Archiv für Dezember 2011

Eine himmlische Reise am nächtlichen Firmament

Wenn wir nachts an den Sternhimmel schauen, sehen wir das ruhig strahlende Licht der Sterne. Je öfter wir zu den Sternen schauen, desto mehr gewinnen wir den Eindruck, dass die Sterne unveränderlich sind, genauso wie unsere Sonne.

Seit Menschengedenken sehen die Sterne scheinbar gleich aus, kein Wunder also, dass wir in den Sternen unwandelbare Objekte sehen, sie scheinen ewig zu existieren und das scheint auch für das Universum zu gelten. Selbst große Wissenschaftler wie Albert Einstein konnten sich nicht vorstellen, dass das Universum einem Wandel unterzogen ist. Einstein glaubte an ein sich nicht veränderndes Universum. Im war bewusst, dass sich Sterne, Planeten und Galaxien im Universum verändern können, aber für das Universum mochte er das nicht annehmen.

Schon frühe Beobachtungen von Helligkeitsausbrüchen bei Sternen und explodierende Sterne, die man als Stella Nova, also als neuen Stern bezeichnete zeigten, dass auch die Sterne einem Wandel unterliegen. Allerdings wurden diese Beobachtungen in früherer Zeit mystisch verklärt, man sah hier göttlichen Einfluss wirken.

Der Astronom Edwin Hubble zeigte mit seiner Entdeckung der Rotverschiebung, dass sogar das Universum sich verändert. Er beobachtete das zerlegte Licht weit entfernter Galaxien und fand heraus, dass typische Spektrallinien der Elemente wie Wasserstoff und Helium in den roten Bereich des Spektrums verschoben sind. Er schloss daraus, dass sich diese Galaxien von uns entfernen. Und da sich alle Galaxien in einer bestimmten Entfernung gleich schnell von uns entfernen, fand er heraus, dass sich das Universum ausdehnt. Diese Ausdehnung hatte einst einen Anfang, der so genannte Urknall.

Doch nicht nur das Universum hatte einen Anfang und wird irgendwann auch ein Ende haben, das gleiche gilt auch für alle Objekte darin, so natürlich auch für die Sterne.

Wer seinen Blick über den Himmel schweifen lässt kann das Leben der Sterne betrachten. Er sieht nicht nur, dass Sterne in gewaltigen Gasnebeln geboren werden und dass sie nach einem erfüllten Leben mehr oder weniger dramatisch sterben, beispielsweise in einer Supernovaexplosion. Nein, er kann auch sehen, dass es unterschiedliche Typen von Sternen gibt, ähnlich uns Menschen. Da gibt es solche, denen nur ein kurzes Leben ins Saus und Braus vergönnt ist, es sind die massereichen, schweren Sterne. Diese leuchten sehr hell am Himmel, vergehen aber nach nur wenigen hundert Millionen Jahren. Andere Sterne dagegen gehen mit dem was sie haben sehr sparsam um. Die leichten, massearmen Sterne führen ein beschauliches Leben und fallen kaum auf, da sie nur wenig Licht abgeben. Dafür ist ihnen aber auch ein langes Leben, das über Milliarden von Jahren andauern kann. Genau wie ihr Leben stellt sich auch ihr Tod dar. Die kleinen, dunkleren Sterne beenden ihr Dasein als leuchtender Stern von uns fast unbemerkt, so wie es auch viele Menschen tun. Sie geben in ihrer letzten Lebensphase einen Teil ihrer Masse an den Weltraum ab und verblassen langsam und sterben den Kältetod.

Die richtig schweren Sterne lassen es in ihrer letzten Stunde noch mal so richtig krachen. Schon die letzten „Jahre“ ihres Lebens sind äußerst turbulent, doch das ist nichts im Vergleich zum Schlussakt. Unter Aufbietung der letzten Kräfte bäumt sich der Stern noch mal gegen sein unweigerliches Schicksal auf. Doch sein Ende naht. Die Kräfte verlassen ihn, er sinkt in sich immer schneller zusammen und es zerreist ihn dann in einer gewaltigen Explosion, wir sehen eine Supernova. Dabei gibt der Stern einen großen Teil seiner Materie an den Weltraum ab und schrumpft weiter. Doch wer glaubt, das sei das Ende eines großen Sternenlebens der irrt. Manche Sterne waren so schwer, dass sie nun als Schwarzes Loch immer mal wieder die Aufmerksamkeit der Welt auf sich ziehen.

Nun, eines ist allen Sternen gemein egal wie ihr Leben und ihr Sterben aussieht. Sie alle sind eingebettet in den ewigen Kreislauf von Geburt und Tod. Sie werden aus dem Sternenstaub geboren und im Sterben geben sie wieder Sternenstaub an den Weltraum ab. Aus diesem können neue Sterne und Planeten geboren werden. Ein sterbender Stern kann sogar direkt die Geburt eines oder vieler Sterne auslösen. Ja sogar wir Menschen bestehen aus Sternenstaub. Und da die Sterne dem Gesetz von Leben und Sterben unterliegen wie wir Menschen, sind sie uns ähnlicher als man auf den ersten Blick sieht.

Das Leben der Sterne in Bildern erzählt

1. Am Anfang eines Sternenlebens steht die Geburt in der Gas- und Staubwolke. Der große Orionnebel (M42) im gleichnamigen Sternbild ist eine von vielen Sternentstehungsgebieten. Der Nebel misst über 100 Lichtjahre im Durchmesser. In seinem inneren, hell leuchtenden Gebiet werden junge Sterne durch die zusammenfallenden Gaswolken geboren.

 

Der Blick mit dem Hubble Weltraumteleskop lässt in die Kinderstube des Orionnebels schauen. Dort sieht man dunkle Gebiete um gerade geborene Sterne. Diese dunklen Scheiben bestehen aus sich verdichtendes Gas aus dem womöglich Planeten entstehen.

 

 

2. Der doppelte Sternhaufen h und chi (c) im Sternbild Perseus besteht aus ganz jungen Sternen. Entstanden sind die beiden offenen Sternhaufen aus einer Gas- und Staubwolke vor gerade mal 5-6 Millionen Jahren. Kosmisch gesehen sind die Sterne also noch Säuglinge.

Von Astronomen werden sie auch als NGC 869 und NGC 884 bezeichnet.

 

3. Die Sterne im Sternhaufen der Pleyaden oder des Siebengestirns (M45) im Sternbild Stier zählen mit ihren Alter von nur 50 Millionen Jahren ebenfalls noch zu den Kleinkindern unter den Sternen. Mit ihrem jungen Licht leuchten die Sterne den Rest der Staubwolke an, aus der sie geboren wurden. Dadurch sieht man quasi ihre „Nabelschnur“.

Die hellsten Sterne dieses Sternhaufens tragen die Namen der Töchter des Atlas aus der griechischen Sagenwelt.

4. Der Stern Albireo im Sternbild Schwan erweist sich bei genauerem Hinsehen als Doppelstern. Hier umkreisen sich zwei Sterne, die ähnlich wie Mond und Erde, über die gegenseitige Anziehung an einander gebunden sind. Der hellere der beiden ist ein gelb-orangener Riesenstern, sein Begleiter ein bläulicher Stern. Die Farben der Sterne stehen für die Temperatur auf deren Oberfläche. Anders als wir es gewohnt sind steht bei den Sternen die Farbe Blau für heiß, während Rot für kühl steht.

5. Der rote Riesenstern Beteigeuze im Sternbild Orion ist ein Riese im wahrsten Sinne des Wortes. Er hat zwanzig Mal mehr Masse als die Sonne und kann mehr als 600 Mal größer werden als diese. Er ist bereits ein alter Stern, der kurz vor seinem Ende steht. Wegen seines fortgeschrittenen Alters ändert der Stern langsam periodisch seine Helligkeit. Astronomen gehen davon aus, dass Beteigeuze in den nächsten 1000 bis 100.000 Jahren seit Leben mit einer Supernovaexplosion beendet. Sein weiteres Schicksal hängt davon ab, wie viel Masse er bei der Explosion an den Weltraum abgibt.

6. Die Supernova von 1987 in der großen Magellanschen Wolke (SN1987A) zeigt, was einst auch mit Beteigeuze passieren wird. Rechts ist der Stern vor der Explosion zu sehen. Er war einst ein ähnlich massereicher Stern wie Beteigeuze. Als blauer Überriese verbrannte er seinen Energievorrat so rasant, dass er nur 20 Millionen Jahre alt wurde.Die Supernovaexplosion selber ging recht schnell von statten. Innerhalb weniger Stunden stürzte der Stern in sich zusammen und wurde in seinem Kern unglaublich heiß und dicht, so dass es ihn letztendlich in einer Explosion zerriss, wobei er sehr viel Masse verlor. Dabei nahm seine Helligkeit um ein zehntausendfaches zu. Im Laufe einiger Monate verringerte sich die Helligkeit. An der Stelle des ursprünglichen Sterns beobachtet man heute einen Neutronenstern, der kleiner sein dürfte als die Erde. Umgeben ist der Stern von einer wunderschönen Wolke aus Sternenstaub.

7. So schaurig schön kann das Ende eines Sterns aussehen. An der Stelle wo heute der Ringnebel M57 im Sternbild Leier steht, hat vor 20.000 Jahren ein Stern seine äußere Gashülle abgestoßen. Seitdem breitet sich der Nebel, der wunderschön in allen Farben des Regenbogens leuchtet, langsam in den Weltraum aus. Irgendwann wird der Nebel so dünn werden, dass wir ihn nicht mehr sehen können.

Der Stern selbst steht noch als weißer Zwerg in der Mitte des Nebels.

Stößt solch eine Wolke aus Sternenstaub auf eine andere Wolke aus Gas und Sternenstaub zusammen, kann das die Geburt neuer Sterne und Planeten auslösen.

Der Kreislauf des Lebens schließt sich.

 

Das Leben der Sterne am Himmel betrachtet.

Wer in den langen Winternächten an den Sternhimmel schaut, kann den Lebensweg der Sterne mit seinen verschiedenen Phasen mit eigenen Augen nach verfolgen. Die Objekte am Himmel, wie die Sterne, Gasnebel, Sternhaufen und Planetarische Nebel zeigen uns Momentaufnahmen vom Leben eines Sterns.

1. Die Geburt in dem Gas- und Staubnebel: Wir blicken an den östlichen Teil des Himmels und sehen dicht am Horizont das Sternbild Orion. Hier finden wir unterhalb der Gürtelsterne den großen Orionnebel M42 (M = Messier, ein französischer Astronom, der als erster die Nebelartigen Objekte am Himmel katalogisiert hat). Im Orionnebel werden wir Zeuge von der Geburt neuer Sterne und auch neuer Planeten.
2. Junge Babysterne: Wir wenden unseren Blick hoch an den Himmel. Zwischen dem Sternbild Kassiopeia, das nach seinem Aussehen auch als Himmels-W bekannt ist, und dem Sternbild Perseus, östlich unterhalb der Kassiopeia, finden wir die beiden Sternhaufen h und chi im Perseus. Diese beiden Sternhaufen sind bei dunkler Nacht mit bloßem Auge zu erkennen. Im Fernglas zeigen sie ihre ganze Pracht. Mit einem Alter von 5-6 Millionen Jahren gehören sie zu den Babys unter den Sternen.
3. Junge Sterne mit „Nabelschnur“: Unterhalb des Perseus finden wir eine auffällige Gruppe dicht zusammenstehender Sterne, die die Form eines Handkarrens haben. Es sind die Sterne des Siebengestirns oder der Pleyaden (M45). Dieser mit 50 Millionen Jahren sehr junge Sternhaufen zeigt im Fernglas einen faszinierenden Anblick, man schaut auf einige hundert junger, heißer Sterne. Erst die Aufnahmen der Pleyaden lassen die Nebelreste erscheinen, aus denen die Sterne geboren wurden.
4. Der Stern Capella im Sternbild Fuhrmann ist ein Stern im besten Alter. Wir sehen ihn östlich vom Perseus. Genau genommen blicken wir hier auf vier Sterne, die einander kreisen, wobei nur zwei wirklich sichtbar sind. Und diese beiden Sterne sind unserer Sonne sehr ähnlich. Die beiden unsichtbaren sind zwei sogenannte braune Zwerge, Sterne, deren Masse nicht ausreicht um sie zum Leuchten zu bringen.
5. Der Stern Albireo im Sternbild Schwan finden wir am unteren Ende des, wie ein großes Kreuz aussehenden Sternbild Schwans, das sich zum Westhorizont hin neigt. In einem großen Fernglas sieht man, dass Albireo in Wirklichkeit ein Doppelstern ist, dessen Komponenten unterschiedlicher nicht sein könnten. Während der hellere der beiden ein orangeroter Überriesenstern ist, dessen Oberfläche aber recht kühl ist, ist der dunklere der beiden ein blauer, heißer Stern. Beide sind größere Sterne als unsere Sonne, wobei der Überriese mehr als 19 Mal größer ist als unsere Sonne. Beide Sterne zeigen auch ganz unterschiedliche Entwicklungsstadien. Der blaue ist jünger als sein rötlicher Partner wird aber irgendwann das Schicksal seines älteren Begleiters teilen.
6. Schauen wir entlang des Kreuzes des Schwans nach oben, kommen wir zum hellen Stern Deneb am oberen Ende des Kreuzes. Deneb ist ein blauer Überriese, der gut 300 Mal größer als unsere Sonne ist. Er hat mehr als 20 Mal mehr Masse als die Sonne und zählt so zu den massereichen Sternen, denen nur ein kurzes Leben beschert ist. Er hat bereits mehr als die Hälfte seines kurzen Lebens hinter sich. Dies verrät uns seine schwankende Helligkeit, die in zu einem physikalisch veränderlichen Stern werden lässt. Ähnlich wie das Herz eines Menschen pulsiert der Stern und ist mal größer mal kleiner. Dadurch zeigt sich die aufgekommene Unruhe im Innern des Sterns, die durch das Aufzehren des Brennstoffs Wasserstoff zur Energiegewinnung kommt.
7. Schauen wir nun zurück in das Sternbild Orion. An seiner linken Schulter sitzt der rote Riesenstern Beteigeuze. Beteigeuze zählt zu den Sternen, die kurz vor dem Ende ihres Lebens stehen. Schon jetzt ist sein Leben turbulent. In einer Zeit von gut 6 Jahren schwankt die Größe und Helligkeit des Sterns, der 600 Mal größer ist als unsere Sonne. Die Astronomen erwarten, dass Beteigeuze in den nächsten 1.000 bis 100.000 Jahren sein Leben in einer Super Nova Explosion beenden wird.
8. Wenn wir von Beteigeuze aus am Himmel nach rechts oben in Richtung Capella schauen, finden wir nicht ganz auf halbem Wege einen helleren, einsamen Stern. Etwas rechts oberhalb von diesem Stern finden wir in einem Fernglas ein nebliges Gebilde. Dies ist der berühmte Krebsnebel M1. Dort wo heute dieser Nebel steht stand einst ein Stern, der im Jahre 1054 dasselbe Schicksal ereilte wie man es für  Beteigeuze erwartet. Der Stern explodierte 1054 in einer hellen Super Nova, die von den Menschen überall auf der nördlichen Hemisphäre gesehen wurde.
9. Ein weniger dramatisches Ende nahm der Stern, der heute als weißer Zwerg in der Mitte des Planetarischen Nebels M57, auch als Ringnebel bekannt, im Sternbild Leier steht. Diesen finden wir, wenn wir unseren Blick in nordwestlicher Richtung wenden. Die Leier selbst ist ein kleines, rautenförmiges Sternbild, dessen auffälligster Stern die helle Wega ist zwischen den beiden unteren Sternen der Raute finden wir mehr zu dem rechten Stern, im Fernglas den Ringnebel. Auch unsere Sonne wird einmal das Schicksal des weißen Zwerges im Zentrum des Ringnebels teilen. Bis dahin sind es aber noch beruhigend lange hin, gut 5 Milliarden Jahre wird es bis zum Tod unseres Heimatsterns dauern.