der Erde

Die Erde brummt. Das können wir nicht hören, aber sie tut es trotzdem. Und deswegen schauen wir uns heute das Erdbrummen, wie es umgangssprachlich genannt wird beziehungsweise die Eigenschwingungen der Erde, wie man es wissenschaftlich korrekt nennt, etwas genauer an. Über ein ähnliches Phänomen habe ich schon in Folge 164 gesprochen, als es um Asteroseismologie ging. Aber, wie der Name schon sagt, waren es damals schwingende Sterne, von denen ich erzählt habe. Schwingen tut aber auch die Erde und bevor wir uns das genauer anschauen, müssen wir erst einmal klären, was damit gemeint ist.

Stellen wir uns eine Kugel aus Metall vor und einen Hammer, mit dem wir auf diese Kugel schlagen. Was passiert ist klar: Es wird "Klong!" machen. Der Hammer hat die Kugel zum Vibrieren gebracht und dadurch wird auch die Luft in Vibration versetzt und wenn die dann auf unsere Ohren trifft, hören wir ein Geräusch. Oder stellen wir uns einen Wackelpudding vor, auf den wir mit einem Löffel schlagen. Auch dann wird der Pudding, ganz seinem Namen gerecht, hin und her wackeln. Ein Geräusch gibt es dabei nicht, oder besser gesagt: Es gibt kein Geräusch, das wir hören können, denn das Wackeln des Puddings ist zu langsam, als dass es ein für unsere Ohren hörbares Geräusch erzeugt.

Aber es geht ja heute um die Erde. Die ist weder eine Kugel aus Metall und auch nicht aus Pudding. Und es haut auch niemand mit einem riesigen Hammer oder einem großen Löffel auf sie ein. Aber sie schwingt trotzdem. Das merken wir zum Beispiel sehr deutlich, wenn ein Erdbeben stattfindet. Dann breiten sich Erdbebenwellen durch den Planeten aus und das ist ja nichts anderes als eine Schwingung im Gestein der Erde. Aber irgendwann ist so ein Erdbeben vorbei und die Wellen haben sich wieder beruhigt. Die Eigenschwingungen der Erde um die es heute geht, haben mit den Erdbeben allerdings erstmal nicht viel zu tun. Selbst wenn es einmal auf der ganzen Erde keine Erdbeben gibt, keine Vulkanausbrüche, und so weiter, schwingt der Planet trotzdem ein kleines bisschen. Und damit ist wirklich ein kleines bisschen gemeint. Es geht um Bewegungen von ein paar Zehntausendestel Millimeter, die periodisch alle paar Minuten stattfinden. Das Geräusch das dabei entsteht ist erstens enorm schwach und zweitens weit tiefer als das, was unsere Ohren hören könnten.

Aber es gibt diese Bewegung. Es gibt sogar zwei Arten von Bewegungen beziehungsweise zwei grundlegend unterschiedliche Weisen, wie die Erde schwingen kann. Die erste nennt man "sphäroidale Schwingungen" und das klingt kompliziert. Das kann auch sehr kompliziert werden, aber im Grunde ist es ganz einfach. Wenn die Erde zum Beispiel einfach nur pulsiert, ist das eine sphäroidale Schwingung. "Pulsieren" heißt in diesem Fall, dass die Erde größer wird, kleiner wird, größer wird, kleiner wird, und so weiter. Wie gesagt, es geht hier um winzigste Änderungen, aber das Prinzip bleibt gleich. Dieses Pulsieren ist die einfachste Schwingung die die Erde durchführen kann, aber es geht auch komplexer. Sie kann zum Beispiel abwechselnd in unterschiedliche Richtungen schwingen. Stellen wir uns vor, wir würden die Erde zusammendrücken, sie quasi mit den Fingern an Nord- und Südpol fassen und dann ein bisschen quetschen. Dann lassen wir los, packen sie am Äquator und ziehen sie auseinander. Dann wird wieder an den Polen gedrückt, und so weiter. Die ganze Schwingerei kann noch viel komplexer werden, aber das ist das Prinzip der sphäroidalen Schwingung.

Es gibt aber auch noch toroidale Schwingungen. Hier können wir uns vorstellen, dass wir probieren, die Erde aufzuschrauben. Wir drehen also die Nordhalbkugel in die eine Richtung und die Südhalbkugel in die andere Richtung. Wenn wir dann loslassen, dreht sich die verdrillte Erde wieder zurück und hin und her, auf unterschiedlichen Hemisphären in unterschiedliche Richtungen. Wenn man es ganz stark und vermutlich zu stark vereinfachen möchte, dann sind sphäroidale Schwingungen welche, bei denen sich der Erdboden auf und ab bewegt und toroidale Schwingungen welche, bei denen sich der Erdboden horizontal hin und her bewegt.

Dass es so etwas geben kann, ist vorerst keine große Überraschung. Alles schwingt, wenn man es entsprechenden Kräften aussetzt. Bei der Sonne zum Beispiel haben wir diese Schwingungen schon in den 1960er Jahren beobachtet. Aber im Gegensatz zu unserem Stern ist die Erde keine Gaskugel sondern besteht aus fester Materie und hier wirken auch nicht die enormen Kräfte, die das Innere der Sonne beherrschen. Und außerdem gibt es andauernd Erdbeben, Vulkanausbrüche und so weiter, die die winzigen Eigenschwingungen unseres Planeten überlagern. Es ist lange Zeit fast unmöglich erschienen, das Erdbrummen zu messen und es hat tatsächlich bis 1998 gedauert, bis es das erste Mal gelungen ist. Kazunari Nawa und Naoki Suda von der Universität Nagoya in Japan haben das geschafft, aber auch nur, weil sie jahrelang gesammelte seismische Daten sehr genau analysiert und alle Störquellen rausgerechnet haben. Und das, was sie nachweisen konnten, waren nur die sphäroidalen Schwingungen; bis auch die toroidalen Schwingungen entdeckt werden konnten, hat es nochmal fast 10 Jahre gedauert. Dann konnte der deutsche Geophysiker Dieter Kurrle sie am Black Forest Observatory im Schwarzwald nachweisen. Dieses Observatorium befindet sich tief in einem alten Bergwerk; die Messinstrumente sind hinter hunderten Metern von Gestein abgeschirmt. Was auch dringend nötig ist, denn es reichen schon kleinste Störungen, um die Messung zu verhindern. Wenn zum Beispiel sich der Luftdruck ein klein wenig ändert. Oder die Temperatur. Und was passiert, wenn irgendwo ein Auto vorbei fährt, kann man sich vorstellen. Aber im Bergwerk des Schwarzwaldes, hinter luftdicht verschlossenen Schleusentüren ist die Messung gelungen. Aber auch nur, weil die Daten von dort mit denen aus ähnlichen Einrichtungen in China und Japan verglichen werden konnten. Nur wenn man überall auf der Welt konsistente Daten kriegt, kann man sicher sein, dass es sich um ein globales Phänomen handelt und keine lokale Störung.

Man darf sich das Erdbrummen übrigens nicht so vorstellen wie eine Glocke, die angeschlagen wird. Wie ich vorhin schon gesagt habe, gibt es ja nicht nur eine Schwingung, sondern jede Menge. Die überlagern sich alle, aber eben nicht so wie bei einem Musikinstrument, wo es einen Grundton gibt und diverse Obertöne, die alle harmonisch zusammenklingen. Beim Erdbrummen sind alle möglichen Frequenzen wild durcheinander gemischt und wenn man unbedingt eine musikalische Analogie finden will, dann eher die eines Orchesters, wo vor dem Konzert erstmal sämtliche Instrumente gestimmt werden und ohne Plan durcheinander klingen.

So, jetzt wissen wir, was das Erdbrummen ist. Aber was ist die Ursache? Warum tut die Erde das? Warum schwingt sie einfach so vor sich hin, auch ganz ohne Erdbeben oder andere große Ereignisse? Das ist eine gute Frage und eine, die schwer zu beantworten ist. Bei den sphäroidalen Schwingungen ist es noch vergleichsweise einfach. Da geht es ja um die Auf-und-Ab-Schwingung und man muss - sehr vereinfacht gesagt - nur auf die Erde drücken, damit das passiert. Und solche Druckkräfte gibt es: Zum Beispiel in der Atmosphäre, wenn sich der Luftdruck verändert. Oder in den Meeren, wenn der Wind Wellen erzeugt, die dann unter Umständen bis tief hinunter auf den Meeresboden drücken. Dass das eine Ursache sein kann, wird auch durch die Beobachtung gestärkt, dass sich das Erdbrummen im Rhythmus der Jahreszeiten verändert. Und im Winter gibt es ja tatsächlich sehr viel mehr und heftigere Stürme, mit entsprechend mehr Wellen. Die Ursache der toroidalen Schwingungen ist dagegen nicht so leicht zu erklären. Hier geht es ja um horizontale Bewegung, nicht um ein Auf und Ab sondern ein Hin und Her. Und dementsprechend braucht es auch eine Kraft, die "schiebt" und nicht "drückt". Beziehungsweise eine "Scherkraft", wie es in der Wissenschaft heißt. Dazu gibt es ein paar Hypothesen, zum Beispiel Berge auf dem Meeresboden, die den Druck der Wellen von oben in eine Scherkraft umlenken. Oder großräumige, lang dauernde Tief- und Hochdruckwirbel, die an der Erde schrauben. Aber all diese Effekte sind viel zu schwach, um das Ausmaß der toroidalen Schwingungen zu erklären.

Am Ende wird es vermutlich eine kompliziertere Erklärung sein. Irgendwie werden die sphäroidalen und toroidalen Schwingungen auf sehr komplexe Weise zusammenwirken, im Wechselspiel mit all dem anderen, das dauernd auf der Erde los ist. Aber wenn wir das mal verstanden haben, dann werden wir auch genau dieses komplexe Wechselspiel der Vorgänge besser verstehen, das unseren Planeten zu dem macht, was er ist. Und werden dann auch besser verstehen können, wie andere Planeten funktionieren. Oder es läuft umgekehrt: Denn was auf der Erde passiert sollte anderswo auch stattfinden. Zum Beispiel auf dem Mars: Der hat zwar keine Ozeane, aber zumindest ein bisschen Atmosphäre. Und vielleicht führt auch die dazu, dass der Planet schwingt; vielleicht gibt es ein "Marsbrummen". Es gab auch schon Pläne, entsprechende Messinstrumente zu unserem Nachbarplaneten zu schicken, aber daraus ist bis jetzt noch nichts geworden. Aber vielleicht finden wir auch das noch mal raus und wenn wir einen zweiten Planeten brummen hören, hilft uns das eventuell dabei, das Brummen unseres eigenen Planeten zu erklären.

Sternengeschichten Folge 586: Das Lokale Loch

Wir leben in einem Loch. Gut, das ist missverständlich. Wir leben natürlich auf der Erde und nicht in einem Loch. Aber wenn man sich das Universum auf einem ganz großen Maßstab ansieht, dann leben wir einem Loch. Und um zu verstehen, was das genau bedeutet, muss man natürlich ein bisschen mehr erklären.

Ich habe in den Sternengeschichten schon oft von der großräumigen Struktur des Universums erzählt. Und "groß" meint hier wirklich groß. Es geht nicht um Galaxien, nichtmal um Galaxienhaufen. Es geht um galaktische Superhaufen, also Ansammlungen von Galaxienhaufen, die selbst wieder aus zehn- bis hunderttausenden Galaxien bestehen können. Diese Haufen, aus Haufen bilden noch größere Strukturen und zwischen den Strukturen ist nichts. Wenn man das gesamte Universum von außen betrachten würde, sich eine Region aussucht, die ein paar Milliarden Lichtjahre im Durchmesser hat und dann die Menge an Materie in dieser Region bestimmt, würde man einen gewissen Wert kriegen. Wenn ich mir eine andere Region mit ein paar Milliarden Lichtjahren Durchmesser nehme und die gleichen Messungen dort mache, werde ich fast den selben Wert kriegen.

Das bedeutet, dass unser Universum homogen ist: Es gibt keine Ecke, wo sich die ganze Materie drängt und eine andere, wo alles komplett leer ist. Aber das gilt eben nur für die ganze großen Skalen. Wenn man den Fokus ein wenig enger fasst, dann findet man sehr wohl Bereiche im Universum wo mehr Materie ist und Bereiche mit weniger. Und wir leben in einer der Gegenden, wo weniger ist als anderswo.

Wir wissen schon länger, dass es Filamente und Voids gibt, also die größten Strukturen aus Galaxien-Superhaufen und die gigantischen Leerräume dazwischen; ich habe in Folge 63 mal darüber gesprochen. Aber wenn man deren Verteilung sehr genau misst, dann sieht man, dass es Bereiche gibt, in denen unterdurchschnittlich viel Materie ist. Und als Ryan Keenan von der Uni Taiwan, Amy Barger und Lenox Cowie von der Uni Hawaii im Jahr 2013 so eine Untersuchung angestellt haben, haben sie herausgefunden, dass die lokale Galaxienverteilung ein wenig dünn ist. Oder besser gesagt: Sie haben festgestellt, dass wir uns mitten in einer großen Leere befinden.

Gut, "Leere" mag übertrieben klingen. Immerhin ist die Milchstraße Teil dieser Leere und die ist ja nicht nichts. Und nicht nur die Milchstraße: Die gesamte Lokale Gruppe sitzt in dieser Leere, also die Galaxiengruppe, zu der neben der Milchstraße und der Andromedagalaxie auch noch über 100 andere Galaxien gehören. Außerdem ist auch der Laniakea-Superhaufen mit dabei in der Leere, der immerhin aus gut 100.000 Galaxien besteht; inklusive des Virgo-Superhaufens der die Lokale Gruppe mit der Milchstraße enthält.

Man kann also nicht sagen, dass in dieser Leere nichts ist. Unser ganzes lokales Universum ist in dieser Leere, aber wenn man unser lokales Universum mit dem vergleicht, was anderswo zu finden ist, dann gibt es bei uns weniger. Die Milchstraße sitzt fast in der Mitte dieser unterdurchschnittlich bestückten Region die einen Durchmesser von circa einer Milliarde Lichtjahren hat. Und die übrigens wahlweise als "Local Hole", als das "Lokale Loch" bezeichnet wird oder als KBC-Void, oder KBC-Leere, nach den Anfangsbuchstaben der Nachnamen von Keenan, Barger und Cowie.

Ok, jetzt kann man sich fragen, was das bedeuten soll. Dann gibt es halt im Universum Bereiche mit mehr Zeug und Bereiche mit weniger Zeug. Und wir sind halt zufällig gerade da, wo weniger ist. Es mag fürs Selbstbewusstsein der menschlichen Spezies vielleicht ein Rückschlag sein, dass wir in nem kosmischen Loch wohnen und nicht da, wo die Post abgeht. Aber wenn es so, ist dann ist es halt so. Und das mag alles so sein - aber die Tatsache, dass wir im lokalen Loch leben, hat durchaus Konsequenzen. Keine natürlich, die unseren Alltag betreffen. Da ist das wirklich komplett egal. Wenn unser Alltag aber daraus bestehen sollte, das Universum zu verstehen, ist die Sache mit dem Lokalen Loch wirklich wichtig.

Wir wissen, dass das Universum expandiert. Darüber habe ich ja schon oft genug geredet. Wir können auch messen, wie schnell es das tut. Wir wissen, dass es in der Vergangenheit langsamer expandiert hat als in der Gegenwart; dieses Phänomen nennen wir die "Dunkle Energie". Aber darum soll es heute nicht gehen. Wir wollen nur wissen, wie schnell das Universum jetzt expandiert und mit "jetzt" ist alles plus minus ein paar hundert Millionen Jahre gemeint. Diese Expansionsrate wird mit dem "Hubble-Parameter" beschrieben und man kann ihn auf unterschiedliche Weise messen. Man kann direkt die Geschwindigkeit und die Entfernung von fernen Galaxien beobachten und daraus die Expansionsrate berechnen. Man kann aber auch indirekt die Entwicklung des Universums beobachten und aus seinem früheren Zustand berechnen, wie es in der Gegenwart aussehen muss. Der erste Fall ist ziemlich klar; beim zweiten Fall brauchen wir zusätzlich zu den Beobachtungsdaten noch ein gutes theoretisches Modell davon, wie das Universum sich verhält. Sowas haben wir, das nennt sich das Lambda-CDM-Modell, landläufig als "Urknalltheorie" bekannt und ich habe in Folge 578 ausführlich davon erzählt. Wir können dann Beobachtungsdaten aus dem frühen Universum nehmen, zum Beispiel von der kosmischen Hintergrundstrahlung und mit dem Urknallmodell daraus berechnen, wie schnell das Universum heute expandieren sollte. Wenn unsere Beobachtungsdaten gut und die Theorie richtig ist, dann sollten wir in beiden Fällen zum selben Ergebnisse kommen. Tun wir auch, aber nur fast. Die Ergebnisse unterscheiden sich nur leicht, aber doch stark genug, dass sie durch Beobachtungsfehler alleine nicht zu erklären sind; der Unterschied wird sogar größer, je besser unsere Beobachtungsdaten sind.

Daraus kann man natürlich folgern: Ok, dann ist was mit der Urknalltheorie nicht so wie es sein soll! Und das ist ein vernünftiger Ansatz; wir wissen, dass es da noch einiges an Problemen zu lösen gibt. Wir wissen aber auch, dass das Lambda-CDM-Modell in sehr vielen anderen Fällen unsere Beobachtungen sehr gut beschreibt; man sollte und kann es also nicht ohne Not komplett aus dem Fenster werfen. Aber vielleicht hilft uns das lokale Loch!

Schauen wir uns mal eine Region des Universums an, in der überdurchschnittlich viele Galaxien sind. Die ziehen sich natürlich alle gegenseitig an und diese Anziehungskraft wirkt der Expansion des Universums entgegen. In einer Region mit überdurchschnittlich viel Materie sollte die Expansionsrate also geringer erscheinen, weil sie durch die Anziehungskraft der vielen Galaxien gebremst wird. Zumindest im Vergleich zu der Rate, die ich messe, wenn ich mir das Universum auf sehr viel größeren Skalen anschaue. Und wenn man in einer Gegend mit unterdurchschnittlich viel Materie lebe, ist es genau umgekehrt. Da sind weniger Galaxien, sie ziehen sich nicht so stark an und wir würden eine Expansionsrate messen, die größer erscheint als die, die ich messen würde, wenn ich das Universum auf größeren Skalen betrachte. Und genau das ist es, was wir sehen. Mit der Beobachtung der Galaxien in unserer Umgebung messen wir die Expansionsrate eben in unserer Umgebung. Wenn wir die Daten aus der kosmischen Hintergrundstrahlung benutzen, also Daten die aus der Frühzeit des Universums stammen, dann nehmen wir Daten, die das Universum auf einem sehr viel größeren Maßstab beschreiben. Und mit diesen Daten kriegen wir einen kleineren Wert für die Expansionsrate als mit den lokalen Daten.

Man hat das auch nachgerechnet: Wenn wir berücksichtigen, dass wir in einem lokalen Loch leben, dann könnte sich das Problem mit dem Unterschied beim Hubble-Parameter in Luft auflösen. Beziehungsweise könnte es im lokalen Loch verschwinden. Wir kriegen nur deswegen unterschiedliche Werte, weil wir halt gerade in einem Loch leben und die Messergebnisse von dort nicht repräsentativ für das ganze Universum sind. Ob das wirklich schon die letztgültige Antwort ist, muss sich zeigen. Aber wenn es so ist, dann sollten wir uns auch nicht mehr darüber ärgern, dass wir nur unterm Durchschnitt sind.

Sternengeschichten Folge 585: Das Sternbild Drache

Es wird wieder mal Zeit, dass wir uns eines der Sternbilder ansehen. Und der Drache ist ein ganz besonderes Sternbild. Ok - jedes Sternbild ist besonders, denn wie ich ja schon oft erklärt habe, sind die modernen Sternbilder ja einfach nur abgegrenzte Bereiche am Himmel. 88 Stück davon gibt es und es gibt keine Stelle am Himmel, wo man nicht irgendwas besonders finden könnte. Aber der Drache ist nicht nur ein altes Sternbild mit jeder Menge spannender Mythologie sondern auch ein Sternbild, in dem man aus so gut wie jedem Bereich der Astronomie etwas findet.

Aber fangen wir mal damit an, wo der Drache ist. Man findet ihn im Norden; er windet sich quasi um den kleinen Bären herum, zu dem ja auch Polaris gehört, der Polarstern, der den Himmelsnordpol markiert. In Mitteleuropa kann man den Drachen deswegen auch das ganze Jahr über in jeder Nacht sehen und weil er vergleichsweise viele helle Sterne enthält, ist er auch leicht zu erkennen. Sucht euch einfach den Polarstern und schaut nach einer langen Kette aus Sternen, die sich in seiner Nähe über den Himmel windet. Das ist der Drache und dieses Sternbild war schon in der Antike bekannt. Es war eines der 48 Sternbilder, die Ptolemäus vor knapp 2000 Jahren in seinen astronomischen Werken aufgelistet hat, aber die Menschen haben dort auch schon früher alle möglichen Monster gesehen. In der Schöpfungsgeschichte der Babylonier hat man sich dort oben Tiamat vorgestellt; die Göttin des Salzwassers die als eine Art Seeschlange mit Hörnern dargestellt wird. Sie kämpft gegen Marduk, die Hauptgottheit der Babylonier, der Tiamat besiegt, ihren Körper zerteilt und aus den beiden Hälften Himmel und Erde erschafft. In der griechischen Mythologie gibt es auch jede Menge drachenähnliche Monster, zum Beispiel Ladon, der gleich 100 Köpfe hat und die goldenen Äpfel der Hesperiden bewacht, die Untersterblichkeit verleihen. Hat er auch immer super geschafft, bis Herkules gekommen ist und ihn umgebracht hat. In den Mythen der arabischen Nomaden hat man hier allerdings ein Kamel gesehen, dass sein Junges beschützt, das gerade von zwei Hyaenen angegriffen wird.

Aber schauen wir uns jetzt lieber an, was es im Drachen zu sehen gibt. Wenn wir das Anfang Oktober tun und wir eine gute, dunkle Nacht erwischen, werden wir vielleicht mit jeder Menge Draconiden belohnt. So nennt sich ein Meteorstrom, also ein "Sternschnuppenschauer", der jedes Jahr um den 9. Oktober herum sichtbar ist. Dann bewegt sich die Erde durch den Staub, den der Komet 21P/Giacobini-Zinner im All hinterlassen hat und wir können sehen, wie jede Menge Sternschnuppen über den Himmel sausen. Wenn wir Glück haben, jedenfalls. Üblicherweise sind die Draconiden eher schwach, mit höchstens einer Handvoll an Sternschnuppen pro Stunde. Aber alle paar Jahrzehnte kann es richtig viel werden, wenn nämlich der Komet gerade vorher vorbei gekommen ist und frischen Staub hinterlassen hat. Das war zum Beispiel 1985, 1998 und 2011 der Fall, da konnte man ein paar hundert Sternschnuppen pro Stunde sehen. Wegen der Richtung, in die sich die Erde Anfang Oktober bewegt, scheinen die Sternschnuppen alle aus Richtung des Sternbilds Drache zu kommen und daher haben sie auch ihren Namen.

Der hellste Stern eines Sternbilds wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben Alpha bezeichnet, gefolgt von der lateinischen Bezeichnung des Sternbilds. Alpha Draconis ist aber nur der achthellste Stern im Drachen - aber trotzdem einer der wichtigsten. Auf jeden Fall war er das für die Menschen die vor knapp 5000 Jahren gelebt haben. Da war Alpha Draconis nämlich der Polarstern. Oder besser gesagt: Der Polarstern war damals natürlich auch schon der Polarstern, aber er war nicht dort, wo sich der Himmelsnordpol befindet. Da befand sich zu der Zeit eben Alpha Draconis. Die Achse, um die die Erde sich dreht und die in Richtung Himmelsnordpol zeigt, beschreibt im Verlauf von gut 26.000 Jahren einen kleinen Kreis am Himmel. Heute zeigt sie ungefähr dorthin, wo sich Polaris befindet. Damals war sie aber auf Alpha Draconis ausgerichtet. Und um das Jahr 20.000 herum wird sie das wieder tun.

Der tatsächlich hellste Stern im Drachen ist Gamma Draconis beziehungsweise "Etamin" wie er auch genannt wird. Das bedeutet "Schlange" und Etamin ist nicht nur hell, sondern hat in der Geschichte der Astronomie auch eine wichtige Rolle gespielt. Ich habe davon schon in Folge 83 erzählt: Mit dem 16. Jahrhundert setzte sich langsam die Idee durch, dass die Erde sich um die Sonne bewegt und nicht umgekehrt. Wenn das so ist, dann müsste sich aber auch die Position der Sterne scheinbar verändern, weil wir sie im Laufe eines Jahres von unterschiedlichen Positionen im Sonnensystem aus beobachten. Sie müssten sich in Bezug auf die noch weiter entfernt liegenden Sternen leicht verschieben. Diesen Effekt, die "Parallaxe" sollte man messen können und die Leute haben versucht, es zu messen. Einer der ersten war 1725 der britische Astronom James Bradley, und er hat sich Gamma Draconis ausgesucht - unter anderem deswegen, weil er jede Nacht am Himmel zu sehen und darum gut wiederholt zu beobachten war. Und Bradley hat tatsächlich eine scheinbare Veränderung der Position gemessen, aber nicht die, die zu erwarten war. Bradley hatte die Aberration entdeckt. Die funktioniert, kurz gesagt, so: Die Erde bewegt sich durchs All. Licht der Sterne bewegt sich zur Erde. Das Licht ist aber nicht unendlich schnell. Stellen wir uns vor, das Licht eines Sterns fällt exakt senkrecht in die obere Öffnung eines Teleskops. Es braucht dann zwar nicht lange, um das untere Ende zu erreichen, aber es ist nicht unendlich schnell. In der kurzen Zeit bis es unten angekommen ist, bewegt sich die Erde ein kleines Stückchen weiter und verschiebt dadurch auch das Teleskop ein kleines Stückchen. Wenn das Sternenlicht dann auf unser Auge trifft - oder ein Messgerät, je nachdem - sieht es so aus, als sei das Licht eben nicht senkrecht aufgetroffen, sondern ein winziges bisschen aus der Senkrechten abgelenkt. Wie stark diese scheinbare Positionsänderung ist, hängt davon ab, in welche Richtung sich die Erde gerade bewegt; auf den Stern zu, von ihm weg oder irgendwas dazwischen. Das ändert sich im Laufe eines Jahres und so beschreibt der Stern ebenfalls im Laufe eines Jahres einen scheinbaren Kreis am Himmel.

Das war zwar nicht die Parallaxe, die Bradley messen wollte - aber seine Messungen der Aberration konnten erstmals zweifelsfrei nachweisen, dass die Erde sich tatsächlich bewegt und nicht still im Zentrum des Universums steht.

Was gibt es noch im Drachen? Den Stern Arrakis, der eigentlich Al-Rakis heißt oder wissenschaftlich My Draconis. Und ich erwähne den Stern eigentlich nur deswegen, weil der Science-Fiction-Autor Frank Herbert diesen Namen für den Planeten ausgewählt hat, auf dem sein Buch "Dune - der Wüstenplanet" spielt. Obwohl Arrakis dort den Stern Alpha Carinae umkreist, aber wir wollen jetzt nicht in die Details von Dune eintauchen.

Echte extrasolare Planeten hat der Drache natürlich auch. Zum Beispiel die beiden, die den Stern Kepler-10 umkreisen. Das ist ein sonnenähnlicher Stern in 600 Lichtjahren Entfernung mit mindestens zwei bekannten Planeten. Der eine ist eineinhalb mal so groß wie die Erde und der andere mehr als doppelt so groß. Beide haben aber sehr viel mehr Masse: Der eine die 3fache und der andere die 7fache Masse unseres Planeten. Es gibt noch 18 andere bekannte Sterne im Drachen, die Planeten haben - aber auch am anderen Ende der Größenskala ist dort einiges zu finden.

1786 hat der Astronom William Herschel dort den Katzenaugennebel entdeckt oder NGC 6543, wie er offiziell heißt. Es handelt sich um einen über 3000 Lichtjahre entfernten planetaren Nebel. Also das, was entsteht, wenn ein sehr großer und heißer Stern am Ende seines Lebens das Gas aus dem er besteht, Schicht für Schicht ins All hinaus bläst. Beim Katzenaugennebel hat das ein Stern, der ungefähr 10.000 mal heller und knapp 20 mal heißer als unsere Sonne ist, mit Sinn für Ästhetik getan. Der Katzenaugennebel ist einer der komplexesten Nebel die wir kennen und sieht, wenig überraschend, wie ein Katzenauge aus.

Es geht aber auch noch größer und weiter weg. Schauen wir auf die Draco-Zwerggalaxie. Die ist, wenig überraschend, eine kleine Galaxie. Sie besteht aus circa drei Millionen Sterne - viel weniger als die gut 100 Milliarden in der Milchstraße. Aber die Draco-Zwerggalaxie ist eine unserer Nachbarn, sie ist Teil der Lokalen Gruppe, also der Gruppe an Galaxien, zu der auch die Milchstraße gehört. Sie ist nur 280.000 Lichtjahre entfernt und deswegen vergleichsweise gut zu untersuchen. Und die Daten zeigen unter anderem, dass sich die Sterne dort viel zu schnell bewegen. Eigentlich sollte sich die Galaxie schon längst aufgelöst haben; die Gravitationskraft der paar Millionen Sterne reicht nicht, um sie zusammenzuhalten. Es muss dort also dunkle Materie geben, die Gravitationskraft ausübt und die wir nicht sehen können. Und es muss dort überdurchschnittlich viel dunkle Materie geben, viel mehr als in den anderen Galaxien.

Die Kaulquappen-Galaxie würde nicht in den Raum zwischen uns und der Draco-Zwerggalaxie passen. Muss sie aber auch nicht, sie ist gut 420 Millionen Lichtjahre entfernt, im Sternbild Drache natürlich und sieht aus wie eine normale Spiralgalaxie, wenn sie nicht einen Schweif aus Sternen hinter sich herziehen würde, der fast 300.000 Lichtjahre lang ist. In der Vergangenheit ist sie einer anderen Galaxien zu nahe gekommen und die zwischen ihnen wirkenden Gezeitenkräfte habe jede Menge Sterne aus ihnen herausgerissen, so dass diese seltsame Form entstanden ist.

Und wenn wir noch weiter hinaus schauen, finden wir im Drachen auch noch Abell 2218. So heißt ein Galaxienhaufen, dessen Licht mehr als 2 Milliarden Jahre bis zu uns braucht. Dort befinden sich ungefähr 10.000 Galaxien und diese gewaltige Masse krümmt den Raum enorm und lenkt so das Licht der Galaxien ab, das aus noch weiterer Entfernung zu uns kommt. Oder anders gesagt: Abell 2218 wirkt wie eine Gravitationslinse, die das Licht von fernen Objekten quasi verstärken kann, so das es für uns sichtbar wird, obwohl wir es eigentlich gar nicht mehr sehen sollten. 2004 hat man durch die Gravitationslinsenwirkung von Abell 2218 zum Beispiel eine Galaxie identifizieren können, deren Licht fast 13 Milliarden Jahre bis zu uns unterwegs war. Das bedeutet: Wir sehen etwas, das existiert hat, als das Universum gerade mal 750 Millionen Jahre alt war!

Es gäbe noch viel mehr über den Drachen zu erzählen. Von den interplanetaren Staubkörnern der Draconiden, über die Sterne in unserer Nähe und ihre Planeten, über nahe Galaxien und fernste Galaxienhaufen. Der Drache bietet alles, was man sich in der Astronomie wünschen kann.

Sternengeschichten Folge 584: B2FH und die Entstehung der Atome

"Die Sterne, die Sterne bilden unsre Sinnesart" und "Nicht durch die Schuld der Sterne, lieber Brutus, Durch eigne Schuld". Mit diesen beiden Zitaten von William Shakespeare beginnt ein wissenschaftlicher Fachartikel, der im Oktober 1957 veröffentlicht worden ist. Er trägt den Titel "Synthesis of the Elements in Stars", also auf deutsch: "Entstehung der Elemente in Sternen" und wurde von Margaret Burbidge, Geoffrey Burbidge, William Fowler und Fred Hoyle verfasst. Aus den Anfangsbuchstaben ihrer Nachnamen setzt sich auch der Spitzname dieses Artikels zusammen: B2FH. Und die Tatsache, dass ein wissenschaftlicher Fachartikel einen Spitznamen bekommen hat zeigt schon, dass es sich um eine ganz besondere Arbeit handeln muss. Es geht um nichts weniger als den Ursprung der Atome, der damals 1957 endlich verstanden wurde.

Wir müssen aber ein wenig früher beginnen. Vor 1957 und eigentlich noch viel, viel weiter in der Vergangenheit. Heute wissen wir, dass das Universum vor circa 13,8 Milliarden Jahren begonnen hat. Damals ist in einem sehr kurzen Zeitraum sehr viel Energie freigeworden und daraus haben sich die ersten Bausteine der Materie gebildet. Protonen, Neutronen und Elektronen, also die Teilchen, aus denen die Atome bestehen. Damals aber noch nicht bestanden haben, und das ist der Punkt. Wir sehen heute eine Welt, die voll mit unterschiedlichsten Atomen ist. Mit Wasserstoff und Helium, aus dem die Sterne bestehen. Aber auch mit Kohlenstoff, der die Grundlage für das Leben bildet oder mit Sauerstoff, den dieses Leben atmet, zumindest hier auf der Erde. Wir sehen Silizium, wir sehen Eisen, wir sehen Gold, und so weiter. All diese chemischen Elemente unterscheiden sich durch die Anzahl der Protonen und Neutronen in ihrem Atomkern und die der Elektronen in ihrer Atomhülle. Aber wie sind sie entstanden? Wie haben sich die ganzen Protonen, Neutronen und Elektronen zu den verschiedenen Elementen zusammengefunden? Und vor allem: Wann und wo haben sie das getan?

Als man in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts angefangen hat, sich genau darüber Gedanken zu machen, wusste man noch nicht viel über die Entstehung und Entwicklung des Universums. Man hatte gerade erst entdeckt, dass das Universum expandiert, aber mehr Details kannte man nicht. Viele Menschen sind wegen dieser Expansion davon ausgegangen, dass das Universum einen Anfang gehabt haben muss. Wenn es in der Vergangenheit kleiner war als heute und noch weiter in der Vergangenheit noch kleiner: Dann muss es zwangsläufig irgendwann mal mehr oder weniger ein Punkt gewesen sein. Aber es gab keine wirklich guten Belege für diese Behauptung. Und durchaus auch Alternative, wie zum Beispiel das Steady-State-Universum, von dem ich in Folge 491 ausführlich erzählt habe. Diese Hypothese besagt, kurz zusammengefasst, dass das Universum zwar expandiert - diesen Beobachtungsbefund konnte man nicht ignoriere - aber trotzdem ändert sich nichts. Soll heißen: Die Galaxien streben auseinander, aber im Raum dazwischen entsteht ständig spontan neue Materie, aus der dann neue Galaxien entstehen, die wieder auseinander streben, und in den neuen Zwischenräumen entsteht wieder neue Materie, und so weiter: Am Ende kriegt man ein expandieres Universum, das zu jedem Zeitpunkt quasi gleich aussieht; unendlich groß und ohne Anfang und Ende.

Wie gesagt: Damals war das plausibel beziehungsweise genau so viel oder wenig plausibel wie die konkurrierende Urknalltheorie. Was hat das aber jetzt alles mit den Elementen zu tun? Die Frage nach der Entstehung des Universums ist deswegen wichtig, weil sie Einfluss auf die Art und Weise hat, wie die Elemente entstehen können. Der Physiker George Gamow zum Beispiel hat maßgeblich dazu beigetragen, die Theorie eines Urknalls zu entwickeln. Und schon in den 1930er Jahren darüber nachgedacht, wie dabei die chemischen Elemente entstehen können. Wenn, so seine Idee, damals die Protonen, Neutronen und Elektronen entstanden sind und auch alles noch extrem heiß und extrem dicht beieinander war, dann können die Atomkernbausteine ja miteinander verschmelzen und die diversen Atome bilden. Um den Wasserstoff muss man sich sowieso keine Gedanken machen, der besteht ja sowieso nur aus einem Proton im Kern, der ist quasi schon von Anfang an fertig. Wenn zwei Protonen (und zwei Neutronen) miteinander fusionieren, dann kriegt man ein Helium-Atom; wenn die Helium-Atome fusionieren, dann kriegt man noch schwerere Elemente, und so weiter. Die extremen Bedingungen nach dem Urknall haben dafür gesorgt, dass die ganzen Atome durch Fusion entstanden sind. Klingt gut, ist aber problematisch. Vor allem, weil die Sache schwierig wird, wenn man bei Helium angelangt ist.

Helium hat zwei Protonen im Atomkern und zwei Neutronen. Also insgesamt vier Kernbauteilchen, sogenannte Nukleonen. Wenn da jetzt noch ein Nukleon dazu kommt, dann gibts ein Problem. Es gibt keine stabilen Atomkerne mit fünf Nukleonen. So ein Ding zerfällt sofort wieder. Gut, könnte man sagen. Dann schmeißen wir einfach zwei Helium-Atome zusammen, dann haben wir ein Atom mit acht Nukleonen. Kann man machen, aber dann kriegt man wieder ein instabiles Atom. Wir müssen aber irgendwie zu Kohlenstoff kommen, ein Atom mit sechs Protonen und sechs Neutronen, also zwölf Nukleonen. Diese Lücke zu überspringen; das "Fünf-Nukleonental" zu überwinden und bei Kohlenstoff zu landen: Da hatte niemand so recht eine Idee, wie das gehen könnte.

Beziehungsweise stimmt das nicht ganz: Man kann natürlich überlegen, wie wahrscheinlich es ist, dass zwei Helium-Atome fusionieren und dann ein Beryllium-8-Atom bilden. Das ist zwar das instabile Ding, das ich vorhin erwähnt habe, aber vielleicht knallt ja gerade in der extrem kurzen Zeit, in der es noch existiert, ein drittes Helium-Atom dazu und wir kriegen stabilen Kohlenstoff? Sowas nennt sich ein "Drei-Alpha-Prozess" und rein theoretisch kann es passieren. Rein praktisch braucht es dafür aber eine ausreichend große Menge an Helium-Atome und natürlich auch ausreichend hohe Temperaturen. Heiß genug war es nach dem Urknall, aber es wäre nicht genug Helium da gewesen.

Und jetzt kommt Fred Hoyle. Das ist einer der vier, die den B2FH-Artikel geschrieben haben, um den es ja heute eigentlich gehen sollte. Und Hoyle war es auch, der in den 1940er Jahren mit zwei Kollegen die Theorie des Steady-State-Universums entwickelt hat und deswegen war er kein großer Fan des Urknalls. Hoyle fand die Sache so bescheuert, dass er in einer Radiosendung die Idee eines Universums mit einem Anfang mit dem Begriff "Big Bang" lächerlich machen wollte. Was nicht so ganz funktioniert hat, denn das wurde später zum offiziellen Begriff um diesen Urknall zu beschreiben. Aber weil Hoyle den Urknall abgelehnt hat, war er natürlich auch davon überzeugt, dass die chemischen Elemente NICHT zu Beginn des Universums entstanden sein konnten. Wie denn auch, wenn es seiner Meinung nach keinen Beginn gegeben hat. Es muss also anderswo passiert sein, und da kommen eigentlich nur die Sterne in Frage. In ihrem Inneren ist es auch sehr heiß, das Material dort ist auch sehr dicht und besteht auch vor allem aus Wasserstoff und Helium. Da können die Atome auch fusionieren und neue chemische Elemente produzieren. Aber können sie das wirklich? Um das zu berechnen, muss man den Wirkungsquerschnitt der Atome kennen; also - vereinfacht gesagt - wissen, wie leicht sie mit anderen Atomen verschmelzen. Solche Messungen waren damals noch vergleichsweise neu, aber bei einem Besuch in den USA fand Hoyle entsprechende Werte bei einem Kollegen und nutze sie, um eine erste Arbeit zu schreiben, die zeigen sollte, wie die Atome im Inneren von Sternen entstehen. Darin war aber noch sehr viel nicht erklärt, unter anderem die Sache mit der unüberwindbaren Lücke bei fünf Nukleonen.

Zurück an seiner Heimatuni in Cambridge, in England, setzte Hoyle einen Doktoranden auf das Problem an, der aber die Uni verließ, bevor er damit fertig war. Ein paar Jahre später, 1952, war es dann der amerikanische Astrophysiker Edwin Salpeter, der zeigen konnte, dass der Drei-Alpha-Prozess im Inneren von bestimmten Sternen durchaus funktionieren kann. Aber auch diese Arbeit war in Details noch nicht ausgearbeitet und Hoyle dachte sich, dass er diese Sache jetzt endlich vernünftig zu Ende bringen sollte. Bei einem weitere Besuch in den USA, am Caltech in Kalifornien, überzeugte er den Kernphysiker William Fowler davon, in seinem Labor ein paar Messungen anzustellen. Ich lasse die Details jetzt aus, aber es ging um folgendes: Wenn ein Kohlenstoff-Atom einen ganz bestimmten angeregten Zustand haben kann, also eine ganz bestimmte Menge Energie aufnehmen kann, dann kann das mit dem Drei-Alpha-Prozess in Sternen doch noch vernünftig funktionieren. Hoyle überzeugte Fowler, nach diesem Zustand zu suchen und die Suche war erfolgreich. Jetzt war auch Fowler mit an Bord und wollte mit Hoyle gemeinsam den Rest der Atomentstehung klären. Er reiste nach Cambridge, um dort mit Hoyle zu arbeiten. Der hatte aber keine Zeit, weil er an der Uni so viele Vorlesungen halten musste. Zum Glück waren damals aber auch Margaret und Geoffrey Burbidge dort und mit denen machte sich Fowler an die Arbeit.

Ein Jahr später trafen sich alle vier bei Fowler am Caltech und begannen, die Sache gemeinsam zu bearbeiten. Aber die Burbidges mussten wieder zurück und mussten sich vor allem neue Stellen suchen, weil ihr Vertrag in Cambridge auslief. Fowler wollte sie unbedingt dauerhaft ans Caltech holen. Er hatte Einfluss dort und wollte für Geoffrey, der Theoretiker war, eine Stelle in seinem Institut besorgen und für Margaret, die beobachtenden Astronomin war, eine Position an der nahen Mount Wilson Sternwarte. Der Direktor dort meinte aber, er könne leider keine Frau anstellen, weil es keine passenden Toiletten für sie geben würde. "Dann geh ich halt in die Büsche", soll Margaret darauf gesagt haben, aber Fowler hat eine bessere Idee gehabt. Er hat Margaret eine Stelle am Caltech besorgt und für Geoffrey eine am Mount Wilson. Da konnte er zwar als Theoretiker nichts anfangen, aber er brachte einfach jedesmal Margaret mit, die dort dann ihre Arbeit am Teleskop erledigte, während er in einem der Büros seine theoretische Arbeit gemacht hat. Ob irgendwer die Büsche benutzen musste, weiß man nicht…

Auf jeden Fall waren jetzt Fowler und die Burbidges in Kalifornien und Hoyle immer wieder zu Besuch. Jetzt konnten sie ihre Arbeit weiter treiben und den später berühmten Artikel schreiben. Dafür nutzten sie ihre eigene Forschung und trugen alle möglichen andere Arbeiten anderer Leute organisiert zusammen. Am Ende hatten sie einen gut 100 Seiten langen Artikel, der genau erklärte, wo die ganzen Elemente herkommen. Leichtere Atome, wie Kohlenstoff oder Sauerstoff werden in den großen Sternen fusioniert; bei schwereren geht das nicht mehr, aber auch da machten die vier Vorschläge für entsprechende Prozesse. Zum Beispiel Supernova-Explosionen und so weiter; darüber habe ich ja schon in anderen Folgen der Sternengeschichten gesprochen.

Im B2FH-Artikel war nicht jedes letzte Detail der Entstehung der Elemente geklärt, aber das erste Mal gab es einen plausiblen Überblick darüber, wo und wie die ganzen unterschiedlichen Atome entstanden sind. Belegt durch Beobachtungsdaten, unterstützt durch theoretische Berechnungen: Es war ein revolutionäres Stück Astronomie. Die Nukleare Astrophysik, also die Wissenschaft der kernphysikalischen Vorgänge bei astronomischen Phänomen, konnte sich dadurch als ernsthafte Disziplin etablieren und niemand zweifelte mehr daran, dass es die Sterne sind, in denen die chemischen Elemente produziert werden.

Es war Arbeit, die eines Nobelpreises würdig war und der wurde 1983 auch verliehen. Allerdings, etwas überraschend und unverständlicherweise, nur an William Fowler. Warum Margaret und Geoffrey Burbidge ausgelassen wurden, weiß man nicht. Bei Fred Hoyle sagen die Gerüchte, dass er vom Nobelpreis-Kommittee ignoriert wurde, weil er neben seiner genialen Forschung auch so viel an unorthodoxen Theorien arbeitete (und das ist noch sehr freundlich ausgedrückt); er hielt auch dann noch an seinem Steady-State-Universum fest, als schon längst klar war, dass es den Beobachtungen widerspricht; er dachte, dass Krankheiten durch Bakterien aus dem Weltall verursacht werden, und so weiter. So oder so: Alle vier von B2FH hätten den Preis verdient und alle vier haben auch immer wieder gesagt, dass alle gleichermaßen dazu beigetragen haben.

William Fowler starb 1995, Fred Hoyle im Jahr 2001, Geoffrey Burbidge im Jahr 2010 und Margaret Burbidge 2020, im Alter von 100 Jahren. Über all ihre Karrieren könnte man noch jede Menge Geschichten erzählen. Aber das mache ich dann in anderen Folgen der Sternengeschichten.

Sternengeschichten Folge 583: Begraben im Weltall

Heute reden wir bei den Sternengeschichten über den Tod. Nicht über den Tod von Sternen, oder den Tod von Galaxien oder den Tod des Universums. Sondern tatsächlich über den Tod von uns Menschen. Das ist kein erfreuliches Thema, aber wir sind alle lebendig und wir müssen alle sterben. Daran lässt sich nichts ändern. Und wenn man gestorben ist, wird man normalerweise auf die eine oder andere Art bestattet. In Europa findet das ebenso normalerweise auf einem Friedhof statt. Aber es gibt auch die Möglichkeit, sich im Weltraum bestatten zu lassen und davon möchte ich heute erzählen.

Für eine Weltraumbestattung muss man nicht im Weltraum sterben. Es sind ja leider schon Menschen im All verstorben. Zum Beispiel die Crew der Sojus 11, am 30. Juni 1971, achdem die Kapsel von der sowjetischen Raumstation Saljut 1 abgedockt hat, um zurück zur Erde zu fliegen. Dabei kam es aber zu einer ungeplanten Öffnung eines Ventils und die Luft entwich aus der Kapsel. Die drei Kosmonauten, Georgi Timofejewitsch Dobrowolski, Wiktor Iwanowitsch Pazajew und Wladislaw Nikolajewitsch Wolkow konnten nach der Landung nur noch tot geborgen werden. Auch die Besatzungen der Space Shuttles Challenger und Columbia starben 1986 beziehungsweise 2003, als die Raumschiffe nach dem Start beziehungsweise bei der Columbia beim Wiedereintritt explodierten. Man kann darüber diskutieren, ob diese Menschen tatsächlich IM All gestorben sind oder in der Atmosphäre der Erde. Direkt im All, also zum Beispiel auf der Internationalen Raumstation ist bis jetzt tatsächlich noch niemand zu Tode gekommen. So oder so sind all die tragischen Todesfälle so abgelaufen, dass die Körper der Verstorbenen oder zumindest Überreste davon auf der Erde geborgen und bestattet werden konnten.

Bei der Weltraumbestattung geht es um etwas anderes. Es geht darum, dass die sterblichen Überreste von Verstorbenen von der Erde ins Weltall transportiert werden. Die Idee, so etwas zu tun, ist nicht neu, aber auch noch nicht so wahnsinnig alt. Einer der ersten, der sich darüber Gedanken gemacht hat, war vermutlich der amerikanische Science-Fiction-Autor Neil R.Jones. 1931 veröffentlichte er eine Kurzgeschichte mit dem Titel "The Jameson-Satellit" die auf deutsch auch unter dem Titel "Das Zeitmausoleum" erschienen ist. Es geht darin um einen Professor Jameson, der seinen Körper nach seinem Tod unbedingt auf ewig erhalten möchte. Mummifizierung wie bei den alten Ägyptern ist ihm zu wenig, deswegen hat er dafür gesorgt, dass sein Körper in einem Raumschiff in eine Umlaufbahn geschossen wird, um dort auf ewig die Erde umkreist. Oder zumindest so lange, wie die Erde existiert. Natürlich bleibt das nicht so, es ist ja eine Science-Fiction-Geschichte, und deswegen kommen nach 40 Millionen Jahren ein paar Aliens vorbei und erwecken Professor Jameson wieder zum Leben, was für ihn der Start für jede Menge Abenteuer im Weltall ist.

Aber sieht man mal davon ab, dass auch ein Körper in einem Erdsatellit vermutlich keine 40 Millionen Jahre überstehen würde - immerhin sind Umlaufbahnen in der Nähe der Erde nicht beliebig lange stabil, um nur ein Problem zu nennen - sieht man davon ab, dann würde man bei einer echten Weltraumbestattung auch ganz anders vorgehen. Es ist teuer, etwas ins All zu bringen. Egal ob die Nutzlast aus wissenschaftlichen Instrumenten besteht oder aus Leichen: Jedes Kilogramm das man von der Erde ins All bringt, kostet viel Geld. Deswegen wird bei einer Weltraumbestattung auch nur die Asche einer verstorbenen Person transportiert und auch nur ein Teil davon. Eingeschlossen in einer kleinen Kapsel reist die Asche ins All und wird dann entweder dort ausgesetzt und bleibt dort, bis sie irgendwann in der Erdatmosphäre verglüht. Oder es handelt sich um einen Suborbitalflug, wo die Raketen quasi in einem hohen Bogen nur kurz die Grenze zum Weltraum überschreitet und dann wieder, mitsamt der Asche, auf der Erde landet. Sowas wird dann auch meistens als "Memorial flight" und nicht als "Bestattung" bezeichnet.

So oder so: Das erste, was man vielleicht eine Weltraumbestattung nennen könnte, fand am 22. Oktober 1992 statt. Da hob das Space Shuttle Columbia im Rahmen der STS-52-Mission ab. Das eigentliche Ziel war es, den Satelliten LAGEOS-2 auszusetzen, der die Geologie der Erde erforschen sollte und materialwissenschaftliche Forschung an Bord des Shuttles durchzuführen. Mit an Bord des Shuttles war aber auch ein wenig der Asche des im Jahr zuvor verstorbenen Autors und Produzent Gene Roddenberry, der ja unter anderem die Fernsehserie "Star Trek" geschaffen hat. Diese Asche landete aber auch wieder mit dem Shuttle auf der Erde.

Die erste echte Weltraumbestattung wurde am 21. April 1997 durchgeführt und zwar von der Firma "Celestis", die sich auf genau so etwas spezialisiert hat. Damals waren 24 winzige Urnen mit jeweils ein paar Gramm Asche an der oberen Stufe einer Pegasus-Rakete angebracht. Diese Raketen werden von einem Flugzeug in die obere Atmosphäre gebracht und von dort gestartet. Der Flug im April 1997 startete von den kanarischen Inseln und sollte den spanischen Satelliten Minisat 01 ins All bringen, was auch geklappt hat. Ebenso wie der Transport der Asche der 24 verstorbenen Menschen ins All. Sie blieben, mit der Oberstufe der Rakete, dort auf einer Umlaufbahn, bis sie im Jahr 2002 beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre verglüht sind. Eine der Kapseln enthielt die Asche von Gene Roddenberry, der so noch zu einer echten Weltraumbestattung gekommen ist. Ebenfalls an Bord des ersten Begräbnisfluges war unter anderem die Asche von Gerard K. O'Neill, ein amerikanischer Raumfahrtpionier, der unter anderem viel am Bau von Raumstationen geforscht hat, die Asche des Raketentechnikers Krafft Ehricke und die Asche von Timothy Leary, dem Psycholgen, der unter anderem deswegen bekannt wurde, weil er sich für den medizinischen Einsatz von Drogen wie LSD ausgesprochen hat.

Seit damals gab es jede Menge solcher Begräbnisflüge, bei denen hunderte Mini-Urnen ins All gebracht worden sind. Unter anderem war da auch die Asche des Schauspielers James Doohan dabei, der als "Scotty" in der Serie Star Trek bekannt wurde und 2007 von der Firma Celestis nach oben gebeamt wurde, wenn man so will.

Einen ganz besonderen Begräbnisflug unternahm die Asche von Eugene Shoemaker. Der Geologe und Astronom war maßgeblich daran beteiligt, dass wir in der Mitte des letzten Jahrhunderts herausgefunden haben, das Asteroiden auch heute noch auf der Erde einschlagen; hat die Geologie des Monds erforscht und die Astronauten der Apollo-Missionen auf ihre Arbeit dort vorbereitet und wäre eigentlich auch selbst ein heißer Kandidat für einen Mondflug gewesen, wenn er aus gesundheitlichen Gründen nicht aus der Ausbildung ausscheiden hätte müssen. Nach seinem Tod im Jahr 1997 wurde ein Teil seiner Asche an Bord der NASA-Sonde Lunar Prospector zuerst in eine Mondumlaufbahn gebracht. Nachdem die Sonde dort ihre Arbeit bei der Vermessung des Mondes und des Nachweises von Wasser im Mondgestein erledigt hatte, hat man die Mission am 31. Juli 1999 mit einem gezielten Einschlag von Lunar Prospector in der Nähe des Südpols des Mondes beendet. Eugene Shoemaker war damit also der erste, der tatsächlich - zumindest zum Teil - auf einem anderen Himmelskörper bestattet wurde.

Ein weiterer besonderer Fall ist Clyde Tombaugh. Der amerikanische Astronom, der 1930 den Pluto entdeckt hatte, starb 1997. Neun Jahre später, im Januar 2006 machte sich die Raumsonde New Horizons auf den Weg, um den Zwergplaneten das erste Mal aus der Nähe zu untersuchen. Mit an Bord war ein kleines bisschen der Asche von Tombaugh. Der Vorbeiflug an Pluto fand 2015 statt, im Jahr 2019 flog die Sonde am Asteroiden Arrokoth vorbei und sie ist immer noch unterwegs. Ob sie im fernen äußeren Sonnensystem noch Studienobjekte finden wird, wird sich zeigen, ebenso, wie lange der Kontakt mit ihr noch aufrecht erhalten werden kann. Auf jeden Fall ist New Horizons schnell genug, um der Anziehungskraft der Sonne zu entkommen. Sie wird das Sonnensystem verlassen und durch den interstellaren Raum fliegen - mitsamt der Asche von Clyde Tombaugh.

Das klingt alles ein klein wenig romantisch, sofern man so etwas romantisch finden kann. Aber natürlich ist diese Art der Bestattung auch nicht ohne Kritik. Es ist, wie gesagt, teuer, wenn man Raketen ins All schicken will. Raumfahrt ist auch nicht sonderlich umwelt- oder klimafreundlich. Noch gibt es keine speziell für Begräbnisse gestartete Raketen, aber die Firma Elysium hat beispielsweise schon ein paar Begräbnisatelliten ins All geschickt. Angesichts des ganzen Weltraummülls der da schon rumfliegt, ist das vielleicht keine so gute Idee. Aus religiösen oder ethischen Gründen konnte man sich fragen, ob man die Asche eines verstorbenen Menschen einfach so aufteilen kann oder soll; einen Teil davon auf der Erde lassen und den Rest ins All schießen. Und dann gibt es ja auch Kulturen, wie zum Beispiel manche der amerikanischen Ureinwohner, für die der Mond selbst heilig ist. Und ungefragt den heiligen Ort anderer Menschen als Friedhof zu benutzen, ist auch nichts, was man ohne Not tun sollte.

Noch ist das Thema der Weltraumbestattung eines, das kaum weitreichende Konsequenzen hat. Aber wenn wir in einer fernen Zukunft irgendwann auch einmal tatsächlich im All leben, dann werden wir uns darüber ernsthaft Gedanken machen müssen. Denn das Sterben gehört zum Leben eben einfach dazu.

Sternengeschichten Folge 582: Der kalte Fleck im Universum

In dieser Folge wird es kalt! Es geht um den kalten Fleck im Universum. Oder besser gesagt: Einen ganz besonderen kalten Fleck im Universum. Sieht man mal von solchen Ausnahmen wie Sternen oder Planeten ab, ist das Universum eigentlich überall enorm kalt. Aber es gibt einen Fleck, der kälter ist, als er sein sollte und den schauen wir uns heute ein wenig genauer an.

Bis wir aber so weit sind, ihn uns genauer ansehen zu können, müssen wir aber ein wenig Kosmologie hinter uns bringen. Wir müssen tatsächlich fast beim Urknall beginnen, uns mit dunkler Materie und dunkler Energie beschäftigen und sowohl den kleinsten als auch den größten Strukturen im Universum. Also fangen wir besser gleich damit an.

Der kalte Fleck befindet sich im Sternbild Eridanus. Von Europa aus ist das nicht zu sehen; da muss man schon bis nach Nordafrika oder den nahen Osten reisen oder noch weiter nach Süden. Aber das spielt auch keine Rolle, denn vom kalten Fleck ist mit freiem Auge sowieso nichts zu sehen. Auch nicht mit einem Teleskop, zumindest nicht mit einem normalen Teleskop. Man braucht ein Weltraumteleskop und ein sehr spezielles noch dazu. Der kalte Fleck zeigt sich nur den in den Bildern, die wir von der kosmischen Hintergrundstrahlung gemacht haben. Die war das Thema in Folge 316, deswegen fasse ich das nur kurz zusammen. Im frühen Universum - und wir werden uns dieses frühe Universum später noch genauer ansehen, war alles noch sehr heiß und sehr dicht aneinander gedrängt. Es war so heiß, dass es noch keine Materie im heutigen Sinn gab, es gab nicht einmal fertige Atome. Es gab nur Atomkerne und freie Elektronen, die normalerweise die Hülle von Atomen bilden. Damals aber noch nicht bilden konnten, weil es so heiß war. Alles hat sich dadurch so schnell bewegt, dass die Elektronen sich nicht an die Atomkerne binden konnten. Und weil das Universum so voll mit freien Elektronen war, konnte sich auch das Licht nicht ungehindert ausbreiten. Es ist von den Elektronen abgelenkt worden, hin und her gesaust und kam nicht vorwärts. Der junge Kosmos war also eine undurchsichtige Suppe aus Materie und Energie. Erst circa 380.000 Jahre nach dem Urknall war alles so weit abgekühlt, dass die Elektronen sich an die Atome binden konnten. Jetzt war der Weg frei für das Licht. Die Lichtteilchen sind von allen Orten des Universums in alle Richtungen davon gesaust. Gleichzeitig hat das Universum sich aber natürlich weiter ausgedehnt. Das erste Licht ist aber zum Teil immer noch unterwegs. Die Lichtteilchen, die damals dort waren, wo wir heute sind, sind natürlich schon längst weg. Aber dafür kommt Licht von anderen Orten des Universums zu uns. Weil dieses Licht eben damals überall war, kommt es auch heute noch aus jeder Richtung am Himmel auf die Erde. Was nicht heißt, dass die Erde ein besonderer Ort ist; würden wir irgendwo anders im Universum sein, wäre es genau so.

Fassen wir mal kurz zusammen: 380.000 Jahre nach dem Urknall hat sich das Universum so weit abgekühlt, dass das Licht sich darin ausbreiten konnte. Ein Teil dieses ersten Lichts ist immer noch unterwegs und bildet deswegen eine "Hintergrundstrahlung", die von jedem Punkt des Himmels aus in Richtung Erde strahlt. In der Zeit seit damals hat sich das Universum aber auch ausgedehnt und dabei hat dieses Licht immer mehr Energie verloren. Damals war es kurzwellig, heiß, hell und voller Energie. Heute ist die Hintergrundstrahlung kalt geworden, ihre Temperatur liegt bei circa 2,7 Kelvin; also bei -270 Grad Celsius. Das entspricht Strahlung im Mikrowellenbereich und man braucht ein entsprechendes Teleskop, dass so etwas messen kann.

Erstmal nachgewiesen hat man die kosmische Hintergrundstrahlung in den 1960er Jahren, damals noch mit Radioteleskopen von der Erde aus. Für unsere Geschichte ist aber ein anderer Aspekt sehr wichtig: Die Hintergrundstrahlung muss zwar überall gleich sein, aber nicht ganz gleich. Es muss winzige Variationen geben. Das im Detail zu erklären, würde eine Folge benötigen, die circa 10 mal so lang ist, aber ich probiere, es kurz zu halten.

Unser Universum ist voller Strukturen. Es gibt Gegenden, die sind voller Galaxien. Und Gegenden, die komplett leer sind. Auf ganz großen Skalen betrachtet, sieht es zwar mehr oder weniger überall gleich aus. Aber die Materie ist eben nicht komplett gleichmäßig verteilt. Das muss einen Grund haben, den wir gehen eigentlich davon aus, dass die Materie nach dem Urknall tatsächlich gleichmäßig verteilt war. Es gab keine Ecke des Kosmos, wo der Urknall einen großen Haufen Zeug hin entstehen hat lassen und eine andere, die er übersehen hat. So ist das nicht gelaufen. Wie es gelaufen ist, stellen wir uns circa so vor: Das gerade entstandene Universum war voller Energie, die dafür gesorgt hat, dass der Raum sich ausdehnt, und zwar absurd schnell. Das ist die Phase der kosmischen Inflation, über die ich in Folge 573 schon gesprochen habe. Nach dieser Phase, in der sich das Universum in unvorstellbar kurzer Zeit unvorstellbar weit ausgedehnt hat, hat die Inflation geendet und dabei ist die Energie, die die Inflation angetrieben hat, in Materie umgewandelt worden. Wir haben jetzt also ein Universum, immer noch winzig, aber unvorstellbar und vor allem komplett gleichmäßig dicht gefüllt mit heißer Materie.

Wie gesagt, das war eine sehr, sehr vereinfachte Version der Geschichte. Und wenn das schon alles wäre, dann müsste das Universum heute ganz anders aussehen. Wenn die Materie komplett gleichmäßig verteilt gewesen wäre, dann würde es keinen Grund geben, warum sich daran etwas ändern sollte. Die Gravitationskraft wäre an jedem Punkt des Universums genau gleich stark. Weil überall gleich viel Materie ist, würde jeder Punkt des Universums genau so viel Gravitationskraft ausüben wie jeder andere Punkt. Es gäbe ein Gleichgewicht und nichts ändert sich. Das Universum würde expandieren und abkühlen, aber es gäbe keinen Grund, warum die Materie sich zusammenballen und so etwas wie Sterne oder Galaxien bilden sollte. Die haben sich aber gebildet. Und das liegt an der Quantenmechanik. Der Prozess, bei dem das Universum sich durch die Inflation ausgedehnt hat und bei dem die Materie entstanden ist, ist ein quantenmechanischer Prozess und - wieder ohne in die Details zu gehen - bei der Quantenmechanik gibt es immer winzige Flukuationen. Diese mikroskopischen Quantenvariationen sind durch die Inflation dann quasi aufgeblasen worden und die Materie im jungen Universum war eben nicht exakt gleich verteilt. Es gab Bereiche mit mehr und Bereiche mit weniger Materie; der Unterschied war gerade groß genug, dass die Strukturen entstehen konnten, die wir heute sehen.

Wenn die Materie damals aber nicht komplett gleich verteilt war, dann muss auch die Temperatur der Hintergrundstrahlung leicht unterschiedlich sein. Das liegt an etwas, das man den Sachs-Wolfe-Effekt nennt, und den müssen wir uns jetzt auch noch anschauen. Nach der Quantenmechanik kriegen wir es jetzt mit der Relativitätstheorie zu tun. Wieder in der extremen Kurzversion: Wir wissen, dass Masse den Raum krümmt und das hat Einfluss auf Licht, dass sich durch den gekrümmten Raum bewegt. Es gibt eine gravitative Rotverschiebung: Vereinfacht gesagt: Licht, dass sich durch einen stark gekrümmten Raum bewegen muss, verliert dabei ein wenig Energie und erscheint röter. Und weil das erste Licht, weil die kosmische Hintergrundstrahlung sich eben durch die nicht ganz gleichmäßig verteilte Materie bewegen musste, hat es dabei auch mal mehr und mal weniger Energie durch die gravitative Rotverschiebung verloren und damit auch eine leicht unterschiedliche Temperatur. Die Unterschiede sind winzig, es geht hier um Variationen von 1/30.000 Grad. Aber sie müssen da sein und wir haben sie gemessen. Das erste Mal 1992 mit dem COBE-Satelliten und dann immer genauer mit den Weltraumteleskopen WMAP und Planck. Wir wissen - wieder aus diversen quantenmechanischen Gründen - dass die Variationen der Temperatur in der kosmischen Hintergrundstrahlung nicht beliebig ausfallen können. Sie müssen bestimmten mathematischen und statistischen Mustern folgen und nach allem was wir bis jetzt gemessen haben, tun sie das auch.

Nur in einer Region des Himmels, im Sternbild Eridanus, da ist das nicht der Fall. Genau das ist der Kalte Fleck, der 2004 in den Daten des WMAP-Satelliten entdeckt und später durch die Beobachtungen des Planck-Weltraumteleskops bestätigt worden ist. Die Hintergrundstrahlung die aus dieser Richtung kommt, ist kälter als sie sein sollte und sie ist es auf eine Art, die nicht zu den quantenmechanischen Fluktuationen passt, die man erwarten würde.

Seit damals hat man durch mehr oder weniger spektakuläre Erklärungen probiert, die Existenz des kalten Flecks zu erklären. Zu den spektakulären Erklärungen gehört die Hypothese, dass der kalte Fleck quasi der Abdruck eines anderen Universums ist, das mit unserem verbunden war, bevor die beiden durch die rapide Expansion bei der kosmischen Inflation getrennt worden sind. Etwas weniger spektakulär, aber deutlich realistischer ist eine andere Erklärung. Dafür müssen wir nochmal zurück zum Sachs-Wolfe-Effekt. Wir düfen ja nie vergessen, dass das Universum sich ausdehnt. Stellen wir uns ein Lichtteilchen der Hintergrundstrahlung vor, dass sich durch das Universum bewegt. Was passiert, wenn es sich durch eine Gegend bewegt, in der besonders viel Materie ist. Oder besonders wenig. Besonders viel Materie findet man in den Galaxienhaufen, beziehungsweise den Superhaufen, den Strukturen, die aus Galaxienhaufen bestehen. Das Gegenteil davon sind die Voids, also die gigantischen Leerräume, die zwischen den Superhaufen liegen. Wenn sich unser Photon jetzt also in so einen Galaxienhaufen hineinbewegt, dann gewinnt es zuerst Energie. Und wenn es sich wieder rausbewegt, dann verliert es Energie - genau das habe ich vorhin erklärt, als ich den Sachs-Wolfe-Effekt erklärt habe. Aber so ein Galaxienhaufen ist groß! Selbst Licht braucht lange, um diese Region zu durchqueren. In dieser Zeit hat sich das Universum weiter ausgedehnt und auch der Galaxienhaufen ist durch die Expansion des Kosmos ein bisschen weniger dicht geworden. Oder anders gesagt: Als das Lichtteilchen in den Haufen hineingeflogen ist, war der Raum noch stärker gekrümmt als später, als es wieder rausgeflogen ist. Das Lichtteilchen hat also beim Rausfliegen weniger Energie verloren als es beim Reinfliegen gewonnen hat. Das nennt sich "integrierter Sachs-Wolfe-Effekt" und der ganze Prozess verläuft umgekehrt, wenn das Lichtteilchen aus einer normalen Region des Universums in eine Void hinein und wieder hinausfliegt. Dann kriegt es beim Rausfliegen weniger Energie zurück als es vorher verloren hat. Es ist also kälter geworden, als es sein sollte und genau das ist vermutlich die Ursache für den kalten Fleck. Irgendwo in der Richtung, in der der kalte Fleck am Himmel zu sehen ist, muss eine enorm große Void sein, also ein enorm großer Bereich des Universums, in dem sich so gut wie nichts befindet. Wir kennen jede Menge solcher Voids im Universum, aber die, die für den kalten Fleck verantwortlich sein könnte, haben wir erst 2015 gefunden. Sie trägt, ebenfalls nach dem Sternbild, den Namen "Eridanus Supervoid". Sie ist wirklich super; irgendwas zwischen einer halben Milliarde und einer Milliarde Lichtjahre groß! Das ist wirklich viel nichts; das Licht das diese Void durchquert hat, braucht dann auch noch gut 2 Milliarden Jahre, bis es bei uns angekommen ist. Und auch wenn es nicht zweifelsfrei nachgewiesen ist, sieht doch alles danach aus, als sei dieses große Nichts im fernen Universum der Grund dafür, dass am Himmel ein zu kalter Fleck zu sehen ist.

Hallo liebe Hörerinnen und Hörer der Sternengeschichten!

Ich habe mich ja erst vor ein paar Wochen, im Dezember außertourlich an euch gewendet. Und mache das jetzt schon wieder. Keine Sorge, das wird jetzt nicht dauernd passieren, aber es gibt wieder ein paar aktuelle Sachen die ich euch sagen möchte und ich möchte die regulären Folgen der Sternengeschichten dafür nicht nutzen; da sollen wirklich nur die Sternengeschichten drin zu hören sein.

Also! Im Dezember habe ich ja angekündigt, dass es in diesem Jahr die Premiere der Sternengeschichten als Live-Show auf der Bühne geben wird. Am 28. März 2024 in der Schwarzkaue Herten. Ich freu mich schon sehr darauf und ihr offensichtlich auch. Denn die Show war nach kurzer Zeit komplett ausverkauft. Deswegen hab ich mir gedacht, ich hänge noch einen Termin an! Und darum gibt es nun einen Tag später, am 29. März 2024 einen Zusatztermin. Wieder in der Schwarzkaue und dafür gibt es noch Karten. Wir werden einfach ein zweites Mal Premiere feiern! Warum auch nicht, ich freu mich wirklich schon sehr darauf und ein Tag zum Feiern ist viel zu wenig!

Ich hoffe, wir sehen uns in Herten. Den Link zum Ticketkauf findet ihr unter schwarzkaue.de bzw. direkt in den Shownotes zu dieser kurzen Folge. Und es könnte auch sein, dass noch ein paar Karten für die Live Show zur Folge 100 von "Das Universum" zu kriegen sind. Da werde ich mit meiner Kollegin Ruth auf der Bühne stehen und die 100. Folge unseres Podcasts "Das Universum" feiern. Das wird auch sehr cool!

So oder so: Bis bald in Herten. Und wenn alles gut läuft, gibt es die Sternengeschichten irgendwann vielleicht auch an anderen Orten zu sehen.

Tickets Zusatztermin Sternengeschichten: https://schwarzkaue-herten.de/veranstaltung/sternengeschichten-die-live-premiere-in-unserem-spiralarm-der-milchstrasse-2/

Tickets "Das Universum": https://schwarzkaue-herten.de/veranstaltung/das-universum-wird-100-jubilaeums-gala-2

Sternengeschichten Folge 581: Nicole-Reine Lepaute und der Halleysche Komet

Nicole-Reine Lepaute war die "einzige Frau in Frankreich, die ein wirkliches Verständnis für die Astronomie hat". Das schrieb der französische Astronom Jérôme Lalande im Jahr 1803 und Lalande war nicht einfach irgendwer. Er war einer der bedeutendsten Astronomen des 18. Jahrhunderts und sein Name ist einer der 72, die auf dem Eiffelturm angebracht sind, um die Personen wegen ihrer wissenschaftlichen und technischen Leistungen zu ehren. Die heutige Folge soll aber von Nicole-Reine Lepaute handeln und nicht von Jérôme Lalande - obwohl man die Geschichte der einen nicht ohne die des anderen erzählen kann.

Lepaute wurde am 5. Januar 1723 in Paris geboren, als Nicole-Reine Étable de la Brièr. Ihr Vater war Kammerdiener von Louise Élisabeth d’Orléans, einer Angehörigen des französischen Königshauses. Schon als Kind war klar, dass Nicole-Reine sehr intelligent war; sie las alle Bücher, die ihr unter die Finger kamen und schon als Kind war sie sehr an der Astronomie interessiert. Mit Mitte 20 heiratete sie Jean André Lepaute, der damals der königliche Uhrmacher war. Das war damals ein Beruf, für den man nicht nur handwerkliche sondern auch wissenschaftliche und mathematische Fähigkeiten brauchte und das Ehepaar Lepaute widmete sich dieser Aufgabe gemeinschaftlich. Nicole-Reine konstruierte gemeinsam mit Jean André auch eine spezielle astronomische Uhr, die 1753 bei der französischen Akademie der Wissenschaften präsentiert wurde. Dort wurde sie von Jérôme Lalande inspiziert, der damals schon ein bekannter Astronom war. Lalande war 1752 Direktor der Berliner Sternwarte geworden und 1753 Mitglied in der französischen Akademie der Wissenschaft. Sein Kontakt mit Nicole-Reine Lepaute war der Beginn einer langjährigen Zusammenarbeit.

Eines der gemeinsamen Projekte war das 1755 erschienene Buch "Traite d'horlogerie", eine Abhandlung über die Uhrmacherei. Veröffentlicht wurde es aber nur unter dem Namen von Jean André Lepaute, obwohl Nicole-Reine einen wichtigen mathematischen Teil beigesteuert hat. Will man zum Beispiel eine Pendeluhr bauen, dann funktioniert das nur, wenn man genau weiß, wie lange ein Pendel für eine Schwingung braucht. Genau das hat sie ausgerechnet, für Pendel die nur ein paar Zentimeter lang sind bis hin zu einem Pendel das für eine Schwingung eine Stunde benötigt und dafür circa 12.000 Kilometer lang sein. Dass der wissenschaftliche Beitrag von Frauen nicht offiziell gekennzeichnet wird, war damals leider üblich - aber zumindest Lalande hatte keinerlei Probleme damit, weswegen er auch offiziell darauf hin wies, dass diese Berechnungen von Nicole-Reine Lepaute stammten. Und weil er von ihren Fähigkeiten überzeugt war, arbeitete er auch später mit ihr zusammen.

Ein aktuelles Problem der damaligen Zeit war die genaue Berechnung der Umlaufbahn des Halleyschen Kometen. Erst wenige Jahrzehnte zuvor hatte Edmond Halley ja überhaupt festgestellt, dass es diesen Kometen gibt und dass er einer prinzipiell vorhersagbaren Bahn folgt. Das war erst durch Newtons Gravitationsgesetz möglich, davor dachte man, dass Kometen einfach irgendwann und irgendwie auftauchen und wieder verschwinden. Jetzt aber bemühte man sich, möglichst genau vorherzusagen, wann der Komet das nächste Mal in die Nähe der Erde kommt und beobachtet werden kann. Das ist ein ziemlich kompliziertes Problem, denn dafür muss man zum Beispiel auch berechnen, wie die Anziehungskraft der Planeten Saturn und Jupiter die Bahn von Halley beeinflussen und dafür muss man berechnen, wie sich Saturn und Jupiter bewegen und gegenseitig beeinflussen, und so weiter. Kurz gesagt: Man muss jede Menge komplexe astronomische Berechnungen anstellen und genau das war es, was Nicole-Reine Lepaute besonders gut konnte. Lalande schlug Lepaute vor, diese Arbeit gemeinsam mit Alexis-Claude Clairaut durchzuführen, einem Mathematiker. Die drei stellten fest, dass vor allem die Störung des Jupiters einen ungewöhnlich großen Einfluss haben würde, und der Komet erst Anfang 1759 den sonnennächsten Punkt seiner Bahn erreichen und nicht schon Ende 1757 sichtbar sein würde wie andere berechnet hatten. Tatsächlich sah man den Halleyschen Kometen erst Ende 1758 am Himmel und der Termin für den sonnennächsten Punkt wich nur um gut vier Wochen von dem Zeitpunkt ab, den Lalande, Lepaute und Clairaut berechnet hatten.

Ein großer Erfolg, den aber zumindest Clairaut nicht mit einer Frau teilen wollte. Er weigerte sich, den Beitrag von Nicole-Reine Lepaute anzuerkennen. Lalande hingegen war wieder einmal sehr deutlich. Sechs Wochen lang hatten die drei quasi Tag und Nacht gerechnet, schrieb er später und dann: "Die Hilfe Mme. Lépautes war so, daß ich ohne sie die enorme Arbeit überhaupt nicht hätte in Angriff nehmen können. Es war notwendig, die Distanz der beiden Planeten Jupiter und Saturn zum Kometen separat für jeden aufeinanderfolgenden Grad über 150 Jahre hinweg zu berechnen". In einem Buch, das Lalande über den Kometen schrieb, hat er den Beitrag von Lepaute explizit erwähnt; Clairaut hingegen, der 1760 ebenfalls ein Buch über die Mathematik der Kometenbewegung publizierte, strich ebenso explizit jede Erwähnung von Lepaute.

Lalande und Lepaute arbeiteten weiterhin gemeinsam. Lalande war mittlerweile der Direktor der "Connaissance des temps" geworden. Das war und ist heute immer noch das offizielle astronomische Jahrbuch von Frankreich, dass Positionen von Sonne, Mond und Planeten enthält und Anweisungen, die man damit zum Beispiel seine Position berechnen kann. Damals waren solche Jahrbücher enorm wichtig, vor allem für die Seefahrt und es war keine geringe Aufgabe, jedes Jahr aufs Neue die nötigen Daten mit der notwendigen Genauigkeit zusammenzutragen. Lalande engagiert sich deswegen dafür Nicole-Reine Lepaute als Assistentin. Bis 1774 arbeiteten sie gemeinsam daran, bis Lalande dieses doch eher anstrengende Amt mit einiger Freude wieder abgeben konnte. Nur um sich gemeinsam mit Lepaute einer nicht weniger anstrengenden Aufgabe zu widmen: Für ein anderes astronomisches Nachschlagewerk rechnete Lepaute die Positionen der Sonne, des Mondes und der Planeten für den kompletten Zeitraum zwischen 1774 und 1793 aus.

Daneben beschäftigte sie sich auch mit der Berechnung von Sonnenfinsternissen. Für eine Finsternis im Jahr 1764 veröffentlichte sie - diesmal unter ihrem eigenen Namen - zwei Karten, die den Verlauf der Finsternis für Europa und für Paris zeigten.

Nicole-Reine Lepaute hatte neben all dieser Arbeit auch noch Zeit für ein Privatleben. Kinder hatten sie und ihr Eheman zwar nicht, aber sie adopierten den Neffen ihres Mannes und Nicole-Reine nahm sich die Zeit, ihn persönlich in Astronomie und Mathematik auszubilden. Erfolgreich, denn er wurde Mathematikprofessor und Mitglied der französischen Akademie der Wissenschaften. Ein zweiter Neffe wurde ebenfalls von ihr unterrichtet und war schon im Alter von 6 Jahren in der Lage, astronomische Berechnungen anzustellen. Aber dessen Eltern hatten etwas gegen das wissenschaftliche Leben und verbaten ihm den Unterricht bei seiner Tante. Zu Beginn der 1780er Jahre musste dann auch Nicole-Reine Lepaute selbst ihre wissenschaftliche Arbeit sein lassen. Einerseits aus gesundheitlichen Gründen, da ihre Augen immer schlechter wurden. Andererseits musste sie sich um ihren sehr kranken Ehemann kümmern, was sie bis 1788 auch tat. Am 6. Dezember 1788 starb sie allerdings an Typhus; ein halbes Jahr vor ihrem Mann.

"Die Zeit die ich mit ihr und ihrer Familie verbracht habe, ist die Zeit an die ich mich am liebsten erinnere", schrieb Lalande später. Bis sich auch der Rest der wissenschaftlichen Welt an sie erinnerte, hat es aber ein wenig gedauert. 1935 wurde ein Krater auf dem Mond nach ihr benannt und 1960 ein Asteroid. Und wer in Paris die Rue Albert Einstein entlang geht, vielleicht um die Bibliothèque Mathématiques Informatique der Universität zu besuchen, kann dort in die Rue Nicole-Reine Lepaute abbiegen. Die ist zwar nur gut 20 Meter lang, aber immerhin…

Sternengeschichten Folge 580: Enceladus und außerirdische Mikroben

"In einem kurzen Nachtrag zu meinem letzten Artikel über Nebel, verkünde ich die Entdeckung eines sechsten Satelliten des Saturn". So beginnt ein Artikel von William Herschel, der am 12. November 1789 veröffentlicht wurde. Der englische Astronom, der durch die Entdeckung des Planeten Uranus ein paar Jahre zuvor weltberühmt wurde, hatte auch danach nicht aufgehört, den Himmel zu beobachten. Er fand zwei Monde des frisch entdeckten Uranus und dann auch zwei Monde des Saturn. Einer davon, nämlich Mimas, war das Thema von Folge 489 der Sternengeschichten. Heute sehen wir uns den anderen an: Enceladus.

Diesen Namen hat ihm nicht William Herschel gegeben, sondern dessen Sohn John Herschel, der ebenfalls ein berühmter Astronom war. In der griechischen Mythologie ist Enkelados einer der Giganten, der gegen Zeus und die restlichen olympischen Götter kämpft. Als Saturnmond ist Encelados weniger gigantisch, er hat einen Durchmesser von nur circa 500 Kilometern, womit er es nur auf Platz 17 der größten Mondes des Sonnensystems schafft. Die Bahn des Mondes um Saturn ist fast perfekt kreisförmig und sein Abstand liegt bei circa 177.680 Kilometer, wenn man von den oberen Wolkenschichten aus misst. Er befindet sich damit auch außerhalb der Saturringe, zumindest außerhalb der klassischen Ringe. Denn Enceladus hat seinen ganze eigenen Saturnring, den sogenannten "E-Ring". Er ist mit 300.000 Kilometern extrem breit und Enceladus sitzt ziemlich genau in der Mitte dieses Rings.

Der E-Ring leuchtet nicht sehr hell; das Material ist dort nicht so dicht wie bei den inneren Ringen, die man normalerweise meint, wenn man von den "Saturnringen" spricht. Man braucht gute Teleskope, wenn man ihn sehen will und deswegen wurde er auch erst 1966 entdeckt. Es hat allerdings bis 2005 gedauert, bis man auch herausgefunden hat, warum es den E-Ring überhaupt gibt. In diesem Jahr ist die Raumsonde Cassini das erste Mal an Enceladus vorbeigeflogen und danach noch ein paar Mal. Heute wissen wir, dass der E-Ring aus sehr kleinen Eis- und Staubpartikeln besteht; so klein, dass der Ring eigentlich instabil sein sollte. Die feinen Partikel werden durch die Strahlung der Sonne quasi aus der Umlaufbahn des Saturn gepustet und nach ein paar 10.000 Jahre sollte nichts mehr davon übrig sein. Dass wir ihn heute immer noch sehen können, liegt daran, dass es eine Quelle gibt, die immer wieder neue Eis- und Staubteilchen produziert. Diese Quelle ist - wenig überraschend - der Mond Enceladus. Misst man die Dichte der Ringteilchen, dann findet man genau dort am meisten, wo sich auch der Mond befindet. Nur: Wie produziert Enceladus diese Teilchen und wie kommen sie ins All?

Dazu schauen wir uns am Besten den Mond ein wenig genauer an. Seine Dichte liegt bei circa 1,6 Gramm pro Kubikzentimeter, dass heißt er muss im Wesentlichen aus Eis bestehen, vermutlich mit einem Kern aus Gestein. Wäre es ein felsiger Himmelskörper oder gar ein felsiger Himmelskörper mit einem metallischen Kern, so wie die Erde, dann müsste seine Dichte weitaus höher sein. Dass Enceladus eine Eiswelt ist, sieht man auch daran, wie viel Sonnenlicht er reflektiert. Nämlich gut 99 Prozent, womit er mehr Licht reflektiert als alle anderen Himmelskörper im Sonnensystem von denen wir wissen; die Oberfläche von Enceladus ist heller als frisch gefallener Schnee. Was man auf Enceladus dagegen eher kaum sieht, sind große Krater. Der größte hat nur einen Durchmesser von 34 Kilometern und das ist ein Zeichen dafür, dass seine Oberfläche vergleichsweise jung ist.

Für eine junge Oberfläche braucht es aber irgendeine Art von geologischer Aktivität. Ein geologisch toter Himmelskörper, wie zum Beispiel unser Erdmond, hat jede Menge Krater, in allen Größen. Jedes Trumm dass dort irgendwann mal eingeschlagen ist, hat einen Krater hinterlassen. Auf der Erde dagegen schlagen auch immer wieder Asteroiden ein, aber dort sorgen Plattentektonik und Vulkanismus auch dafür, dass sich die Erdoberfläche immer wieder erneuert und die alten Krater verschwinden.

Auf einem 500 Kilometer großen Eismond ist aber eher nicht mit feuerspeienden Vulkanen zu rechnen. Dafür kann es dort eine andere Art von geologischer Aktivität geben: Den Kryovulkanismus, über den ich in Folge 300 schon ausführlich gesprochen habe. Der funktioniert im Prinzip genau so wie der Vulkanismus hier auf der Erde, nur dass Eis und Wasser die Rolle von Gestein und Magma spielen. Und dass so etwas auf Enceladus tatsächlich stattfindet, haben wir sogar schon beobachtet. Die Raumsonde Cassini hat Bilder der Eisfontänen gemacht, die aus Spalten in der Südpolregion des Mondes ins All hinaus schießen. Wir wissen aus den Messungen der Raumsonde auch, dass die Temperatur in der Umgebung dieser Spalten circa 20 Grad höher ist als normal. Es liegt also nahe, dass irgendwo im Inneren des Mondes flüssiges Wasser existiert, dass durch die Spalten aufsteigt und als Eis ins All geschleudert wird. Die Schwerkraft des kleinen Mondes reicht nicht aus, um es festzuhalten, und so kriegt der E-Ring immer wieder Nachschub. Was genau für die Erwärmung im Inneren des Mondes sorgt, ist noch unklar - aber die gravitative Wechselwirkung des Mondes mit Saturn und den anderen Monden in der Umgebung dürfte eine Rolle spielen; außerdem gibt es dort auch Ammoniak, dass den Schmelzpunkt von Eis herabsetzt.

Am 9. Oktober 2008 ist Cassini dann in einem Abstand von nur 25 Kilometer an Enceladus vorbei geflogen. So dicht ist eine Raumsonde bis dahin noch nie an irgendwas vorbei geflogen und durch Glück hat man bei dieser nahen Begegnung auch noch eine frische Eruption erwischt. Cassini ist direkt durch eine "Wolke" aus Partikeln geflogen, die der Mond ausgestoßen hat. Es war so viel Material vorhanden, dass es sogar einen messbaren Effekt auf die Bewegung der Sonde gehabt hat. Und man konnte natürlich die Instrumente von Cassini nutzen um die Zusammensetzung des Material zu untersuchen. Es bestand unter anderem aus Wasserdampf, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und diverse andere organische Moleküle.

Wasser, Wärme und diverse auf Kohlenstoff basierende Chemikalien: Das sind eigentlich genau die Voraussetzung, die man für die Entstehung von Leben benötigt. Und tatsächlich gilt Enceladus auch als einer der besten Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben im Sonnensystem. Die Daten wir haben, deuten darauf hin, dass es einen kompletten Wasserozean unter der Eiskruste von Enceladus geben muss. Wir haben auch Wasserstoff-Moleküle gemessen, die aus den Spalten im Eis der Oberfläche kommen und Methan. Auf der Erde kennen wir Orte, die sehr gut zu diesen Daten passen würden: Die hydrothermalen Quellen am Meeresgrund, wo heißes Wasser aus dem Inneren des Planeten nach oben steigt und wo sich dann Mikroorganismen ansiedeln, die mit Hilfe von Wasserstoff und Kohlendioxid Methan produzieren. All das haben wir auch auf Enceladus nachgewiesen. Aber nur weil die Daten zur Existenz von Leben passen, bedeutet das nicht, dass sie die Existenz dieses Lebens auch belegen. Es kann genau so gut ein rein chemischer Prozess sein, der im Ozean von Enceladus abläuft und all diese Chemikalien produziert.

Trotzdem hat sich die Astrobiologin Ruth-Sophie Taubner im Jahr 2018 die Sache genauer angesehen. Nicht auf dem Saturnmond, sondern in einem Labor auf der Erde. Mit ihren Kolleginnen und Kollegen hat sie Methanothermococcus okinawensis erforscht. Dieser Mikoorganismus lebt auf der Erde an den vorhin erwähnten hydrothermalen Quellen. Dort produziert er Methan und Taubner wollte wissen, ob er das auch unter den Bedingungen könnte, die auf Enceladus herrschen. Also stellte sie die Bedingungen im Labor nach und das Ergebnis zeigt: Ja, Methanothermococcus okinawensis könnte auch im unterirdischen Ozean von Enceladus überleben. Das heißt natürlich nicht, dass genau dieser Mikroorganismus dort lebt. Das heißt nichtmal, dass dort irgendetwas lebt. Aber es zeigt, dass es auf Enceladus Leben geben könnte! Ob das wirklich so ist, wird sich aber erst zeigen, wenn wir irgendwann mal eine Raumsonde dorthin schicken, die den Mond nicht nur aus der Ferne betrachtet, sondern dort auch landet.