Univerien?
Gibt es nur unser Universum oder
Universen, ein Multiversum?

 

Univerum?
Univerum?
Univerum?
Univerum?

 

–   A n m e r k u n g e n   –

**) Der Doppler-Effekt

ist die nach Christian A. Doppler (1803 - 1853) benannte scheinbare Veränderung der Wellenlänge oder Frequenz einer elektromagnetischen Schwingung oder einer anderen Wellenerscheinung, wenn die Quelle der Wellen sich dem Beobachter nähert oder sich von ihm entfernt. Nähert sich die Quelle dem Beobachter, so steigt die Zahl der empfangenen Wellenberge und Wellentäler pro Sekunde (also die Frequenz) an, entsprechend wird die Wellenlänge kleiner. Bei einer Entfernungsbewegung der Quelle sinkt die Frequenz bzw. steigt die Wellenlänge. Im Hinblick auf das Licht, das in der astronomischen Forschung vor allem eine Rolle spielte, zeigte sich der Doppler-Effekt in einer Verschiebung der Linien im Spektrum. Wenn sich ein Himmelskörper, z.B. ein Stern, uns nähert, erfolgt die Verschiebung der Spektrallinien zum violetten, kurzwelligen Ende hin („Violettverschiebung“) und bei einer Entfernungsbewegung der Lichtquelle zum roten, langwelligen Ende hin („Rotverscheibung“). (Vgl. Elektromagnetisches SpektrumElektromagnetisches Spektrum). Aus dem Betrag der Verschiebung kann die relative Geschwindigkeit zwischen Erde und dem Himmelskörper in km/s bestimmt werden (Radialgeschwindigkeit).

 

**) Max Planck PlanckPlanck
(23.04.1858 - 04.10.1947)

Das Planck'sche Wirkungsquantum (Planck'sche Konstante, Elementarquantum) ist die von Max Planck bei der Aufstellung des ebenfalls nach ihm benannten Strahlungsgesetzes eingeführte Konstante:
(h = 6,625 • 10–34J • s)
Sie besitzt die Dimension einer Wirkung und ist gleichzeitig der Proportionalitätsfaktor in der Beziehung W = hv zwischen der Frequenz v einer elektromagnetischen Welle und der Energie W der in ihr enthaltenen Energiequanten (Photonen).

 

**) Der Hubble-Effekt

ist die vor allem von Edwin Powell Hubble (20.11.1889 - 28.09.1953) erforschte systematische Rotverschiebung der Spektrallinien der Galaxien in Abhängigkeit von ihrer Entfernung. Da diese Rotverschiebung heute fast allgemein als eine Auswirkung des Doppler-Effekts **  gedeutet wird, handelt es sich hier um einen beobachtungsmäßigen Hinweis auf die Expansion des Weltalls.


**) Werner Heisenberg Heisenberg
(05.12.1901 - 01.02.1976)

Die Unschärfe-, Unbestimmtheits- oder Ungenauigkeitsrelation ist in der Quantentheorie eine Beziehung, die festlegt, wie genau zwei physikalische Größen eines mykrophysikalischen Systems (z.B. eines Elementarteilchens Elementarteilchen) gleichzeitig gemessen werden können. Wird z.B. der Impuls eines Teilchens exakt gemessen, dann ist keinerlei Aussage mehr möglich über den Ort dieses Teilchens zum Zeitpunkt dieser Messung.

Dieses „Naturgesetz“ der Unbestimmtheitsrelation bedeutet, daß das Produkt der Ungenauigkeit von Impuls- und Ortsbestimmung eine Korpuskels, z.B. eines Elektrons im Atom mindestens gleich der Planck'schen ** Konstante „h“ ist. Der Impuls und der Ort, z.B. eines Elektrons im Atom, ist also nicht genau bestimmbar. Jede Steigerung der Genauigkeit im Bezug auf den einen Faktor durch Veränderung der Versuchsordnung würde einen Eingriff in das atomare Geschehen bedeuten, der die Bestimmbarkeit des anderen Faktors beeinträchtigt.

Metaphysisch gesehen gibt die Unbestimmtheitsrelation die Grenze der Überprüfbarkeit und der begründeten Anwendung der Kausalität an: die letzten Gleichungen, zu denen ein Physiker gelangt, sind Wahrscheinlichkeitsgleichungen, jedoch nicht solche, bei denen es sich um statistisch gewonnene handelt, sonden solche, deren Veränderliche selbst eine Wahrscheinlichkeitsfunktion ist. Das mikrophysikalische Geschehen läßt sich so interpretieren, als käme ihm eine Art von Spontaneität, von „fehlender Ursächlichkeit“ zu.

Heisenberg stellte 1924-1927 fest, daß sich die Elementarteilchen (Elementarteilchen) durch weitere Teilungen nicht mehr in weitere (z.B. kleinere) Teilchen (Körperformen) zerlegen lassen, sondern lediglich und für kurze Zeit in mathematisch-geometrische Formen, die nicht lokalisierbar sind und dann wieder in ihre ursprüngliche Teilchenform übergehen. Fazit: Man kann keine exakten Vorhersagen mehr machen und ist statt dessen auf Wahrscheinlichkeiten der Wahrscheinlichkeit angewiesen. Heisenberg beeinflußte mit seinen fundamentalen Beiträgen zur Atom,- und Kernphysik die Entwicklung der modernen Physik nachhaltig.

Kulturgeschichtlich gesehen kam Heisenberg hier Platon näher (bzw. das Abendland der Antike):Heisenberg

Literaturquellen hierzu
von Werner Heisenberg: Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen (1925); Die physikalischen Prinzipien der Quantentheorie (1930); Wandlungen in den Grundlagen der Naturwissenschaft (1935).
Zur Kulturgeschichte: Heisenberg

Relationen
WWW.HUBERT-BRUNE.DE

- Universum -

Der Radius des Universums dürfte etwa 18 Mrd. Lichtjahre betragen. Mit Hilfe des Doppler-Effekts **  bei fernen Galaxien wurde die Expansion des Universums tatsächlich gefunden (Hubble-Effekt **). Bei gleichbleibender Expansionsgeschwindigkeit kann daraus auf ein Alter des Universums von etwa 18 Mrd. Jahren geschlossen werden. Wenn es nicht instabil ist, was man annimmt, dann muß das Universum notwendigerweise großräumige Expansions- und Kontraktionsbewegungen ausführen. Mit ziemlicher Sicherheit erfolgte früher die Expansion schneller, so daß das tatsächliche Weltalter etwas kürzer sein könnte. Altersbestimmungen an besonders alten Objekten des Kosmos wie alten Galaxien und Kugelsternhaufen zeigen, daß es aber mindestens 13,7 Mrd. Jahre alt sein muß. Die Einheiten der sogenannten Blasenstruktur des Universum und in der räumlichen Verteilung der Galaxien nennt man auch Hubble Bubbles (vgl. BlasenHubble-Bubbles).

 

Materie

Energie und Materie

Vorausgesetzt, die gesamte heute im Universum vorhandene Materie sei in der frühesten Zeit bereits vorhanden gewesen, so müßte die Materiedichte im Universum am Anfang ungeheuer groß gewesen sein. Erst im Laufe der Zeit hätte sich die Materiedichte verringert (evolutionäres Universum). Man könnte aber auch annehmen, daß mit der Expansion des Universums gerade so viel Materie neu erzeugt wird, daß die mittlere Materiedichte konstant bleibt. Vor langer Zeit wäre also wesentlich weniger Materie im Universum vorhanden gewesen (stationäres Universum). Eine Entscheidung zwischen diesen beiden Theorien brachte u.a. die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung. (Bild). Heute wird zumeist das evolutionäre Modell bevorzugt. - „Normale“ Materie mache nur ca. 5% aus, folgern Forscher, ca. 25% bestehe aus „Dunkel-Materie“, ca. 70% aus „Dunkel-Energie“.Mehr

 

„Entstehung“ des Universums

Bei „Wikipedia“ heißt es zum Thema „Urknall“: „Der Urknall ist nach dem Standardmodell der Kosmologie der Beginn des Universums. Im Rahmen der Urknalltheorie wird auch das frühe Universum beschrieben, das heißt, die zeitliche Entwicklung des Universums nach dem Urknall. Der Urknall bezeichnet keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität (Singularität). Da keine konsistente Theorie der Quantengravitation existiert, gibt es in der heutigen Physik keine allgemein akzeptierte Theorie zum Zustand des Universums zu sehr frühen Zeiten, als z.B. seine Dichte der Planck-Dichte (Planck-Einheiten) entsprach. Daher ist der Begriff »Urknall« die Bezeichnung eines formalen Punktes, der durch Betrachtung des kosmologischen Modells eines expandierenden Universums über den Gültigkeitsbereich der zugrunde liegenden allgemeinen Relativitätstheorie hinaus erreicht wird. Nach dem kosmologischen Standardmodell ereignete sich der Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren.“ (Wikipedia). Ich hab dem gegenüber einige Zweifel anzumelden. Falsche Urknall-Theorie ?

„Feuerball“ (Feuerball), heiß und dicht, sein Licht, sein Hall, sein Urknall mit ewigem Nachhall (Urknall mit ewigem Nachall): In den ersten Sekunden und Minuten entwickelte sich das Universum sehr schnell. Man unterscheidet einige Entwicklungsphasen oder Ären. Der Begriff Urknall oder Big Bang ist vielleicht ein wenig unglücklich gewählt. Abgesehen davon, daß die Urknall-Theorie falsch sein kann (davon müssen wir sogar ausgehen!Falsche Urknall-Theorie ?Falsche Urknall-Theorie ?) und daß, falls sie nicht falsch sein sollte, dem „Zeitpunkt Null“ noch eine andere Entwicklungsphase des Universums vorgelagert sein könnte, begann vielleicht das Universum mit der:


Man macht sich kein Bild

 

1) Planck-Ära **

(Planck-Ära = Quantengravitative Ära oder Chaos-Ära)

(bis 10-43s)

aus einer Quantenfluktuation im Vakuum. Wahrscheinlich kann damit eine Singularität mit einer unendlich hohen Dichte im Anfangszustand vermieden werden. (Singularität). Das Universum war noch kleiner als die Planck-Länge (ca. 1,6 • 10-33 cmPlanck-Länge), kleinste sinnvoll beschreibbare Länge. Wegen der Heisenberg'schen Unschärferelation **  können in dieser Zeit keine Raumstrukturen festgelegt werden. Alle späteren 4 Wechselwirkungen (4 Naturkräfte4 Naturkräfte (Wechselwirkungen)4 Naturkräfte (Wechselwirkungen)) waren vermutlich noch in einer einzigen Kraft vereint. Zur Zeit fehlt aber noch eine physikalische Theorie. Sie müßte die Gravitationstheorie (unter Einschluß der Relativitätstheorie) und die Quantentheorie vereinigen. Vielleicht spielten hier Phänomene der Quantengravitation eine beherrschende Rolle. Aus einem schaumigen, gequantelten Gravitationsfeld könnten gegen Ende dieses Zeitraums die ersten materiellen Teilchen entstanden sein. Jedenfalls scheinen zu dieser Zeit alle 4 heute vorkommenden Naturkräfte (4 Wechselwirkungen4 Naturkräfte (Wechselwirkungen)4 Wechselwirkungen (Naturkräfte)) in einer „Superkraft“ vereinheitlicht gewesen zu sein. Man muß davon ausgehen, daß die Zeit selbst „vor“ der Planck-Zeit (ca. 5,4 • 10-44 sPlanck-Zeit) noch nicht ihre Eigenschaften als Kontinuum besaß, so daß Aussagen über einen „Zeitraum“ physikalisch bedeutungslos sind. In diesem Sinn hatte die Planck-Ära keine Dauer. Entsprechendes gilt für den Raum. Für Räume mit einer Längenausdehnung von Null bis zur Planck-Länge verliert der Raum seine Eigenschaft als Kontinuum. Ähnliches gilt auch für die Planck-Temperatur (ca. 1,4 • 10-32 KPlanck-Temperatur) und alle anderen Planck-Einheiten (Planck-Einheiten). Für physikalische Beschreibung eignet sich das Universum laut heutiger Kenntnis erst nach dem Ende der Planck-Ära. So betrug z.B. die Temperatur des Universums am Ende dieser Ära bei 10-43s ca. 1032K.

 

Quark-Ära

 

2) Quark-Ära

(10-43s bis 10-7s)

In dieser Ära bildeten sich Quarks, Leptonen und Photonen. Bis 10-35s galt auch die „Große Vereinheitlichte Theorie“: Von der für die Planck-Ära vermuteten einzigen Wechselwirkung spaltete sich die Gravitation als Einzelkraft ab. Bei 10-35s sank die Temperatur unter 1027K. Es war wahrscheinlich die Zeit der vermuteten Inflation des Universums (Inflation des Universums), einer vorübergehenden explosiven Ausdehnung des Weltalls auf das 1050fache und mehr. Jetzt trennten sich auch die starke Wechselwirkung und die elektroschwache Wechselwirkung von der vereinheitlichten Kraft. Bei 10-12s und einer Temperatur von 1015K spaltete sich die elektroschwache Wechselwirkung nochmals in die schwache Wechselwirkung und die elektromagnetische Wechselwirkung. Danach waren alle heutigen 4 Naturkräfte (die gravitative, die starke, die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung getrennt. (4 Naturkräfte (Wechselwirkungen)). Zum Ende waren Quarks und Leptonen unterscheidbare Teilchen. Elementarteilchen

 

3) Hadronen-Ära

(10-7s bis 10-4s)

Es bildeten sich strukturierte Teilchen, also vor allem Protonen und Neutronen sowie deren Antiteilchen. Diese vernichteten sich ständig, wobei die freigesetzte Energie zur sofortigen Neubildung herangezogen wurde. Zum Ende der Ära, bei 10-4s, sank die Temperatur auf etwa 1012K. Es konnten keine neuen Teilchen mehr gebildet werden. Eine vollständige Vernichtung der Teilchen und Antiteilchen und damit der gesamten Materie im Universum wäre erfolgt, wenn nicht die Teilchen gegenüber den Antiteilchen einen kleinen Überschß von 1 : 1 Mrd. gehabt hätten. Dieser Überschß fand zur Zerstrahlung keinen Partner unter den Antiteilchen und blieb übrig; unsere heutige Materie. Die wichtigsten Teilchen waren Protronen, Neutronen, Myonen, Elektronen, Positronen, Neutrinos und Photonen. Elementarteilchen

 

4) Leptonen-Ära

(10-4s bis 10s oder 20s)

Bei 10-4s und einer Temperatur von unter 1012K zerfielen die Myonen. Zwischen 0,1s und 1s bei 10 Mrd. K entkoppelten die Neutrinos. Die Elektronen und Positronen zerstrahlten. Übrig blieben nur so viele Elektronen, daß die positiven Ladungen der Protonen ausgeglichen wurden. (Elementarteilchen). Dieser Prozeß war bei 1s und einer Temperatur von 5 Mrd. K zu Ende. mehr

 

Plasma-Ära

5) Strahlungs-Ära   (Plasma-Ära)

(10s oder 20s bis 100000 / 1 Mio. Jahre)

Bei einem Abfall der Temperatur von
1 Mrd. K auf 3000K beherrschte die Strahlung das Universum. Die ersten Kernfusionsprozesse setzten ein: Protonen (Wasserstoffkerne) lagerten ein Neutron an. Es entstand Deuterium (schwerer Wasserstoff). Durch weitere Aufnahme von einem Neutron bildete sich Tritium (überschwerer Wasserstoff). Schließlich nahm ein Tritium-Kern ein Proton auf: Helium entstand. Es dauerte nur rund 3 Minuten, bis rund 25% der Materie in Helium umgewandelt wurde. Auch Helium-3-Kerne sowie Lithium und Beryllium entstanden. Fast alles heute feststellbare Helium wurde in dieser Zeit gebildet. Schwerere Elemente (außer Lithium und Beryllium) entstanden später in den Sternen (Sterne) und bei Explosionen von Supernovae. (SupernovaSterne). Das Ende dieser Ära lag zwischen 100 000 und 1 Mio. Jahre. Die positiv geladenen Wasserstoffatome banden jetzt je ein negativ geladenes Elektron an sich: Neutrale Wasserstoffatome (und neutrale Heliumatome) entstanden. Materie und Strahlung entkoppelten sich. War das Universum zuvor undurchsichtig, konnte sich die Strahlung jetzt frei bewegen: ca. 300000 Jahre nach dem Urknall. Das Universum wurde durchsichtig (Bild), d.h.: Freiwerden der kosmischen Hintergrundstrahlung (Bild), die auch „Feuerwand“ (Feuerwand) heißt.

 

Stern-Ära

6) Materie-Ära   (Stern-Ära)

(100000 / 1 Mio. Jahre bis heute und unwesentlich später)

ist die Epoche, in der wir noch heute leben. Durch Dichteschwankungen in der Materie oder andere Ursachen (vielleicht sogar durch kosmische Strings?String-Theorie) entstanden Galaxien bzw. Galaxienhaufen. Die Materie-Ära, die auch Rekombinations-Ära heißt, begann erst, nachdem die Temperatur des Universums auf 3000 K gesunken war (Vgl. 3000K in der Strahlungs-Ära), also: ca. 300000 Jahre nach dem Urknall. Dieser Zeitpunkt ermöglichte die Bildung neutraler Wasserstoffatome, und das zuvor wegen der Ionisierung der Materie (Ionisierung) undurchsichtige Weltall wurde durchsichtig (Entkoppelung von Strahlung und Materie), die kosmische Hintergrundstrahlung (Bild), die Strahlung im extrem kurzwelligen Radiowellenbereich (Mikrowellenbereich), also frei. Materie-Ära heißt auch Stern-Ära, da sich erst in ihr allmählich Sterne und Galaxien bilden konnten. SterneGalaxienSchwarze Löcher und GalaxienSterne

 

7) Zukunft des Universums

Für die künftige Entwicklung des Universums ist die vorherrschende Meinung heute, daß sich das Weltall weiter ausehnt, seine Aktivität nachläßt, die Sterne allmählich „sterben“ und die Galaxien sich zu Gas- und Staubwolken verdünnen. Es gibt aber auch die Theorie des „pulsierenden“ Weltalls; demnach enthält das Universum genügend Materie (bzw. Energie), um die gegenwärtige Expansion später in eine Kontraktion zu überführen; es würde wieder eine ungeheure verrdichtete Masse (bzw. Energie) entstehen, die in einem weiteren Urknall erneut explodieren und zur Neuentstehung eines Weltalls führen müßte. Favorisiert für die künftige Entwicklung des expandierenden Universums sind folgende Möglichkeiten:
(I)
Geschlossener, elliptischer Raum. Die Expansion führt zu einer bestimmten Zeit zu einem maximalen Weltradius. Darauf geht die Expansion in Kontraktion über. Sie endet u.U. in einem Big Crunch.
(II)
Euklidischer, parabolischer Raum. Die Expansionsgeschwindigkeit nimmt ab und strebt in unendlich ferner Zeit dem Wert Null zu. Der Weltradius erreicht dann einen endlichen Wert.
(III)
Offener, hyperbolischer Raum. Die zunächst sehr rasche Expansion wird zwar in ferner Zukunft etwas langsamer, hört aber niemals auf. Der Weltradius geht gegen unendlich.
(IV)
Die Expansionsgeschwindigkeit wird immer mehr beschleunigt. Der Grund dafür ist nicht bekannt, vermutet wird z.B. eine kosmologische Konstante. Unendliche Fortdauer (Ausnahme: Fall ins Schwarze LochSchwarzes LochSchwarzes Loch).

Welcher der 4 Fälle ist wahrscheinlicher?

Welcher Fall vorliegt, geht aus der mittleren Materiedichte im Universum hervor, die oberhalb (I), gleich (II), unterhalb (III) oder aber sogar unabhängig von (IV) der kritischen Dichte sein kann. Diese kritische Dichte beträgt (unter der Annahme einer Hubble-Konstante von 75, falls es eine solche Konstante überhaupt gibt): 10-29g/cm3. So wäre bei einer höheren Dichte der I. Fall, bei einer der kritischen Dichte entsprechenden Dichte der II. Fall, bei einer niedrigeren Dichte der III. Fall und bei einer völligen Unabhängigkeit von der Dichte der IV. Fall erfüllt. Für den IV. Fall spricht, daß die Expansion des Universums in immer rascherem Tempo fortgesetzt wird, daß die Dichte der Materie dabei egal ist, obwohl es schon merkwürdig ist, wenn die Expansion so stark beschleunigt wird, daß sie dabei sogar immer mehr Energie gewinnt - vergleichbar z.B. mit einer Bombe, die bei ihrer Explosion sogar noch an Energie gewinnt, also immer mehr explodiert. (Eine interessante Variante ist auch die Theorie vom Großen Rückprall bzw. Big Bounce von H.-J. Blome und W. Priester, gemäß der es keinen Urknall gab, sondern ein bereits expandiertes materiefreies Universum sei zu einem Minmimaldurchmesser geschrumpft, danach sei durch Quantenfluktuationen [Quantenfluktuationen] auch die Materie entstanden und das Universum wieder expandiert, das in Zukunft wieder materiefrei sein werde [und sehr wahrscheinlich dann auch wieder schrumpfen werde u.s.w. u.s.w. u.s.w. - ein Kreislauf] - diese Theorie erfordert einen positiven Wert für die kosmologische Konstante und ein Weltalter von rund 32 Milliarden Jahren). Für ein offenes Univerum, wie es der III. Fall vorsieht, spricht vor allem, daß der „beobachtbare“ Wert für die mittlere Materiedichte bei 10-30g/cm3 liegt - das ist rund  1/10  der kritischen Dichte. Doch dürfte es eine größere Menge unsichtbarer Massen geben; dann ist unser Universum näher am II. Fall oder vielleicht sogar mit ihm identisch. Vermutlich hat die Inflation des Universums 10-35s nach dem Urknall diese „Glättung“ in einen euklidischen Raum bewerkstelligt. (Infltation des Universums). Weil ja alle diese kosmologischen Theorien von der glatten und ziemlich flachen Raumzeit ausgehen, zerbrechen sie am Urknall, denn anfangs muß die Krümmung der Raumzeit unendlich gewesen sein, und eine Raumzeit mit unendlicher Krümmung ist eben nicht oder nur schwerlich als „ziemlich flach“ zu bezeichnen. Alle diese kosmologischen Theorien scheitern an Anfang und Ende. Gegenwärtig weiß also niemand etwas über Anfang und Ende des Universums, noch nicht einmal, ob das Universum überhaupt zu Ende gehen wird, ob es endlich oder unendlich ist. Erstaunlich ist aber, daß die mittlerer Dichte des Universums doch ziemlich nahe an der kritischen Dichte liegt. Es könnte ja eine sehr viel stärkere Abweichung vorliegen. In dem Fall käme es aber nicht zur Entstehung von Sternen und Planeten. Wäre die Dichte deutlich größer, so würde die Expansion des Universums so schnell in eine Kontraktion übergehen, daß die Zeit zur Entstehung von Sternen nicht ausreicht. Wäre die Dichte deutlich kleiner, so würde die Expansion fast ungebremst vor sich gehen. Die ohnedies dünnen Materiewolken würden sich so schnell zerstreuen, daß es ebenfalls nicht zur Bildung von Sternen kommt. (). Diese Antworten sind also falsch. Eine richtige Antwort ergibt sich wohl nur dann, wenn man auch bedenkt, daß Quantenfluktuationen im Vakuum bei der Bildung eines Universums ganz unterschiedliche Ergebnisse liefern (Mehr), und daß es
(a)
unzählige Universen mit unterschiedlichen Materiedichten und anderen physikalischen Daten gibt (Mehr), und
(b)
wir deswegen in diesem Universum leben, weil es physikalisch günstige Ausgangsbedingungen zur Bildung von Sternen lieferte.

 

Gibt es andere wichtige Vorhersagen?
Was wird aus dem werden, was das Universum beinhaltet?
Universum
Ewig ist nur die Energie!
Zunächst kann man mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit sagen, daß z.B. ein Zeitalter kommen wird, in dem es keine Sterne mehr gibt, keine über Jahrmilliarden verläßlichen Energiequellen also, die das Leben erhalten. Klar ist, daß nicht alle Sterne zur gleichen Zeit sterben; es sind bereits unzählige Sterne erloschen, und ebenso unzählige Sterne werden im Laufe der nächsten Milliarden Jahre ebenfalls erlöschen. Unsere Sonne wird dieses Schicksal also auch erleiden (SonneSonneSonneSonne). Doch noch vor ihrem „Rentenalter“ in etwa 5 Milliarden Jahren wird sie sich zu einem Roten Riesen (Roter Riesenstern) aufgebläht und den Planeten Merkur und sehr wahrscheinlich auch den Planeten Venus verschlungen haben (Mehr) - so sieht es auch der Astrophysiker Harald Lesch (Lesch): „ein lokales Ereignis, das zwar das Leben auf der Erde bedroht, das aber ohne spürbare Auswirkung auf das übrige Universum sein wird. Doch wenn wir es bis dahin nicht schaffen, auf einen anderen Planeten auszuweichen, vielleicht auf einen Planeten in einem anderen Sonnensystem, dann ist das Schicksal der Spezies Mensch besiegelt. Doch auch nach einem derartigen Exodus wären wir noch nicht auf der sicheren Seite. Es wird der Moment kommen, da keine neuen Sterne mehr entstehen, weil der Gasvorrat der Galaxien (Galaxien) erschöpft ist. Dann werden alle Sterne unserer Galaxis (Galaxis) und auch die aller anderen Galaxien ausgebrannt sein, und es wird nirgendwo mehr eine Supernova (Supernova) explodieren und frisches Material für neue Sterne in das All schleudern. Von da an wird es finster sein im Universum, zumindest was das für unsere Augen sichtbare Licht anbelangt, und es wird auf ewig finster bleiben. Anstelle von Sternen wird es dann nur noch Braune Zwerge (Braune Zwergsterne) und Weiße Zwerge (Weiße Zwergsterne) geben, Neutronensterne (Neutronensterne) und Schwarze Löcher (Schwarze Löcher). Die Kosmologen schätzen, daß das in etwa 100 Billionen Jahren der Fall sein wird. Spätestens dann wird es kein Leben mehr geben, zumindest keines der uns bekannten Art. Wir wollen nicht behaupten, daß das Universum von da ab für alle Zeiten tot sein wird; vielleicht schafft es das Leben ja, sich im Laufe der unvorstellbar langen Zeit von 100 Billionen Jahren zu völlig anderen, für uns unvorstellbaren Entwicklungsstufen aufzuschwingen, sich zu wandeln und anzupassen an die neuen Verhältnisse. Aber die neuen Verhältnisse werden sehr, sehr fremdartig sein, und dieses Leben wird keine Ähnlichkeit mehr haben mit jenem, wie wir es kennen. Die Galaxien werden auch im Dunkeln noch für geraume Zeit als zusammengehörige Systeme weiterbestehen, und längst ausgeglühte Planeten werden um ausgebrannte Sternreste kreisen. Aber diese Bindungen halten nicht ewig, Galaxien werden auf ihren Wegen durch das All einander nahe kommen und miteinander kollidieren. Unsere Milchstraße und die Andromeda-Galaxie sind gegenwärtig schon auf Kollisionskurs. In etwa sechs Milliarden Jahren könnte es zu einem Zusammenstoß kommen. Doch auch wenn das zu diesem Zeitpunkt gerade noch einmal gut gehen sollte - langfristig ist eine Kollision unvermeidbar, da die beiden Systeme durch die Gravitation aneinander gebunden sind. Sie umkreisen sich, und weil dabei durch Reibung Energie verloren geht, verschmelzen sie schließlich zu einem riesigen Haufen ungeordneter Sterne. Für die Sonnensysteme einer Galaxie hat das einschneidende Konsequenzen. Aufgrund der Schwerkraft aneinander vorbeiziehender Sterne werden die Planeten allmählich aus ihren Bahnen geworfen und in das All geschleudert. Wissenschaftler schätzen, daß in rund 100 Billiarden Jahren alle Planetensysteme zerfallen sind. Schließlich bleiben auch die ausgebrannten Sonnen nicht von diesen Auflösungserscheinungen verschont. Wie bei den Planeten kann bei der Begegnung dreier Sterne der masseärmste aus der Galaxie katapultiert werden. Derartige Drei-Körper-Begegnungen sind zwar relativ selten - sie kommen in einer Galaxie etwa nur ein halbes Dutzend mal pro einer Milliarde Jahre vor -, aber im Universum spielt Zeit keine Rolle, und auf lange Sicht ist das Ergebnis dramatisch. Irgendwann zwischen einer Trillion (1018) und einer Quatrilliarde (1027) Jahre werden die Galaxien etwa 99 Prozent ihrer Masse verloren und sich somit praktisch aufgelöst haben. Der jeweils verbleibende Rest wird dann zu einem einzigen supermassiven Schwarzen Loch kollabieren. Jetzt geht es ans Eingemachte, an die eigentliche Substanz. Wenn die Theorien der Elementarteilchenphysiker stimmen, dann löst sich auch die Materie insgesamt auf. Nach etwa 1032 Jahren zerfallen nämlich selbst die Protonen, die elementaren Bausteine der Materie, in Positronen und Photonen. Treffen die Positronen auf ein Elektron, so vernichten sich die Teilchen gegenseitig, und es bleiben nur noch Photonen übrig. Letztlich wird also die gesamte feste Materie, werden alle Stern- und Planetenreste in Strahlung verwandelt sein. Dann gibt es im Universum nur noch gigantische Schwarze Löcher, die in einem allumfassenden Meer von Photonen und Neutrinos schwimmen. Sieht so die Ewigkeit aus? Sie ahnen es schon, verehrte Leserinnen und Leser, die Kosmologen haben noch einen weiteren Trumpf im Ärmel. Sie behaupten, daß auch die Schwarzen Löcher einmal ihr Dasein beenden, indem sie verdampfen. In etwa 1080 Jahren sollen diese Prozesse beginnen und erst in 10130 Jahren beendet sein. Dann soll es wirklich nichts mehr geben außer Neutrinos und Photonen in Form von extrem langwelliger elektromagnetischer Strahlung in einem extrem kalten, leeren Universum. Obwohl die Kosmologen auch an diesem Punkt mit ihren Spekulationen noch nicht zu Ende sind, ist es doch für uns an der Zeit, die Gedankenreise in die Zukunft abzubrechen.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 405-407). Abbildung

 

„Zurück zum Anfang“

„Feuerball“

Weil für unser Universum gilt, daß ein sehr dichter Anfangszustand auch mit sehr hohen Temperaturen einhergehen muß, war also der Beginn des Kosmos ein dichter, heißer Feuerball, und sein Licht, gleichsam als Nachhall des Urknalls (Vgl. Entstehung des Universums), erfüllt noch heute als schwaches Raunen langwelliger Strahlung den Raum. Es existieren drei tragende Pfeiler für den Nachweis der Urknall-Theorie: die Messung der Galaxienflucht, die Übereinstimmungen der vorhergesagten Heliumhäufigkeit mit der tatsächlich beobachteten, der Nachweis der kosmischen Hintergrundstrahlung (Bild). Bei Rauschpegelmessungen an einem Radioteleskop wurde die kosmische Hintergrundstrahlung 1964/65 entdeckt, die Vermessung des Rauschens danach fortgesetzt und daraus die Temperatur des Strahlungshintergrundes errechnet: -270,5 Grad = 2,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt (= -273,2 Grad). Seitdem ist die Mehrheit der Astronomen vom Urknall überzeugt. Aus der Rate der Expansion - der Radius des Universums dürfte etwa 18 Miliarden Lichtjahre betragen (Vgl. Entstehung des Universums) - läßt sich zurückrechnen, daß die Welt vor ca. 18 Miliarden Jahren ihren Beginn genommen hat. Und durch den Doppler-Effekt **  bei fernen Galaxien war ja die Expansion des Universums tatsächlich gefunden worden (vgl. Hubble-Effekt **). Aus der heutigen Temperatur der Hintergrundstrahlung lassen sich die physikalischen Bedingungen in den ersten Jahren, Minuten oder gar Sekunden des Kosmos ermitteln. Je jünger und kleiner das Universum, desto größer die Temperatur und die Energie. In dem Maße, in dem die Größe des Universums zunahm, verringerten sich die Temperatur und die Energie. Je weiter man in die Vergangenheit zurückrechnet, desto höher wird die Temperatur der Strahlung und desto größer die Energie der der Strahlungsquanten, der Photonen. Elementarteilchen


„Feuerwand“ Bild

Bei den hohen Temperaturen, die noch bei den ersten Kernfusionsprozessen (Nukleosynthesen) während der Strahlungs-Ära (auch Plasma-Ära genanntStrahlungs-Ära) herrschten, konnten sich noch keine Elektronenhüllen um die Atomkerne bilden. Jedes Elektron, das von einem Kern eingefangen wurde, konnte sofort wieder von einem hochenergetischen Strahlungsteilchen befreit werden. (Elementarteilchen). Die Materie war also zu der Zeit vollständig ionisiert (Ionisierung), sie bildete ein Plasma (Plasma), in dem die Elektronen sich frei bewegen konnten. Erst ca. 300000 Jahre nach dem Urknall fiel die Temperatur der Strahlung unter 3000 Grad, und da reichte die Energie der Photonen plötzlich nicht mehr aus, um Wasserstoff zu ionisieren. Aus Kernen und Elektronen konnten sich endlich vollständige Atome bilden. Und noch etwas geschah zu dieser Zeit: das Weltall wurde durchsichtig! Erst nach dem Verschwinden der frei umherschwirrenden Elektronen konnte sich die Strahlung im All ungehindert ausbreiten. Wenn also die Astronomen in die Vergangenheit schauen, können sie nur diesseits der Feuerwand etwas sichtbar erkennen, denn jenseits der Feuerwand ist ihnen die Sicht versperrt, ist das Weltall undurchsichtig. Die Feuerwand selbst ist wahrnembar, ihre Strahlung ist nämlich die kosmische Hintergrundstrahlung (Bild) ! Wer sie beobachtet, blickt zurück in eine Zeit, in der das Weltall ca. 300000 Jahre alt war und nur ein Tausendstel seiner heutigen Größe hatte. Laut  Urknall-Theorie (Vgl. Entstehung des Universums) hat die damals befreite, seither abgekühlte, den Raum durcheilende Strahlung ein ganz bestimmtes Spektrum, nämlich das der sogenannten Hohlraumstrahlung (oder: Strahlung Schwarzer Körper), denn eine solche Strahlung tritt - daher der Name - unter den idealisierten Bedingungen eines völlig isolierten Hohlraums auf, dessen Wände schwarz sind und eine konstante Temperatur haben. Im November 1989 bewies der Cosmic Background Explorer (Cobe) die perfekte Übereinstimmung der Hohlraumstrahlung mit dem Spektrum der Hintergrundstrahlung. Selbst im Labor läßt sich kein exakteres Spektrum eines Schwarzen Körpers herstellen. Die genaue Temperatur des Strahlungshintergrunds wurde von Cobe auf 2,726 Kelvin bestimmt, mit einer Unsicherheit von nur 0,005 Grad! Cobes Bilder zeigen, daß die Hintergrundstrahlung aus allen Richtungen kommt, also isotrop ist. Die Schwankungen der Temperatur betragen weniger als 0,001 Prozent. Doch gerade so winzige Abweichungen von der perfekten Gleichmäßigkeit interessieren die Kosmologen besonders. Gegenüber dem kosmologischen Strahlungsfeld ist der irdische Beobachter in ständiger Bewegung: die Erde kreist um die Sonne, die Sonne um das Zentrum der Milchstraße, und die Milchstraße bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit durch das All. Durch den Doppler-Effekt ** erscheint die kosmische Hintergrundstrahlung deshalb in Bewegungsrichtung kurzwelliger (wärmer), in der Gegenrichtung langwelliger (kühler). Unter Abzug aller bekannten Bewegungen läßt sich aus der winzigen Asymmetrie errechnen, daß unsere lokale Galaxiengruppe (Lokale Galaxiengruppe) sich mit 630 km/h bewegt, und zwar in Richtung des Sternbildes Centaurus (14 h, südlicher Sternhimmel). Dort befindet sich eine gewaltige Ansammlung von Galaxien, die unsere Galaxis anzieht und deshalb Großer Attraktor genannt wird. Der Hauptstern im Sternbild Centaurus ist Alpha Centauri (Alpha Centauri). Er ist mit 4,3 Lichtjahren unser nächster Stern. Allerdings besteht er aus drei Komponenten: A, B, C, und C steht uns ein kelin wenig näher als das A-B-Paar, weshalb C auch Proxima Centauri heißt. Wir bewegen uns also in Richtung Centaurus, und das wissen wir dank der strahlenden Feuerwand (vgl. Abbildung Bild).

 

Alles Ausdehnung

Unser All expandiert. Es war der Deutsche Carl Wilhelm Wirtz, der zuerst behauptete, daß der Raum selbst sich ausdehnt und nicht die Galaxien vor unserer Galaxie als der Zentralgalaxie des Universums fliehen, wie z.B. vor allem Edwin Powell Hubble und Vesto M. Slipher meinten, denn sie glaubten, unsere Galaxie sei der Mittelpunkt des Universums. Slipher stieß aber 1923 auf den Befund, daß sich von 41 nahen Spiralgalaxien 36 von uns fort und lediglich 5 auf uns zu bewegen. Bald darauf gelang es Howard Robertson, aufgrund von Sliphers Messungen und weiteren, sehr genauen Entfernungsbestimmungen von Hubble, zu zeigen, daß die Rotverschiebung gleichmäßig mit der Entfernung zunimmt - genau wie bei einer Expansion des Raumes zu erwarten ist. Hubble untermauerte dies ein Jahr später mit neuen Messungen - und heimste schließlich alle Lorbeeren ein: Hubblesches Gesetz heißt der Zusammenhang zwischen Entfernung und Rotverschiebung heute. Robertsons Fehler war, daß er seine Ergebnisse in einer von Astronomen wenig gelesenen Physik-Zeitschrift publiziert hatte und nicht, wie Hubble, in einer Astronomie-Zeitschrift.
Weil das All expandiert, nimmt mit der Zeit seine Materiedichte und auch seine Temperatur ab. Je weiter man in die Vergangenheit des Universums zurückblickt, desto höher seine Temperatur und desto dichter seine Materie.
Materie
Heute nimmt man an, daß für die ständig wachsende Beschleunigung der Expansionsgeschwindigkeit die Dunkle Energie (Dunkle EnergieDunkle Energie) verantwortlich ist. Viele der heutigen Kosmologen benutzen die Dunkle Energie auch nämlich quasi als kosmologische Konstante. (Kosmologische Konstante). Kein Wunder, denn beide sind unbekannt. Man geht heute davon aus, daß es im Universum rund 70% Dunkle Energie, rund 25% Dunkle Materie (Dunkle MaterieDunkle Materie) und nur rund 5% Normale (= sichtbare) Materie gibt. Die Dunkle Energie ist also das größte Geheimnis. In dieser Theorie ist also das Wichtigste das größte Geheimnis. So wie immer. „Das Verblüffende ist, daß das, was man sieht, nur 5 Prozent des gesamten Inhalts ausmacht. Dann muß es noch eine Art Materie geben, die wirklich auch der Gravitation unterliegt wie normale Masse, und diese Dunkle Materie beträgt etwa 25 Prozent, die aber nicht sichtbar ist, weil sie überhaupt nicht an Strahlung und Licht koppelt. Jetzt hat man erst 30 Prozent - es fehlen 70 Prozent. Und weil man überhaupt nicht weiß, was das ist - man kann es nicht sehen, und es ist keine Materie -, nennt man das Dunkle Energie. Das ist, würden ich und viele meiner Kollegen sagen, eines der mysteriösesten Fragen der modernen Physik: Was ist diese Dunkle Energie?  Und jetzt kommt das Verblüffende, daß man, wenn man die kosmologische Konstante nimmt, die Einstein eingeführt und danach wieder verworfen hat, daß man dann diese 70 Prozent erklären kann - ich sollte genauer sagen: man kann damit die Dunkle Energie erklären, allerdings nicht ihren Zahlenwert; man kann das einfach so anpassen, daß es genau 70 Prozent sind, aber warum 70, das kann man nicht ausrechnen.“ (Frank Steiner). - Zweifellos. - Da die Gravitation eine Antiexpansionskraft ist, also gegen die Expansion wirkt, sie bremst, eine Kraft des Schrumpfens ist, muß sie einer Kraft der ständig wachsendem Expansion unterlegen sein, denn wir wissen ja nun, daß das Universum nicht schrumpft, sondern expandiert und seine Expansiosgeschwindigkeit sogar immer mehr beschleunigt. Wenn es richtig ist, daß hierfür nur die Dunkle Energie verantwortlich ist, dann muß sie entweder ein Dunkler Elektromagnetismus oder eine Kraft sein, die bei den Abspaltungsprozessen der Kräfte aus der ursprünglichen Einheitskraft (Einheitskraft) übrig geblieben ist: eine Rest(-Einheits)kraft (Rest(-Einheits)kraftRest(-Einheits)kraft).

 

Nebel
Galaxien

Für die Klassifikation der Galaxien ist die von E. P. Hubble ** (1889-1953) eingeführte auch heute noch am bekanntesten. Hier gibt es zunächst die normalen Spiralnebel mit dem Buchstabensymbol „S“. Ein angehängter Buchstabe „a“, „b“ oder „c“ weist darauf hin, in welcher Weise die Spiralarme und der Kern des Systems ausgebildet sind (Sa, Sb, Sc).

Neben den normalen Spiralen (S) gibt es die balkenförmigen Spiralen (SB), bei denen der Kern balkenartig verbreitet ist. Am Ende dieses Balkens setzen zwei Spiralarme an, die unter fast genau einem rechten Winkel von diesem Balken auslaufen und sich erst später krümmen. Wie bei den normalen Spiralen gibt es auch bei den balkenförmigen Spiralen die drei Untergruppen „a“, „b“, „c“ (SBa, SBb, SBc).

Die elliptischen Galaxien erhalten das Symbol „E“. Sie sind in ihrer Mitte nur verhältnismäßig hell. Ist keine Abplattung festzustellen, so erhält der Nebel das Symbol „E0“. Die Ziffern 1 bis 7 weisen dabei auf eine mehr oder weniger starke Abplattung hin.

Lassen sich bei Galaxien überhaupt keine Strukturen erkennen, so bezeichnet man diese Systeme als irregulär oder unregelmäßig mit dem Symbol „Ir“.

Es gibt allerdings einige Vorbehalte gegenüber dieser Statistik, wie im Text bereits erwähnt!
„Galaxien-Statistik“:
Ellipsen (E)18 %
Normale Spiralen (S)
(Sa 15 %)
(Sb 20 %)
(Sc (28 %)
63 %
Balkenförmige Spiralen (SB)
(SBa 4 %)
(SBb 5 %)
(SBc 6 %)
15 %
Irreguläre Nebel (Ir)4 %

Ein besonderer Typ sind die Galaxien der Klasse „S0“. Sie stehen etwa zwischen den elliptischen und den spiralförmigen Galaxien. Man beobachtet hier einen Kern, der von einer scheibenförmigen Struktur ohne erkennbare Spiralarme umgeben ist.

Die neuere Literatur erwähnt noch andere Einteilungen für die Galaxien. Es spielen dort z.B. das Spektrum des Gesamtlichts, die spiralförmigen Galaxien allein oder der Typ und die Leuchtkraftklasse einer Galaxie eine Rolle.

Die ältesten Galaxien - wir nennen sie „Urgalaxien“ (Bild) haben wahrscheinlich die Form einer Ellipse und unterscheiden sich wohl nur in den Eigenschaften von ihren Nachfolgern, die wir Ellipsen nennen (Bild). Mit den heutigen Teleskopen kann man sehr weit zurück in die Vergangenheit des Universums schauen, so daß wir z.B. Galaxien in Entfernungen von Milliarden Lichtjahren sehen können, aber eben nur so sehen können, wie sie vor Milliarden Jahren aussahen, weil ja das Licht von dort bis zu uns Milliarden Jahre gebraucht hat. Je weiter wir sehen, desto älter die Objekte. Leider ist es darum so, daß wir nicht wissen können, wie sich die Objekte bis heute entwickelt haben. Wir wissen nicht einmal, ob es sie noch gibt. Logischerweise wissen wir aber, daß ältere Galaxien aus mehr älteren Sternen bestehen als jüngere Galaxien und daß jüngere Galaxien aus mehr jüngeren Sternen bestehen als ältere Galaxien. Also haben die elliptischen Galaxien mehr alte Sterne als die spiralartigen Galaxien. Normale Spiralgalaxien kennen wir deswegen am besten, weil eine davon unsere eigene Galaxie ist: die Milchstraße (= GalaxisGalaxis (Milchstraße)). In diesem Galaxientyp unterscheidet man drei Bereiche: 1.) Zentrale, nahezu kugelförmige Verdickung (Bulge) im Zentrum (Zentrum); 2.) Scheibe, dünn und ausgedehnt, mit Spiralarmen (Scheibe mit Spiralarmen); 3.) Halo, ein sphärischer Bereich, der die gesamte Galaxie umgibt (Halo). Das für Spiralgalaxien wohl wichtigste Merkmal ist die Rotation seiner Sternmassen um das galaktische Zentrum. (Zentrum). Im Gegensatz dazu gibt es in den elliptischen Galaxien kein dominierendes Zentrum, keine vorherrschende Bewegungsrichtung, diesbezüglich keine Unterordnung der Sterne, sondern eher chaotische Bewegungen. Hier kommt es häufig zu Beinahe-Begegnungen; Bahnstörungen wegen der gegenseitigen Anziehungskräfte sind die Regel. Also: was in spiralartigen Galaxien die Ausnahme ist, ist in elliptischen Galaxien die Regel, und was in spiralartigen Galaxien die Regel ist, ist in elliptischen Galaxien die Ausnahme.

Galaxienhaufen

Ansammlungen von wenigstens 10, meistens aber 100 bis 10 000 Galaxien nennt man Galaxienhaufen. Daneben gibt es auch kleinere Ansammlungen, die als Doppel- bzw. Mehrfachsysteme bezeichnet werden. Man entdeckt also bei den Galaxien eine ähnliche „Vergesellschaftung“ wie bei den einzelnen Sternen innerhalb der Galaxien. Neuerdings werden auch die Galaxienhaufen in verschiedenene Typen eingeteilt. Diese Klassifikationen haben sich allerdings noch nicht so recht durchgesetzt. Die Zahl der Galaxien pro Raumeinheit ist in den Galaxienhaufen etwa 9000mal größer als bei den Feldgalaxien (= Galaxien, die nicht zu einem Galaxienhaufen gehören). Insgesamt ist auch die Zahl der Galaxien, die zu einem Haufen gehören, größer als die der Feldgalaxien. Das Verhältnis der Galaxien in einem Haufen und den Feldgalaxien beträgt etwa 23 : 1. Innerhalb der Galaxienhaufen kommt es durchschnittlich alle etwa 100 Mio. bis 1 Mrd. Jahre zu einem Zusammenstoß zweier Haufengalaxien. Einige Forscher sehen darin den Grund dafür, daß sie in den Galaxienhaufen mehr elliptische Systeme gefunden haben, daß also die Spiralsysteme in den Galaxienhaufen unterrepräsentiert sind gegenüber den Verhältnissen bei den Feldgalaxien. (Vgl. die Vorbehalte gegenüber den Zahlen in obiger „Galaxien-Statistik“Galaxien-Statistik). Bei Kollisionen zweier Galaxien könnte nämlich für die Entstehung der Spiralarme notwendige interstellare Materie herausgefegt werden, so daß die sich wieder lösenden Systeme später nicht mehr in der Lage sind, Spiralarme zu bilden. Unsere spiralförmige Galaxis (die „Milchstraße“Galaxie) gehört zu einem kleineren Galaxienhaufen, der sogenannten lokalen Nebelgruppe. Die Galaxie, die uns am nächsten ist, ist Andromeda (Andromedanebel), und diese unsere Nachbargalaxie und unsere Galaxie werden in etwa 3 Milliarden Jahren „kollidieren“. Bei einem solchen Prozeß ist die Annäherungsgeschwindigkeit so hoch, daß beide Galaxien sich nach erster „Interaktion“ zunächst aneinander vorbei bewegen, doch danach durch ihre Anziehungskräfte sich wieder annähern, die „Interaktionen“ mehrere Male wiederholen und am Ende zu einer Einheit verschmelzen. Durch die Verschmelzung werden die Spiralformen der beiden Galaxien in eine einzige Ellipse umgewandelt. Was für Galaxien gilt, gilt auch für Galaxienhaufen. Galaxienhaufen schließen sich (wieder) zusammen zu Superhaufen;  Superhaufen sind eine Zusammenfügung mehrerer Galaxienhaufen. Ferner zeigt die großräumige Anordnung der Galaxien, Galaxienhaufen, Superhaufen eine Blasensstruktur im Weltall. Merke: Die Blasenstruktur des Universums ist eine großräumige Struktur in der Anordnung der Galaxien, Galaxienhaufen, Superhaufen im Universum. Dabei scheinen z.B. die meisten Galaxien auf der gedachten Oberfläche von Blasen oder Zellen zu liegen, deren Inneres nahezu leer ist. Blasen

Ein Beispiel für eine lokale Galaxiengruppe ist unsere lokale Gruppe - sie ist ein kleiner Galaxienhaufen:

Die bedeutendsten Mitglieder unserer lokalen Gruppe (Nebelgruppe)
Name des SystemsTyp GalaxientypEntfernungDurchmesserRg in km/s Radialgeschwindigkeit
MilchstraßeMilchstraßeSb
 100 000 Lj. 
Große Magellansche Wolke Ir oder SBc  165 000 Lj. 21 000 Lj+ 280
Kleine Magellansche WolkeIr  165 000 Lj.    9 500 Lj.+ 167
Draco-SystemE  195 000 Lj.    1 000 Lj.-
Ursa-Minor-SystemE  260 000 Lj.    1 000 Lj.-
Sculptor-SystemE  360 000 Lj.    2 300 Lj.-
Ursa-Maior-SystemE  390 000 Lj. -
Sextans C E  460 000 Lj. -
Pegasus-SystemE  550 000 Lj. -
Fornax-SystemE  750 000 Lj.    5 200 Lj.+ 40
Leo-II-SystemE1  750 000 Lj.    1 000 Lj.-
Leo-I-SystemE4  750 000 Lj.    2 000 Lj.-
NGC 6822 Ir1 600 000 Lj.    6 800 Lj.- 40
IC 1613Ir2 150 000 Lj.    6 500 Lj.- 240
Andromeda-Nebel (M 31)Sb2 250 000 Lj.150 000 Lj.- 270
NGC 185E32 250 000 Lj.    3 300 Lj.- 340
NGC 147E52 250 000 Lj.    3 300 Lj.-
Dreiecksnebel (M 33)Sc2 350 000 Lj. 45 00 Lj.- 190
Wolf-Lundmark-SystemIr2 800 000 Lj.    4 200 Lj.- 80
Sextars AIr3 260 000 Lj.    4 900 Lj.-
Leo-III-SystemIr3 600 000 Lj. -
Ic 10 SB4 100 000 Lj.    4 200 Lj.-
Rg = Radialgeschwindigkeit (Geschwindigkeit eines Himmelskörpers längs der Sehlinie zur Erde):
+ (positiv) bedeutet, daß das Gestirn sich von uns weg bewegt (Rotverscheibung);
- (negativ) bedeutet, daß das Gestirn sich auf uns zu bewegt (Blauverschiebung).
Vgl. Doppler-Effekt 
**

 

Milchstraße
Milchstraße (Galaxis)

Das Wort Milchstraße leitet sich von dem aus dem Altgriechischen stammenden Wort „galaxías“ ab. Die Milchstraße würde von oben gesehen als Spirale und von der Seite gesehen als Linse erscheinen. Diese Rekonstruktionen basieren auf einer Analyse jener Radiowellen, die von den interstellaren Gasmassen ausgestrahlt werden. Die rote Punkt in der Abbildung ist der Mittelpunkt (das Zentrum) der Galaxie (29° Schütze Schütze). Die Abbildung zeigt auch die Position der Sonne, die sich 28 000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt befindet. Vor der Erfindung der Radioastronomie konnten nur diejenigen Teile der Spirale wahrgenommen werden, die in der Abbildung durch gelbe Linien markiert sind. Diejenigen Gebiete, die später von den Radioastronomen erforscht wurden, sind in der Abbildung durch rote Linien markiert.

Galaxie

Die Galaxis ist zunächst das diffuse, neblige Band, das sich rings über das gesamte Himmelsgewölbe nahezu in der Form eines Großkreises spannt. Im weiteren Sinne wird der Begriff aber auch auf das gesamte Milchstraßensystem (galaktisches System) übertragen. Die Galaxis kann in einer klaren Nacht außerhalb der Städte sehr gut mit bloßem Auge beobachtet werden. Ihre größte Helligkeit zeigt die Galaxis im Bereich der Sommersternbilder, insbesondere im Sternbild Schütze (Schütze), Dagegen ist sie im Feld der Wintersternbilder, besonders im Fuhrmann, am schwächsten. Eine durch die Galaxis gelegte Linie bezeichnet man als galaktischen Äquator. Er ist um etwa 62° gegen den Himmelsäquator geneigt.

Die Ursprünge unserer Erde und unseres Sonnensystems sind eng verbunden mit der Struktur unseres Sternsystems, unserer Milchstraße. Sie gehört zu der Kategorie der abgeflachten, diskusförmigen Spiralnebel. (Vgl. die Galaxie-Haupttypen Galaxien). Das wichtigste Merkmal eines Spiralnebels ist die Rotation seiner Sternmassen ums Zentrum. (Zentrum). Die Sonne, eher den äußeren Regionen unserer Galaxis zugehörig, benötigt ungefähr 237 Millionen Jahre (= „1 Kosmisches Jahr“) für die Umkreisung unseres galaktischen Zentrums. ZentrumSonne

Eine Art Vorhof (Halo) um unsere Galaxis bilden Kugelsternhaufen, die eine deutliche Konzentration zum galaktischen Zentrum zeigen. (Siehe Abbildung). Dies zeigt sich z.B. daran, daß 50% aller Kugelsternhaufen in dem galaktischen Längenbereich um ungefähr 360° (also Richtung Sternbild SchützeSchütze) vorkommen. Die Kugelsternhaufen im Halo unserer Milchstraße, von denen einige sich weit außerhalb der Scheibenebene befinden, sind gleich bei Beginn der Entstehung unserer Galaxis entstanden, sind also 10 bis 14 Milliarden Jahre alt. Allgemein gilt: Kugelsternhaufen beherbegen sehr viele der ältesten Sterne des Universums und der Abstand voneinander beträgt 10 000 bis 100 000 Lichtjahre, das sind immerhin 94 605 000 000 000 000 bis 946 050 000 000 000 000 km oder 3070 bis 30700 pc (parsec = Parallaxensekunde). Spektraluntersuchungen zeigen, daß die Sterne in Kugelsternhaufen verhältnismäßig wenig schwere Elemente enthalten, wie es eben auch für sehr alte Objekte angenommen werden darf. Überhaupt gehören ja die Kugelsternhaufen zu den ältesten Objekten des Universums, mindestens aber unserer Galaxis, wie gesagt. Gelegentlich wird je nach Grad der Konzentration eines Kugelsternhaufens eine weitere Unterscheidung gemacht: Klassen I bis XII, d.h. von einer sehr hohen Konzentration (Klasse I) bis zu einer sehr niedrigen Konzentration (Klasse XII). Auch hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung wird unterschieden: Gruppe der Metallärmeren im galaktischen Halo versus Gruppe der Metallreicheren in der Nähe des galaktischen Zentrums (Zentrum) und der galaktischen Scheibe (Scheibe mit Spiralarmen). In unserer Galaxis existieren wahrscheinlich 200 bis 2000 Kugelsternhaufen, doch 150 davon sind bisher auch entdeckt worden. Die Durchmesser der Kugelsternhaufen betragen übrigens nur 15 bis 350 Lichtjahre.

In unserer galaktischen Scheibe mit ihren Spiralarmen gibt es reichlich Gas für die Entstehung neuer Sterne, und ausreichend hoch ist hier auch der Anteil an schwereren Elementen und vor allem an Kohlenstoff in den Molekülwolken des interstellaren Mediums (Interstellares), so daß die Bildung von Planeten möglich ist, demzufolge also eventuell auch: Leben auf der Grundlage der Kohlenstoffchemie (Kohlenstoff). Allerdings: Auch in galaktischen Scheiben und Spiralarmen gibt es geignete und ungeeignete Zonen. Hauptsächlich beruht das „auf der Verteilung des Metallgehalts, der vom Scheibenzentrum zum Rand hin abnimmt. Bei einem zu geringen Metallgehalt in den Randbereichen der Scheibe wird die Bildung gesteins- und eisenhaltiger Planeten immer unwahrscheinlicher. Nahe der Scheibenmitte ist der Metallgehalt dagegen überproportional hoch und ausreichend Material für erdähnliche Planeten vorhanden. Dafür taucht dort ein anderes Problem auf, das mit den Spiralarmen zusammenhängt ...: Spiralarme entstehen aufgrund von Dichtewellen und sind im Prinzip Zonen, in denen das Scheibengas im Vergleich zu den Bereichen zwischen den Armen dichter ist. Die Spiralarme rotieren mehr oder weniger starr mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um das Zentrum. Das Scheibengas und die Sterne rotieren dagegen differenziell, schneller in Zentrumsnähe und langsamer am Rand der Scheibe. Insgesamt betrachtet dreht sich das System der Spiralarme jedoch langsamer als das Scheibengas mit den Sternen. Das führt dazu, daß das Scheibengas die Spiralarme überholt und der Reihe nach durchläuft. Die Verdichtung, die das Scheibengas dabei in jedem Spiralarm erfährt, führt zu einer Neubildung von Sternen. Das erklärt auch, warum die Spiralarme so hell leuchten: Sie sind die Orte, an denen die jungen, gleißend hellen, blau strahlenden Sterne geboren werden. In den Spiralarmen sterben aber auch viele Sterne, vor allem die massereichen. Das hängt damit zusammen, daß massereiche Sterne eine vergleichsweise kurze Lebenserwartung haben und sich trotz ihrer Bewegung relativ zu den Spiralarmen in der kurzen Spanne ihres Lebens nicht weit von ihrem Geburtsort entfernen. Wie wir schon wissen, enden massereiche Sterne in einer Supernova mit den bekannten negativen Auswirkungen für Leben auf benachbarten Planeten. Soweit die Fakten. Doch was hat das mit dem Leben zu tun?  Wie es scheint, kann man auch unserer Milchstraße eine habitable Zone (bewohnbare Zone, d.h. Lebenszone; HB; vgl. LebensgürtelLebensgürtel) zuweisen. Sie liegt etwa auf halber Entfernung zwischen dem Bulge und dem Rand der Scheibe und scheint ziemlich schmal zu sein. Dort ist die Metallhäufigkeit für erdähnliche Planeten ausreichend hoch und die Differenzgeschwindigkeit von Spiralarmen und Scheibengas gering. Ein Stern, der hier gerade zwischen zwei Spiralarmen liegt, verbleibt auch relativ lange in diesem von astronomischen Katastrophen weniger bedrohten Bereich, so daß dem Leben viel Zeit bleibt, sich zu etablieren. Was bedeutet das für uns?  Die Sonne rotiert mit einer Geschwindigkeit von 220 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 26 000 Lichtjahren um das Zentrum der Milchstraße, also ziemlich genau in der habitablen Zone der Galaxis. Da die Spiralarme am Ort der Sonne nur etwa halb so schnell rotieren, dauert es rund 500 Millionen Jahre, bis alle Spiralarme einmal durchlaufen sind. Außerdem steht unsere Sonne gegenwärtig ziemlich genau zwischen zwei Spiralarmen: in einem Bereich, in dem die Gefahr einer Supernova gering ist. Vielleicht haben wir es nicht zuletzt diesen glücklichen Konstellationen zu verdanken, daß das Leben auf der Erde Fuß fassen konnte. Inwieweit sich die Verhältnisse in unserer Milchstraße auch auf andere Spiralgalaxien übertragen lassen, ist schwer zu sagen. Im Allgemeinen sind sich Spiralgalaxien, was ihren Aufbau und ihre Struktur betrifft, jedoch sehr ähnlich.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 260-262).

Obgleich eine Rotation der Milchstraße Hunderte von Jahrmilliarden dauert, ist es seit der Bildung unserer Galaxis vor 10-14 Milliarden Jahren wahrscheinlich zu 20 oder mehr Verdichtungsstößen durch Druckwellen gekommen. (Solche Druckwellen scheinen „Geburtswehen“ zu sein Sonne). Erreicht die Dichte einen kritischen Punkt, so beginnt sie sich unter dem Sog der eigenen Schwerkraft rasch zusammenzuziehen. Eine typische Wolke dieser Art enthält genug Materie für eine große Anzahl Sterne. Sie bricht auseinander in kleinere Wolken, die weiter kontrahieren. Der damit verbundene Temperaturanstieg führt zur Kernfusionen.

Auch unsere Sonne ist aus einem solchen Verdichtungsprozeß innerhalb einer Gaswolke hervorgegangen, die sich dann zu dem uns bekannten Planetensystem weiterentwickelt hat. (Sonne). Dabei spielte das „Erbmaterial“ der vorherigen Sterne, das Material aus ihren Supernova-Explosionen (Supernova) eine ganz entscheidende Rolle, weil diejenigen schweren Metalle, die schwerer als Eisen (Fe) und Nickel (Ni) sind, nicht in Sternen, sondern durch Supernovae entstehen können. (Sonne).


MilchstraßeEinige Daten zur MilchstraßeZentrum der MilchstraßeSchwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße„Lebensgürtel“„Lebensgürtel“
GesamtmasseDurchmesserMittlere DichteHalo-Durchmesser Lebensgürtel
200 Milliarden
Sonnenmassen
100 000
Lichtjahre
0,1 Sonnenmassen
pro Kubikparsec
160 000
Lichtjahre
 
Dicke im
Kernbereich
Dicke im
Außenbereich
Offene
Sternhaufen
Kugel-
Sternhaufen
16 000 Lichtjahre3 000 Lichtjahre 15 000
(geschätzt)
200  bis  2 000
(geschätzt)
 
AssoziationenDistanz GZ-SDistanz GE-SAlter
ca. 700
(geschätzt)
28 000
Lichtjahre
45
Lichtjahre
10 bis 14
Milliarden Jahre
 
Geschwindigkeit beim UmlaufDauer eines Umlaufs ums ZentrumMittlere Distanz zwischen den Spiralarmen
z.B. der Sonne: 225 km/sz.B. der Sonne: 237 Millionen Jahre4 000 Lichtjahre
GZ = Galaktisches Zentrum; GE = Galaktische Ebene; S= Sonne

 

Galaktische Koordinaten

Diese Koordinaten beziehen sich auf die Ebene der Milchstraße (Galaxis) als Äquator. sie werden in galaktischer Länge und Breite angegeben.
Der Nullpunkt für die Zählung der Länge ist die Richtung zum galaktischen Zentrum im Sternbild Schütze bei 28°55' (1950.0) bzw. 17h42m4.
Vom galaktischen Zentrum aus wird sie weiter Richtung Norden von 0° bis 360° gezählt. Das sogenannte alte System hatte seinen Nullpunkt beim Schnittpunkt des galaktischen Äquators mit dem Himmelsäquator (l=33°)


Galaktisches Zentrum

Der Kern unseres Milchstraßensystems (Galaxis) kann wegen der interstellaren Absorption auf optischem Wege nicht beobachtet werden. Neuerdings gelingt es aber - mit radioastronomischen Mitteln sowie mit Hilfe der Infrarot- und Röntgenstrahlung - den Kernberreich unseres Milchstraßensystems zu erforschen. Das galaktische Zentrum wird vor allem gebildet durch die Radioquelle Sagittarius A. Sie ist etwa 28 000 Lichtjahre von uns entfernt. Im zentrumsnahen Bereich rotiert unsere Galaxis wie ein starrer Körper, also nahe dem Kern mit kleinerer, weiter außen mit größerer Umlaufgeschwindigkeit. In etwas größerem Abstand vom Zentrum nimmt die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne, von kleinen Schwankungen abgesehen, weiter langsam zu und erreicht in etwa 2000 Lichtjahren Abstand vom Zentrum ein Maximum mit etwa 225 km/h. Weiter außen nehmen aber die Umlaufgeschwindigkeiten nur sehr zögernd ab. Diese Verhältnisse stehen scheinbar im Widerspruch zu den Keplerschen Gesetzen (Johannes Kepler, 27.12.1571 - 15.11.1630 Kepler), nach denen die Umlaufgeschwindigkeit stetig vom Zentrum nach außen abnehmen müßte. Tatsächlich hat man es hier aber in einem Sternsystem nicht mit so übersichlichen Verhältnissen zu tun wie in unserem Sonnensystem, da hier die Gesamtheit aller Sterne und anderer Massen statistische Wirkungen hat, die dazu führen, daß sich die Keplerschen Gesetze selbst in den äußersten Teilen eines Sternsystems nur langsam durchsetzen können.

Das ganze Milchstraßensystem, das auch Wolken interstellarer Materie (Interstellare Materie) umfaßt, rotiert um das Zentrum.

Die Sonne braucht rd. 250 Millionen Jahre (= „1 Kosmisches Jahr“) für die Umkreisung des Zentrums. SonneSonne

 

Schütze

Die lateinische Bezeichnung für Schütze, ein Sternbild des südlichen Himmels, ist Sagittarius. In der Astronomie benutzt man die Abkürzung Sgr. Dieses Sternbild kann von mittleren und nördlichen geographischen Breiten aus vor allem in Sommernächten tief über dem Südhorizont beobachtet werden. Der Schütze ist gleichzeitig ein Tierkreissternbild. Der alten Mythologie zufolge soll er der Erfinder von Pfeil und Bogen gewesen sein. Im Schützen können besonders helle Teile der Milchstraße beobachtet werden. Das galaktische Zentrum liegt im westlichsten Rand des Schützen. Hier befindet sich auch die Radioquelle Sagittarius A. Im Schützen kann man bereits mit kleinen Fernrohren eine sehr große Zahl von offenen Sternhaufen, aber auch einige Kugelsternhaufen sehen. Dasselbe gilt auch für einige helle Nebel. Dazu gehören z.B. der Trifidnebel (vgl. Bild) und der Omega-Nebel.

Eine starke Radioquelle im Sternbild Schütze ist Sagittarius A, die mit dem Zentrum unserer Galaxis identisch ist. Ihr Durchmesser beträgt etwa 40 Lichtjahre. Am Himmelsgewölbe hat sie eine Ausdehnung von etwa 2°. Neuere Untersuchungen zeigen, daß die Quelle außerordentlich kompliziert aufgebaut ist. Vor allem unterscheidet man neuerdings zwischen der Radioquelle Sagittarius A-West, die eine thermische Radiostrahlung aussendet, und der Quelle Sagittarius A-Ost, die eine nichtthermische Radiostrahlung erzeugt und vielleicht der Überrest einer alten Supernova (Supernova) sein könnte. Innerhalb der Radioquelle Sagittarius A-West liegt ein kompakter Kern, die Radioquelle Sagittarius A*. Sie ist vermutlich das eigentliche Zentrum unserer Galaxis. Mit hoher Wahrscheinlichkeit befindet sich dort ein Schwarzes Loch, das mehr als 2 Mio. Sonnemassen ausmacht. (Schwarzes Loch). Die Radioquelle wird noch von einem Halo mit thermischer und nichtthermischer Radiostrahlung umgeben. Weitere äußere Teilbereiche sind die Radioquellen Sagittarius B2, B und C.


- Ein riesiges Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxis! -
(Ein riesiges „Monster“ mit mehr als 4 Millionen Sonnenmassen!)

Kosmologie

Ein Schwarzes Loch ist ein „Objekt“, das entweder durch einen gravitativen Zusammensturz von Materie (Gas und Staub) oder durch einen gravitativen Kollaps am Ende der Entwicklung eines Sterns entstanden ist. Ein Schwarzes Loch hat an seiner Oberfläche eine so enorm starke Schwerebeschleunigung, daß nicht nur materielle Teilchen, sondern auch sämtliche elektromagnetische Strahlen - wie z.B. Licht, Radiowellen u.s.w. - das Schwarze Loch nach außen nicht verlassen können. Es kann also auf direktem Wege von außen nicht nachgewiesen werden.

Das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis hat riesige Ausmaße, z.B. einen Radius von ca. 9 Millionen km, einen Durchmesser von ca. 18 Millionen km! (Vgl. Abbildung). Dieses Schwarze Loch ist so supermassiv wie kein zuvor entdecktes Objekt. Im Vergleich dazu ist das erste entdeckte Schwarze Loch, es heißt Cygnus X-1, mit seinem Radius von ca. 50 km, seinem Durchmesser von ca. 100 km um das 180000fache kleiner und selbst im Vergleich zu unserem Mond oder zum Planeten Merkur noch ein Zwerg. Schwarze Löcher sind sehr wahrscheinlich besonders wichtig für das Verständnis der Entstehung von Galaxien. Als unser Universum ungefähr 1 000 000 000 Jahre alt war, bildeten sich weiße Regionen; die Fluktuationen in der Verteilung der Materie nahmen zu. In Bereichen höherer Dichte sammelte sich immer mehr Materie an. Durch diesen Prozeß entstanden Anhäufungen von Gasen und Staub: (ur)galaktische Samenkörner, und (wie) diese Samenkörner, um die sich Galaxien bilden, sind vermutlich Schwarze Löcher, also: Förderer vieler Sterne und Galaxien. Die Frage, ob Schwarze Löcher oder Galaxien zuerst da waren, ist damit beantwortet, oder?  Weil schon im noch jungen Universum ein Schwarzes Loch in dichtem Gas entstehen und durch seine sehr starke Anziehungskraft noch mehr Gas an sich binden konnte, konnte sogar eine so sehr dichte Ansammlung an Gas erreicht werden, daß viele Sterne und eine erste Galaxie entstehen konnten. Noch ist das zwar Theorie, aber wahrscheinlich ist es wirklich so, daß Schwarze Löcher die größte treibende Kraft bei der Entstehung von Galaxien sind.

Schwarze Löcher verschlucken alles, was in ihre Nähe kommt. Im Zentrum einer Galaxie ist es deshalb so hell, weil das Schwarze Loch von der Galaxie mit Sternen, Gas und Staub versorgt und gefüttert wird, und erst dann satt ist, mit dem Wachsen aufhört, wenn es etwa 0,1 % bis 0,2 % der Masse seiner Wirtsgalaxie erreicht hat. Die Wirtsgalaxie wird also nicht verbraucht. Das Schwarze Loch im Zentrum der heute ca. 10 bis 14 Milliarden Jahre alten Milchstraße soll bereits nach 50 bis 100 Millionen Jahren satt gewesen sein; seitdem wächst es nicht mehr, sendet kein intensives Licht mehr. Dies könnte sich bei Vergrößerung unserer Galaxie aber wieder ändern, z.B. durch den in ungefähr 3 Milliarden Jahren beginnenden Zusammenprall mit unserer Nachbargalaxie Andromeda. Bei einem solchen Prozeß ist die Annäherungsgeschwindigkeit so hoch, daß die beiden Galaxien sich nach erster „Interaktion“ zunächst aneinander vorbei bewegen, doch danach durch ihre Anziehungskräfte sich wieder annähern, die „Interaktionen“ mehrere Male wiederholen und am Ende zu einer Einheit verschmelzen. Durch die Verschmelzung werden die Spiralformen der beiden Galaxien in eine einzige Ellipse umgewandelt.Galaxien

**) Oppenheimer-Volkoff-Grenze

Bezeichnung der oberen Massengrenze für einen Neutronenstern (= hauptsächlich aus Neutronen bestehender Stern, der am Ende seiner Entwicklung steht). Oberhalb von etwa 3 Sonnenmassen (999 000 Erdmassen bzw. 3000 Jupitermassen) reicht der Elektronen- und Neutronendruck nicht mehr aus, einen solchen Stern stabil zu halten. In einem Gravitationskollaps stürzt das Objekt zu einem Schwarzen Loch zusammen.

 

**) Schwarzschild-Radius

Der Radius eines extrem dichten Körpers, an dessen Oberfläche die Fluchtgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit ist (Lichtgeschwindigkeit). Derartige extreme Zustände können bei einem Schwarzen Loch auftreten. Die Oberfläche wird als „Ereignishorizont“ bezeichnet (Ereignishorizont). Der Schwarzschild-Radius beträgt 2 G M / c². Dabei ist G die Gravitationskonstante, M die Masse und c die Lichtgeschwindigkeit. Für unsere Sonne würde der Schwarzschild-Radius 2,9 km, für die Erde 0,9 cm betragen, falls diese Körper zu einem Schwarzen Loch degenerieren könnten. Allerdings dürften sich solche massearmen Körper wohl nicht in ein Schwarzes Loch verwandeln. Sonne

Ein Schwarzes Loch kann dann aus einem Stern hervorgehen, wenn der Stern am Ende seiner Entwicklung mindestens eine Masse von ungefähr 3,2 Sonnenmassen (Oppenheimer-Volkoff-Grenze **) zurückbehält. Masseärmere Sterne entwickeln sich nur bis zu einem Weißen Zwerg (Weißer Zwerg) oder einem Neutronenstern, d.h. zu einem hauptsächlich aus Neutronen bestehenden, am Ende seiner Entwicklung stehenden Stern. Der Radius eines Schwarzen Lochs entspricht dem Schwarzschild-Radius **.  Die kollabierende Masse fällt aber darin unweigerlich noch weiter in sich zusammen. Der Kollaps endet mit einer Singularität, in einem Punkt mit unendlicher Dichte. (Singularität). Für ein derartiges Gebilde versagt jegliche Physik:Vgl. Planck-Ära

Singularität ist ein Bereich im Raum-Zeit-Kontinuum,
in dem die bekannten physikalischen Gesetze keine Geltung
besitzen. Eine Singularität ist wahrscheinlich der Zustand im
Zentrum eines Schwarzen Lochs - wie der Zustand Urknall (Urknall).
Der Erignishorizont ist die Grenze eines Schwarzen Lochs
oder einer Region im Raum, von der aus keine Materie
und keine Strahlung nach außen hin entweichen kann.

Die früheren Betrachtungen über Schwarze Löcher wurden jedoch ohne Berücksichtigung quantenmechanischer Effekte durchgeführt. Mit ihnen könnte der Kollaps zu einer echten Singularität wahrscheinlich vermieden werden. (Vgl. Planck-Ära). Der Kollaps zu einem Schwarzen Loch ist mit einer Supernova (Supernova) verbunden, aber nicht jede Supernova führt zu einem Schwarzen Loch, sondern z.B. auch zu Neutronenstern. (Vgl. oben Vgl. oben). Obwohl Schwarze Löcher nicht auf direktem Wege nachgewiesen werden können, sind sie prinzipell nachweisbar, wenn sie z.B. Komponenten eines Doppelstern-Systems sind. In solchen Fällen fließt Materie von dem sichtbaren Stern auf das Schwarze Loch, sammelt sich in einer Accretions-Scheibe um dieses und stürzt schließlich in das Schwarze Loch. In der Accretions-Scheibe wird eine Röntgenstrahlung erzeugt. Einige Quellen von Röntgenstrahlen, die in den letzten Jahren gefunden wurden, stehen stark im Verdacht, mit Schwarzen Löchern im Zusammenhang zu stehen.

Wenn Schwarze Löcher nachweisbar sind, müssen sie auch sichtbar gemacht werden können. Zieht nämlich ein Schwarzes Loch an einem Stern vorbei, wird dieser durch jenes verdunkelt- vorausgesetzt natürlich, daß aus Sicht des Beobachters der Stern sich im Hintergrund, das Schwarze Loch sich also vor ihm befindet.

Die oft superdichten Kerne der Galaxien, besonders die der Quasare (punktförmig erscheinende Objekte mit meist starker Radiostrahlung) und aller sogenannter aktiven Galaxien dürften vermutlich aus Schwarzen Löchern von vielen Mio. Sonnenmassen bestehen. Derartige „Riesenmonster“ hätten demzufolge - gerechnet bis zum Schwarzschild-Radius ** - nahezu die Ausdehnung unseres Planetensystems und eine Dichte, die in der Nähe von 1 g/cm³ liegt!

Schwarze Löcher können sich auch wieder auflösen. Möglicherweise gibt es auch restliche Schwarze Löcher aus den Anfängen unseres Universums, die im Laufe der Zeit wieder zerfallen. In der Theorie könnten Schwarze Löcher über eine oder mehrere Einstein-Rosen-Brücken („Wurmlöcher“) mit anderen Schwarzen Löchern (bzw. Weißen Löchern) zwei verschiedene, weit entfernte Teile unseres Universums oder zwei ganz verschiedene Universen verbinden. Ob es aber diese Brücken in der Realität gibt, entzieht sich unserer Erkenntnis. Es ist auch schwer vorstellbar, daß diese Brücken für Zeit- und Raumreisen im großen Stil nutzbar gemacht werden können. Theoretisch aber ist dies möglich.

Der endlose Raum - ist er angefüllt von ineinander verschachtelten und hierarchisierten Universen, die blasenförmig strukturiert sind?  Ist der (selbstproduzierende) Kosmos ein Verzweigungsbaum eines Geflechts inflationärer Blasen, wobei jede Blase einem Urknallsystem entspricht? Universen?BlasenAnimationMehr

Denn: „Es widerspricht nicht den gängigen Theorien über die Entstehung des Universums, daß sich aus dem Quantenschaum des Vakuums fortwährend Blasen abschnüren, die zu neuen Universen expandieren. (Universen?Entstehung des Universums). Jedem dieser Universen liegen vermutlich andere Anfangsbedingungen zugrunde, und in jedem bestimmen andere Gesetzmäßigkeiten und Naturkonstanten die Entwicklungsgeschichte. Bei einer riesigen, vielleicht sogar unendlichen Anzahl von Paralleluniversen muß zwangsläufig auch eines dabei sein, dessen Feinabstimmung der Parameter genau der unseren entspricht. Da wir jedoch prinzipiell nicht über den Rand unserer Blase hinaussehen können - und in Anbetracht der andersartigen Gesetzmäßigkeiten -, werden wir über diese Universen leider nie etwas in Erfahrung bringen. Vielleicht muß man analog zur biologischen Evolution die spezielle Einstellung der Parameter unseres Universums als das Ergebnis einer Evolution der Naturkonstanten betrachten: Aus einem Universum könnten »Tochteruniversen« hervorgehen, wobei sich die Naturkonstanten leicht verändert vererben. Universen mit »schlechten Genen«, zum Beispiel einer zu großen Gravitationskonstante, würden schnell wieder kollabieren, von der Bühne verschwinden und aussterben. Andere mit »besseren Genen« würden sich weiter »fortpflanzen«. Wie in der Biologie würden schließlich die Arten dominieren, welche die größte Anzahl von Nachkommen hervorbringen. Doch wie soll man sich den Mechanismus der Fortpflanzung bei einem Universum vorstellen?  Der Quantenphysiker Lee Smolin glaubt die Lösung in der Entstehung Schwarzer Löcher am Ende des Lebens massereicher Sterne gefunden zu haben. Seiner Meinung nach sind die Zustände in einem Schwarzen Loch nicht von denen des Urknalls zu unterscheiden. In beiden Fällen handelt es sich um eine Singularität, einen Zustand extremer Dichte, Temperatur und Energie. Könnte es aufgrund dieser Analogie nicht sein, daß hinter dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ein neues Universum entsteht?  Smolin hält es für möglich. Wenn die Parameter des neuen Universums die Bildung von Sternen begünstigen, wird es viele neue Schwarze Löcher hervorbringen und sich weiter fortpflanzen, andernfalls aber aussterben. Anders ausgedrückt: Nur Parameterkombinationen, die zahlreiche Sterne hervorbringen, werden auch zahlreiche Nachkommen haben. Das entspricht dem Prinzip der Evolution und Auslese, wie wir es aus der Biologie kennen, nur daß hier die Naturkonstanten die Rolle der Gene übernehmen. Laut dieser Hypothese wäre eine Vielfalt von Universen möglich, die unentwegt neue Sterne hervorbringt, welche sich weiterentwickeln, zu Schwarzen Löchern kollabieren und wiederum neue Universen entstehen lassen. Die Sternentwicklung wird zwar aufgrund der jeweiligen Parameterwerte jedesmal etwas anders verlaufen, aber es ist nur eine Frage der Zeit, bis irgendwann einmal ein Universum auftaucht, dessen Naturkonstanten die Bildung von Elementen, Molekülen und schließlich auch die Existenz von Leben ermöglichen, ein Universum mit »unseren« Naturkonstanten. Damit wäre die Entstehung von Leben auch auf der kosmischen Ebene das zwangsläufige Ergebnis einer langen natürlichen Entwicklungsreihe. Weder der Zufall noch eine übergeordnete Macht hätten dem Leben auf die Beine geholfen, sondern dies wäre einer Reihe physikalisch bedingter Ausleseprozesse zu verdanken gewesen. Und was ist mit den vielen anderen Universen ?  Unter ihnen gäbe es sicher einige, die unserem Universum sehr ähnlich wären, vielleicht auch mit einer gleichartigen Form von Leben. Leider werden wir nie erfahren, wie das »Parallel-Leben« aussieht, geschweige denn, was sich wirklich in einem Schwarzen Loch abspielt oder beim Urknall geschah.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 401-403).

 

Elektromagnetisches Spektrum

KS GS RS UV IV UV IIIUV IIUV IViolettBlauGrünGelbOrangeRotIR IIR II IR IIIIR IVMWRWLW
Kosmische StrahlungGamma-StrahlungRöntgen-Strahlung

Ultraviolett

Sichtbar

Infrarot

MikrowellenRadiowellenLängstwellen
 
bis
10–4
nm
10–5
bis
10–1
nm
10–3
bis
10
nm
10
bis
100
nm
100
bis
200
nm
200
bis
300
nm
300
bis
380
nm
380
bis
420
nm
420
bis
480
nm
480
bis
560
nm
560
bis
580
nm
580
bis
630
nm
630
bis
780
nm
780
bis
1500
nm
1500
bis
6000
nm

6000
bis
40000
nm

40000
bis
1 Mio.
nm
106
bis
109
nm
109
bis
1014
nm
ab
1014
nm
 
Das elektromagnetische Spektrum reicht also von den unendlich kurzen Wellen der kosmischen Strahlung bis zu den unendlich langen Wellen.
Elektromagnetisches Spektrum
‹– Nanometer –›
Je kürzer eine elektromagnetische Welle, desto stärker die Wirkung der Strahlung. Bei den längeren Wellen wird meistens die Frequenz angegeben - schwingt die Welle pro Sekunde z.B. nur einmal, so schwingt sie mit einem Hertz (1 Hz). Bei den kürzeren Wellen wird meistens die Energie angegeben, die ein Strahlungsteilchen (sprich: Photon) transportiert; diese Energie ist nämlich gleich der Frequenz der Strahlung multipliziert mit der vom deutschen Physiker Max Planck **  entdeckten Naturkonstante, dem Planckschen Wirkungsquantum (Plancksches Wirkungsquantum). Als Energieeinheit benutzt man das Elektronenvolt (eV).

Spektralklassen, Spektraltypen, Leuchtkraftklassen und absolute visuelle Helligkeiten der Sterne

Tabelle Spektralklassen (Klassifikation der Sterne nach ihrem Spektrum) Stern-Entstehung
WSehr helles Kontinuum, auf dem breite Emissionsbanden von Wasserstoff sowie neutralem und ionisiertem Helium liegen. Vgl. Wolf-Rayet-Sterne, die von expandierenden Gashüllen umgeben und meist Komponenten enger spektroskopischer Doppelsterne sind. (Beispiel: g² Velorum).
OHelles Kontinuum, auf dem Absorptionslinien von neutralem Helium, Wasserstoff und einfach ionisiertem Sauerstoff liegen. (Beispiel: z Puppis, Spektraltyp O5).
BKontinuum, auf dem vor allem Absorptionslinien des neutralen Heliums sichtbar sind. Je näher sie an den Typ B9 kommen, desto schwächer werden sie, während verstärkt Wasserstoff-Linien auftreten. (Beispiel: Algol, Spektraltyp B8).
ADas Spektrum wird von Wasserstoff-Linien beherrscht, obwohl sie gegen A9 hin etwas schwächer werden. Einige Metall-Lnien treten auf, ebenso gegen A9 hin die Linien H und K des einfach ionisierten Calciums. (Beispiel: Sirius, Spektraltyp A0).
FDie Wasserstoff-Linien sind weiter abgeschwächt und die Linien H und K verstärkt. Das sogenannte G-Band entsteht durch nicht beieinander liegende Linien von Eisen, Titan und Calcium. (Beispiel: Canopus, Spektraltyp F0, oder Prokyon, Spektraltyp F5).
GDie Linien H und K sind am stärksten, die Wasserstoff-Linien dagegen noch schwächer. Zahlreiche Metall-Linien treten auf. Gegen G9 hin sind die Eisen-Linien sogar stärker als die Wasserstoff-Linien. (Beispiel: Sonne, Spektraltyp G2 Daten).
KDas Kontinuum wird auf der kurzwelligen, blauen Seite merklich schwächer. Am stärksten ist das G-Band. Die Wasserstoff-Linien sind kaum mehr sichtbar. Banden von Titanoxid treten auf. Die Linien H und K sind sehr stark. (Beispiel: Arktur, Spektraltyp K0, oder Aldebaran, Spektraltyp K5). Vgl. „Rote Riesensterne“ (Rote Zwergsterne) und „Rote Zwergsterne“ (Rote Riesensterne).
MDie Titanoxid-Banden sind am stärksten. Das G-Band ist in einzelne Linien aufgelöst. Das kurzwellige Ende des Kontinuums ist fast ganz verschwunden. (Beispiel: Beteigeuze, Spektraltyp M2). Vgl. „Rote Riesensterne“ (Rote Zwergsterne) und „Rote Zwergsterne“ (Rote Riesensterne).
RCyan- und Kohlenstoffmonoxid-Banden herrschen vor.
NÄhnlich wie R; jenseits von 450 nm ist kein Kontinuum mehr feststellbar. Wegen der bei den Klassen N und R auftretenden Kohlenstoff-Banden werden diese Sterne auch als Kohlenstoffsterne bezeichnet.
SÄhnlich M und N, mit Zirkonoxid-Banden.
L„Braune Zwergsterne“. Sie sind schwach leuchtende Sterne mit einer Masse unter 0,07 bis 0,09 Sonnenmassen (nur zum Vergleich: die Masse des Jupiter beträgt rd. 0,001% der Sonnenmasse Jupiter). Sterne, die nach ihrer Entstehung diese Masse nicht erreichen, haben mit unter 10 Mio. K so niedrige Temperaturen, daß sie keine Energie mit Hilfe atomarer Kernverschmelzung freisetzen können. (Energieumwandlung). Sie sind lediglich in der Lage, Energie aus einer Kontraktion zu beziehen. (Energieumwandlung). Der Masse nach stellen Braune Zwerge also ein Bindeglied zwischen Planeten und echten Sternen dar.
T
Y
W = Klasse der Wolf-Rayet-Sterne (kurz vor ihrem Kollaps stehende [zu Schwarzen Löchern {Schwarzes LochSchwarzes Loch} werdende] O- oder B-Sterne). W
O, B, A, F, G, K, M = Grundklassen.
R, N, S = Sonderklassen, die sogenannten Kohlenstoffklassen der Roten Riesensterne; sie treten nur selten auf. R, N, S
L, T, Y = Klassen der Braunen Zwergsterne. L, T, Y
Tabelle Der Zusammenhang zwischen Spektraltyp (der SpektralklassenSpektralklassen), Temperatur und Farbe Sonne
TypEffektive Temperatur in KFarbeUngefähre Beispiele
O535 000weißi Orionis, z Puppis
B022 000weißgelbSpika, e Orionis
A010 700hellgelbSirius, Wega, g Ursae Maioris
F07 400reingelbCanopus, i Aquilae
G0  5 900 (Zwerge)       5 200 (Riesen) tiefgelbCapella, Sonne (G2Sonne)
K0  4 900 (Zwerge)       4 100 (Riesen) rötlichgelbArktur, g Leonis, e Cygni
M0  3 600 (Zwerge)       3 400 (Riesen) orangeBeteigeuze, Antares, b Andromedae

T = Temperatur; W = Wellen; F = Frequenz

Tabelle Spektraltypen (der SpektralklassenSpektralklassen), Leuchtkraftklassen und absolute visuelle Helligkeiten Hertzsprung-Russel-Diagramm
TypLeuchtkraftklassenUnterzwergeWeiße ZwergePopulation II
IaIbIIIIIIVVBlauer AstRoter Ast
O5  

 

-6m, -5m,1    
B0-6m,4-5m,9-4m,8-4m,0 -3m,2    
B5 -5m,5-4m,8-3m,0 -0m,9    
A0-6m,4-5m,3 -1m,5 +0m,6 +13m,0m,0 
A5 -5m,0 0m,0 +2m,0+4m,0 -0m,3 
F0-6m,4-4m,7-0m,7 +3m,0+3m,0+4m,8 -0m,8 
F5 -4m,5-1m,3 +3m,2+3m,9+5m,7 -1m,8+2m
G0 -4m,2-1m,6+0m,8+3m,2+4m,6+6m,4+14m,-3m,1
G5 -4m,2-1m,8+0m,5+3m,1+5m,3+7m,1   
K0 -4m,2-2m,0+0m,4+2m,9+6m,2+8m,0+14m  
K5-6m,0-4m,2-2m,2-0m,1 +7m,6+9m,6   
M0-6m,0-4m,2-2m,3-0m,3 +8m,8+10m,8   
M2 -4m,2-2m,3-0m,4 +9m,8+11m,7   
M5   -0m,4 +12m,0+13m,9   
M8     +16m    
Anmerkung: Die Leuchtkraftklasse I wird unterteilt in Ia (helle Überriesen) und Ib (schwächere Überriesen = c-Sterne). Unsere Sonne (Spektraltyp G2) gehört zur Leuchtkraftklasse V und hat eine absolute visuelle Helligkeit von +4m,87.Sonne

 

Um die Menscheit zu retten - ihr eine neue Heimat zu geben -, gibt es nur 2 Möglichkeiten:

(I)
Besiedlung eines Sonnensystem-Körpers, z.B. durch Terraforming. Terraforming

(II)
Suche nach Möglichkeiten zu einer Besiedlung außerhalb des Sonnensystems, z.B. durch ein Weltraum-Nomadentum und spätere Seßhaftwerdung. Von den Nomaden zu den Seßhaften

 

Unser Sonnensystem ist aus einer Wolke kosmischer Materie hervorgegangen. Molekül-Wolken und Stern-Entstehung

**) Immanuel Kant (1724-1804), Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (und der Planetenbewegungen), 1755. Immanuel Kant (1724-1804)

Sonnensystem (Planetensystem)
Die Sonne und
ihre Planeten im
Größenverhältnis

Verdichtung durch Gravitation erhitzte den Kernbereich der entstehenden Sonne, bis Kernreaktionen einsetzten. Wärmestrahlung, Gravitation und Zentrifugalkraft trieben Teile der nunmehr scheibenartig abgeflachten, rotierenden Masse nach außen. Schwere Materie sammelte sich nahe der jungen Sonne und bildete die inneren Planeten, leichtere Materie die äußeren Riesenplaneten.

Das Zentralegestirn unseres Planetensystems, die Sonne, ist ein durchschnittlicher Stern, der aber infolge seiner Nähe astronomisch sehr gut erforscht werden kann. Die chemische Zusammensetzung der Sonne ergibt sich aus den Beobachtungen des Sonnenspektrums. Der Massenanteil des Wasserstoffs beträgt in der Atmosphäre und an der Oberfläche 70,1%, Helium trägt 27,9% bei. Auf Elemente schwerer als Helium, die sogenannten „Metalle“ entfallen nur 2%. Wegen der Verwandlung von Wasserstoff in Helium im Kern der Sonne durch Kernfusionsprozesse ist aber der Anteil des Wasserstoffs zugunsten von Helium dort etwas geringer. Im innersten Kern der Sonne, soweit die Temperaturen über etwa 10 Mio. K liegen, werden in jeder Sekunde etwa 655 Mio. t Wasserstoff in 650 Mio. t Helium verwandelt. Der Massendefekt von 5 Mio. t pro Sekunde wird jeweils in Energie verwandelt.
Sonne
Man kommt nicht umhin, die Sonne, das Sonnensystem samt Planeten, insbesondere Jupiter und die inneren Planeten (v.a. die Erde) als ein im Universum außerordenlich entwickeltes Zusammenspiel, als „zufälliges Gesamtphänomen“ zu betrachten. (Sterne). Wir Menschen sind nicht nur „Sternwesen“, sondern haben auch noch das außerordenliche „Jupiter-Glück“ (Jupiter), auf der Erde als „Intelligenztiere“ und dank unserer Sprache zumindest geistig ein Universum „nachbauen“ zu dürfen. Analogien

Venus vor der Sonne
Für Venus, Erde und Mars bahnte sich zunächst mit der Stabilisierung der Sonne der gleiche evolutionäre Prozeß an. Kohlendioxid und Wasserdampf waren die Hauptbestandteile der ursprünglichen Atmosphären. Auf der Venus war die Temperatur hoch genug, das Wasser gasförmig zu halten. Wasserdampf und Kohlendioxid bewirkten in der Atmosphäre eine Aufheizung („Treibhauseffekt“). Strahlungsenergie der Sonne durchdringt die Venus-Atmosphäre und erwärmt den Boden. Dieser strahlt Wärmeenergie zurück, jedoch in Wellenlängen des Infrarotbereiches. die von Kohlendioxid und Wassermolekülen absorbiert und damit nicht in den Weltraum abgestrahlt werden. So kam es in der Folge zu einer weiteren Aufheizung der Venusoberfläche, deren Temperatur heute bei 475° liegt.

Mars als neue Heimat

Der 4. Planet unseres Sonnensystems ist etwa 227,9 Mio. km (= 1,524 AE) von der Sonne entfernt. Seine Masse beträgt nur 10% der Erdmasse (Daten), was sich vor allem durch den Umstand aus der Frühzeit des Sonnensystems erklärt, als Jupiter einen Großteil der Masse, die für den Mars bestimmt war, in Richtung auf die Erde lenkte und sich dadurch als Geburtshelfer der Erde erwies. Jupiter, Schützer des Lebens

Auf dem Mars sind die Jahreszeiten wegen der Bahnexzentrizität unterschiedlich lang. Für die Nordhalbkugel dauert der Frühling 199,6 Tage, der Sommer 181,7 Tage, der Herbst 145,6 Tage und der Winter 160,1 Tage. Auf der Südhalbkugel sind die Verhältnisse ungekehrt.

Wo ist unser Zuhause?

Angesichts der unendlichen Weiten, möchte man nicht glauben, daß im Unendlichen unser Zuhause, unsere Heimat ist. Seit der Neuzeit, spätestens aber seit der Moderne ist offenbar, daß es doch in dieser gähnenden Leere liegt, die von Kosmos-Inseln durchzogen ist. Planeten, Sterne, Galaxien und Galaxienhaufen sind tatsächlich nichts anderes als Inseln im Universum. Unserer schöne Erde umkreist im Sonnensystem dessen Zentrum, die Sonne, die sich ca. 30 000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt befindet. Die Größen-und Massenverhältnisse der neun Planeten und ihrer vielen Satelliten im Vergleich zur Sonne sind bemerkenswert: mehr als 99% der Sonnensystem-Masse vereint die Sonne in sich, während Jupiters Magnetfeld die größte Struktur des Sonnensystems darstellt und Jupiter doppelt mehr Energie abgibt als er bekommt. (Jupiter, Schützer des Lebens). Die Erde ist hier also eine „Insel im See einer Insel“. Unser Zuhause, unsere Heimat, ja jedes unserer „Nester“ hat immer auch einen Inselcharakter. (Sonnensystem- und Erdgeschichte). Absolute Inseln - absolute Isolierung?

 

Sonne und Sonnensystem     Relationen            Größenvergleich von Sonne, Jupiter und Erde

Neue Sterne entstehen aus den Verdichtungen in der interstellaren Materie. (Interstellare Materie). Von besonderer Bedeutung sind dabei die Rotationsbewegung der Spiralnebel (Galaxien) und ihre gewundenen Arme, die auch unsere Galaxie (Galaxie) kennzeichnen und gewaltige Mengen an Materie enthalten. Die Ursprünge des Sonnensystems und damit auch der Erde sind also eng verbunden mit der Struktur unseres Sternsystems, der Milchstraße. Sie gehört zu der Kategorie der abgeflachten, diskusförmigen Spiralnebel. Wichtigstes Merkmal des Spiralnebels ist die Rotation seiner Sternmassen um ein Zentrum. (Zentrum). Die Sonne, eher den äußeren Regionen unserer Galaxis zugehörig, benötigt rund 250 Millionen Jahre (= „Ein Kosmisches Jahr“Sonne) für die Umkreisung des Zentrums, daß zur Zeit bei 29° Schütze liegt. Schütze

Schon Immanuel Kant **  war sich sicher, daß die Sonne aus einer kosmischen Wolke entstand und durch die Fliehkraft der sich noch sehr schnell drehenden Sonne eine Staubscheibe mit frei beweglichen Teilchen sich bildete, in der dann die Planeten „zusammengeklebt“ wurden. (Immanuel Kant (1724-1804)). Planeten entstehen also als „Ansammlungen von Sonnenstaubteilen“ und Sonnen bzw. Sonnensysteme in einer sich drehenden Gaswolke, die so „dicht“ geworden ist, daß sie kollabiert. Diese Gaswolke muß ihren Drehimpuls - ihre Drehenergie - loswerden, damit ein Stern, ein Doppelsternsystem oder ein sonstwie geartetes Sonnensystem entstehen und diesen Drehimpuls übernehmen kann. Der Drehimpuls steckt danach in dem neuen System - zumeist aus 2 sich umkreisenden Sternen (Doppelsterne) oder aus einem Stern mit jupiterähnlichem Begleiter, manchmal aber auch aus einem Stern mit mehreren Planeten bestehend. Unser Sonne-Planeten-System scheint also eher eine Seltenheit oder gar ein Wunder zu sein: ein Zufallsprodukt im zufällig entstandenen Universum. (Vgl. Entstehung des Universums). Ziemlich sicher scheint auch zu sein, daß nur 750 000 Jahre vor der „Geburt“ des Sonnensystems eine Supernova (Supernova) in der Nähe stattfand, die eigentlich nichts anderes bedeutet als eine galaktisch-intestellare „Befruchtung“. (Vgl. die Bedeutung der 'Befruchtung' als 'Kulturphase'!). „Reiner Sauerstoff“ (O16), der nur in Supernova-Explosionen entstehen kann, wurde z.B. in Kometen gefunden, die aus benachbarten, also nicht-sonnensystemischen Gebieten stammen und ab und zu, als Meteoriten, die Erde treffen. (Jupiter, Schützer des Lebens). Eine Supernova hat es aber seit Bestehen des Sonnensystems (4,5-5 Mrd J.) in seiner unmittelbaren Nähe - im Umkreis von 50 Lichtjahren - nicht mehr gegeben. Das „erzählt“ uns jedenfalls das Sedimentgestein der Erde.

Die Sonne, über 99% der Sonnensystem-Masse ausmachend, ist unser Energiespender und in unserem System deshalb auch der Hauptgarant für die Evolution, also auch für das Leben auf unserem Planeten. Systemintern sorgt Jupiter dafür, daß das auch so bleibt, denn er schützt die inneren Planeten. (Jupiter, Schützer des Lebens). Wenn die Sonne nicht binnen kurzer Zeit (ca. 1 Mio. Jahre) einen fast zur Sonne, dann zum großen, auf ideale Distanz gehenden und relativ selbständigen Jupiter bekommen, sondern statt dessen ihr Material in die Unendlichkeit „geblasen“ hätte, wäre unser Planetensystem mit der späteren Evolution nicht entstanden. Noch in der Frühzeit wurde der Energie- und Materialspender Sonne ruhiger und übertrug seinen Drehimpuls zu über 99% auf die sie umkreisenden, werdenden Planeten, die dadurch die Möglichkeit erhielten, sich selbst zu drehen. Das ist vorteilhaft für die Evolution, weil es auf einem Planeten, der sich selbst dreht, „Tag und Nacht“ gibt, d.h. daß die der Sonne zugewandte Seite auch abgekühlt und die der Sonne abgewandte Seite auch erwärmt werden kann. Der Sonne ist gleich in die Wiege gelegt worden, daß sie sich in ihrer „frühen Kindheit“ ziemlich eigenwillig verhalten, dann ihren Drehimpuls behalten oder auf Planeten übertragen darf, um ruhiger zu werden, aber letztlich auch sterben muß. Im „Fast-Renten-Alter“ wird sie immer heißer werden, sich als „Roter Riese“ (Rote Riesensterne) aufblähen, als „Roter Überriese“ Merkur und Venus verschlingen und auch der Erde bedrohlich nahe kommen, danach als „Weißer Zwerg“ (Weißer Zwerg) abkühlen und wegen ihrer thermischen Energie sogar noch mindestens 10 Milliarden Jahre weiter leuchten, und im Endstadium als „Schwarzer Zwerg“ (Schwarze Zwergsterne) ein Körper aus kaltem, entartetem Gas sein. Mit ihrem Tod werden auch die innerern Planeten verschwunden sein, während die übrig gebliebenen Planeten noch um das Zentrum kreisen werden, das zwar noch genauso schwer, aber absolut klein und dunkel sein wird. Animation?

So sicher die Sonne die Planeten und das Leben gespendet hat, so sicher wird sie sich eines Tages gegen die Planeten und das Leben wenden:

Die Sonne hat die Hälfte ihres „Aktiv-Alters“ (Kernfusionsalters) fast beendet oder sogar schon überschritten, und die 2. Hälfte ihres „Aktiv-Alters“ heißt auch, daß die Sonne sich gegen ihre Planeten wenden muß. Die Temperatur der Sonne steigt nämlich seitdem um 10% pro 1 Mrd. Jahre. In 1 Mrd. Jahren wird die Erde das bereits zu spüren bekommen, in ca. 2 bis 3 Mrd. Jahren wird sie bereits ein ähnliches „Treibhaus“ sein, wie es die Venus jetzt schon ist. Schließlich wird die Erde verdampfen, weil die Sonne noch heißer geworden sein wird. Der Mars wird dadurch, aber auch nur noch für ca. 0,5 Mrd. Jahre, in die Rolle der heutigen Erde schlüpfen, d.h. auf ihm könnte Leben erwachen: zum 2. Mal, denn in der Frühzeit gab es wahrscheinlich schon einmal Leben auf dem Mars. Langfristig wird aber auch der Mars zu heiß. Dann bleiben dem Leben nur noch die Gasgiganten als Fluchtmöglichkeit. Jupiters Mond Europa beherbergt vielleicht sogar jetzt schon Leben. In späten Zeiten des Planetensystems wird vielleicht auch Saturns Titan Leben entwickeln, d.h. von der aufgeblähten, heißer gewordenen Sonne profitieren. Trotzdem: Die Zeit der Merkur und Venus verschluckenden Sonne wird zu Ende gehen. Die Sonne wird sterben müssen, und dieser Sonnenuntergang bedeutet tatsächlich, daß hier alle Lichter ausgehen werden. SonneAnimation?

Aus all dem folgt, daß auch das Leben auf der Erde die 2. Hälfte seines Alters erreicht hat bzw. gerade dabei ist, sie zu erreichen. Das „primitive Leben“ auf der Erde wird, weil fast so alt wie die Erde selbst, fast so lange exisitieren wie die Erde selbst. Erst etwa 0,57 Mrd. Jahre alt ist das „höhere Leben“ (ich nenne es auch: das „phanerozoische Leben“Phanerozoikum) auf der Erde. Und wenn es ebenfalls die 2. Hälfte seines Alters erreicht hat bzw. gerade dabei ist, es zu erreichen, dann wird es eben nur noch etwa 0,57 Mio. Jahre vor sich haben, also insgesamt nur etwa 1,14 Mrd. Jahre alt werden.

 

Alt-Erde und TerraformingTerraforming als Erschaffung der Neu-Erde

Terrestrische Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft
- Venus, Erde, Mars -

Im sehr frühen „Kindheitstadium“ der Sonne, d.h. bevor sie „zur Ruhe kam“, war die Erde ein heißer, luftloser Gesteinskörper. Atmosphäre und Ozeane entstanden - wie die Atmosphären der Venus und des Mars - durch Ausgasung von Materie aus dem heißen Erdinnern im Laufe der allmählichen Abkühlung der Kruste. Starke vulkanische Aktivität förderte neben Lava und Asche gewaltige Gasmengen zutage, vor allem Kohlendioxid und Wasserdampf. Stickstoff und Schwefelverbindungen wurden in geringen Mengen freigesetzt. Die Vermutung liegt nahe, daß unter diesen Bedingungen ein Planet wie die junge Erde eine an Kohlendioxid und Wasserdampf reiche Atmosphäre besitzt. Tatsächlich haben Venus und Mars Kohlendioxid-Atmosphären, und nur die Erde besitzt heute eine Stickstoff-Sauerstoff-Atmosphäre. Grund dafür war die Entwicklung des Lebens auf der Erde, das Kohlendioxid unter Freisetzung des Sauerstoffs spaltete und Kohlenstoff in organischen Ablagerungen wie Kohle speicherte. Ein Teil des Kohlendioxids wurde auch im Wasser der Ozeane gelöst. Die Sauerstoff-Atmosphäre der Erde signalisiert das Vorhandensein von Leben; die Kohlendioxid-Atmosphären von Venus und Mars zeigen an, daß dort kein Leben existiert. Weil Jupiter für alle inneren Planeten Platz geschaffen hat und sie schützt, fragt man sich natürlich, warum er offenbar die Erde besonders bevorzugt hat. Merkur und Venus liegen im Einflußbereich der Sonne; deshalb kann hier Jupiter zwar dafür sorgen, daß die Sonne die beiden Planeten nicht an sich reißt oder gar verschluckt, was sie ohnehin im „Greisenalter“ tun wird, er kann sie aber nicht vor der Hitze, der Strahlungsenergie der Sonne schützen. Jupiter hat offenbar tatsächlich der Erde mehr Glück zukommen lassen als dem Mars, denn auch der Mars hatte in der Vergangenheit fließendes Wasser und damit zumindest primitives Leben. Wegen seiner geringen Masse (10% der Erdmasse) war seine Anziehungskraft aber zu schwach, um die ursprünglich viel dichtere Atmosphäre zu halten. Dadurch kühlte der Mars in dem Maße ab, wie seine atmosphärischen Gase in den Weltraum entwichen. Der Mars war ohnehin niemals so warm, daß der Treibhauseffekt hätte wirksam werden können, und für eine längerfristige Evolution eignet er sich auch nicht so gut wie die Erde. Als hätte Jupiter das gewußt, ließ er der Erde mehr Material zukommen als dem Mars. Die Masse der Erde wuchs so auf das 10fache der Marsmasse an und erhielt dadurch auch eine viel stärkere Anziehungskraft als sie vorher gehabt hatte. Jupiter hatte nämlich durch seine enorme Anziehungskraft viel Materie, die eigentlich für den Mars bestimmt war, in Richtung auf die Erdbahn abgelenkt und sich so als „Geburtshelfer der Erde“ erwiesen. Und zur „Taufe“ schenkte Jupiter ihr auf ähnliche Art den Mond. Jupiter, Schützer des Lebens

Mond

Der Mond ist fast ebenso alt wie die Erde und dürfte kurz nach seiner „Geburt“ der Erde fast 20mal näher gestanden haben als heute (384403 km), da er sich seitdem von unserem Heimatplaneten entfernt. (Heute z.B. mit fast 4 cm pro Jahr). Der Mond könnte nach dem Zusammenstoß eines anderen jungen Planeten („Orpheus“) mit der jungen Erde („Protoerde“) gebildet worden sein, und zwar zu einer Zeit, in der sich im Innern der beiden jungen Planeten bereits eine Differentiation vollzog: das schwere Material sank zum Zentrum ab, das leichtere Material stieg auf. Die Kollision riß die äußeren, leichteren Schichten, den Mantel und die Kruste, beider Planeten auf. Ein Teil des weggerissenen Materials sammelte sich darauf in Gestalt unseres Mondes. Das schwere Material des fremden Planeten („Orpheus“) sank dagegen zum Erdkern und vereinigte sich mit diesem. Eine solche Theorie wird jedenfalls auch von Computerimulationen unterstützt:

So gesehen brachten vor etwa 4,6 Milliarden Jahren die Kollision der beiden Planeten und im weiteren Verlauf die Bildung des Mondes der Erde ein ungeheures Ungleichgewicht und beendeten erst einmal das bereits existierende primitive Leben, es sei denn, daß das Leben erst durch eben diese Kollison entstanden ist (Evolution), durch die unser Planet zur „Hölle auf Erden“ wurde: Vulkane spuckten Feuer, die Erde kochte, die Lavaströme füllten Ozeane. Unser Mond wäre nicht entstanden, sondern von den Gezeitenkräften zerissen worden, wenn er sich nicht außerhalb, sondern innerhalb der sogenannten „Roche-Grenze“ (2,9 Erdradien = ca. 18500 km) befunden hätte. (Ist z.B. die Dichte des umlaufenden Körpers gleich der des Zentralkörpers, dann liegt die „Roche-Grenze“ beim 2,456fachen des Radius des Zentralkörpers). Unser Mond hätte die für sein Überleben notwendige „Roche-Grenze“ von 2.9 Erdradien nicht erreicht, wenn z.B. zuvor bei der Kollision der Planet „Orpheus“ im rechten Winkel auf die Erde eingeschlagen wäre. Aber durch Zufall oder Schicksal entstand der Mond eben doch außerhalb der „Roche-Grenze“ und wurde deshalb eben nicht von den Gezeitenkräften zerissen, um dann als Erdring (vergleichbar mit anderen Planetenringen) noch einige Zeit zu bestehen und anschließend von der Erde wieder vereinnahmt zu werden. Also betrug nach der Kollision die Entfernung des Mondes zur Erde mindestens 18500 km!

Durch die Anziehungskraft des Mondes, die anfangs etwa 4000mal stärker war als heute, wurden sogar Geröll und Magma den Gezeiten unterworfen. In den Meeren bildeten sich gigantische Flutwellen. Im Laufe der folgenden 4,5 Milliarden Jahre kühlte sich die Erde langsam ab, sie beruhigte sich - die anfänglich gewaltigen Gezeitenkräfte führten dazu, daß sich der Mond schnell von der Erde entfernte, während gleichzeitig die Eigendrehungen beider Körper immer langsamer wurden. Unser Tag verlängerte sich von 4 auf 24 Stunden.

Die Gezeitenkräfte führen auch heute noch zu einer ständigen, wenn auch geringen, Verlangsamung der Eigendrehungen und zu einer zunehmenden Entfernung des Mondes von der Erde. Genau gesagt: wegen der Wechselwirkung der Gezeiten zwischen Erde und Mond verringert sich der Eigendrehimpuls der Erde, so daß die Tage länger werden; die Erde hat ihren Eigendrehimpuls zum Teil auf den Bahndrehimpuls des Mondes übertragen, weshalb die Entfernung zwischen Erde und Mond pro Jahr um etwa 3,8 cm zunimmt. In einem abgeschlossenen System kann der Drehimpuls eines Körpers entweder ganz oder teilweise auf einen anderen Körper übertragen werden, aber der ursprüngliche (Gesamt-) Drehimpuls des Systems bleibt erhalten. Diese Eigenschaft bezeichnet man auch als Drehimpulserhaltung. Also: Drehimpuls kann nicht verloren gehen! Weder ganz noch teilweise! Er kann aber übertragen werden!

Drehung um einen
gemeinsamen Schwerpunkt

Drehung um einen gemeinsamen Schwerpunkt
Das Erde-Mond-System ist völlig anders zu bewerten als eine Erde ohne Mond. Der Mond entstand durch ein Unglück und bedeutete doch bald ein Glück. Erst brachte er der Erde ein Ungleichgewicht, aber schon bald, weil er sich wegen der anfänglich gewaltigen Gezeitenkräfte schnell von der Erde entfernte, trug er wesentlich zum Gleichgewicht bei, und die Erde kam zur Ruhe, zu einer langsameren Rotation. (Gezeiten und Rotation). Wird der Mond sich auch in der Zukunft weiter von der Erde entfernen, also die Erde wieder unruhiger werden, oder wird die Erde genau das verhindern?  „Zur Erinnerung: Bei der Drehung der Erde unter den vom Mond aufgetürmten Flutbergen wird Reibungsenergie verbraucht, so daß sich ihre Umdrehungsgeschwindigkeit zunehmend verlangsamt. Erst wenn die Erde für eine Umdrehung genauso lange braucht wie der Mond für eine Umrundung der Erde, ist das Spiel beendet. Von da ab wendet die Erde dem Mond immer dieselbe Seite zu. Diesen als Korotation bezeichneten Zustand hat der Mond schon vor langer Zeit erreicht, denn so wie die Gravitationskraft des Mondes auf die Erde wirkt, wirkt auch die Gravitationskraft der Erde auf den Mond. Erde und Mond zwingen sich also gegenseitig zur Korotation (Mehr), wobei dieses Schicksal den masseärmeren Partner zuerst ereilt.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 235). Wer von beiden masseärmer ist, braucht wohl nicht erwähnt zu werden. ErdeMondErdeErde und Mond
- Gezeiten (Tiden) -
Gezeiten (Tiden) sind zu verstehen als das gesetzmäßige Heben und Senken der Wasserrmassen in den Ozeanen, der Gase in der Atmosphäre und des festen Erdkörpers. Die vom Mond verursachten Gezeiten auf der Erde gehen auf das Wechselspiel zwischen der Anziehungskraft des Mondes und der Fliehkraft zurück, die beim Umlauf der Erde um das gemeinsame Schwerezentrum des Systems Erde-Mond entsteht. Dasselbe gilt auch für die Beziehung zwischen Erde und Sonne. Doch sind die Gezeitem von seiten des Mondes etwa 21mal stärker als die Gezeiten der Sonne. Die Anziehungskraft des Mondes und die Fliehkraft bei dem erwähnten Umlauf der Erde heben sich nur für den Erdmittelpunkt gerade auf. Auf der dem Mond zugewandten Seite überwiegt die Mondanziehungskraft, so daß dort ein Flutberg entsteht. Auf der dem Mond abgewandten Seite ist die Mondanziehungskraft kleiner als die Fliehkraft, so daß die Letztere dort ebenfalls zur Entstehung eines Flutbergs führt. In den um 90° dazwischenliegenden Bereichen herrscht Ebbe. Bei der Rotation der Erde laufen die beiden Flutberge innerhalb eines Tages um unseren Planeten. Wegen des Mondumlaufs um die Erde folgen die Flutzeiten aber nicht in 12 Stunden, sondern in durchschnittlich 12,25 Stunden aufeinander. Dabei wird zunächst nur auf die Flutberge, die durch den Mond hervorgerufen werden, geachtet. Fallen aber Mondflut und Sonnenflut zusammen, so verstärken sich die Fluten zur sogenannten Springflut. Sie tritt dann ein, wenn Sonne, Mond und Erde etwa auf einer Linie hintereinander stehen, also bei Neumond und Vollmond. Fallen jedoch Mondflut und Sonnenebbe aufeinander, dann reduziert sich die Höhe der Flut und es entsteht Nippflut. Diese ist beim ersten und letzten Viertel des Mondes zu erwarten. Auf dem freien Ozean beträgt die Fluthöhe im Durchschnitt nur etwa 35 cm. Die Gezeiten machen sich daher in den offenen Weltmeeren überhaupt nicht bemerkbar. Anders ist es dagegen an den Meeresküsten, wo durch Stau der Wassermassen wesentlich größere Fluthöhen entstehen. Der Zeitpunkt, zu dem die Flut oder Ebbe an einem bestimmten Ort zu erwarten ist, fällt aus demselben Grund auch meist nicht mit der oberen oder unteren Kulmination des Mondes zusammen. Vielmehr hat jeder Ort seine eigene sogenannte Hafenzeit (Mondflutintervall). Es ist der Zeitunterschied zwischen dem Meridiandurchgang des Mondes und dem Eintritt des Hochwassers. Der Unterschied zwischen dem mittleren Wasserstand bei Flut und Ebbe ist der sogenannte Tidenhub. Er kann sogar in einigermaßen ausgedehnten Binnenseen festgestellt werden, ist dann aber außerordentlich gering.

Erde

 

 

Mond

 

Aus dem Weltraum gesehen, scheint die Erde nur ein ganz gewöhnliches Mitglied der Gruppe der inneren Planeten zu sein. (Planeten). Tatsächlich nimmt sie aber eine Sonderstellung ein, weil ihre Atmosphäre Sauerstoff enthält. Diese Lufthülle hat unter dem Schutz Jupiters (Jupiter, Schützer des Lebens) die Entwicklung höherer Lebensformen auf unserem Planeten ermöglicht und sichert deren Fortbestehen, solange Jupiter verhindert, daß die gefährlichen Asteroiden und Kometen die Erde treffen. („Meteoriten“). Zugleich schützt die Erdatmosphäre die Lebewesen vor den schädlichen Bestandteilen der Sonnenstrahlung. Die Sonne ist also Lebens- und Todpender zugleich. Sonne

Die sich durch die Gezeiten ständig bewegenden Wassermassen verursachen vor allem in Randmeeren und Flachmeeren eine Gezeitenreibung. Sie führt, wie schon erwähnt, zu einer allmählichen Verlangsamung der Rotationsgeschwindigkeit der Erde. Dadurch wird die Länge des Tages pro Jahrhundert um durchschnittlich 0,0016 Sekunden länger. Die Gezeitenreibung hat bei anderen Gestirnen schon zu einer weitgehenden Reduzierung ihrer Rotationsgeschwindigkeit geführt. Am auffälligsten ist diese Erscheinung bei unserem Mond, der durch die Wirkung der Gezeitenreibung seine Rotationsgeschwindigkeit soweit abbremste, daß seine Rotationszeit seit langem gleich seiner Umlaufzeit um die Erde ist; dadurch weist der Mond unserer Erde stets dieselbe Seite zu. Entsprechendes gilt auch für Satelliten anderer Planeten, für alle Satelliten, für alle Körper, für alle Systeme, die um etwas kreisen. Auch bei engen Doppelsternen können Gezeiten dazu führen, daß sich die beiden Komponenten eines solchen Systems stets dieselbe Seite zukehren. Darüber hinaus bewirken Gezeiten auch eine Deformation eng beieinander stehende Doppelstern-Komponenten. Sie unterliegen also einer Gezeitendeformation.

Was für das System Planet-Mond gilt, gilt für alle Systeme, also auch für das System Stern-Planet (in dem ja - laut Regel - das System Planet-Mond enthalten istPlanet-Mond-System). „Da sich die Gezeitenkräfte umgekehrt proportional zur dritten Potenz des Abstands Stern-Planet verändern - eine Halbierung des Abstands hat achtmal so große Gezeitenkräfte zur Folge -, wirkt sich eine Verringerung der Entfernung zwischen Stern und Planet ziemlich drastisch aus. Bei einem 0,2-Sonnemassenstern, den ein Planet mit der Masse unserer Erde in der Entfernung von 0,1 AE umkreist, dauert es nur etwa 25 bis 30 Millionen Jahre, bis der Stern die Korotaion des Planeten erzwungen hat. Aber Korotation ist nicht gut für das Leben. Wenn ein Planet seinem Stern stets dieselbe Seite zuwendet, heizt sich diese so stark auf, daß das Leben dort praktisch gegrillt wird, wogegen die abgewandte Seite durch Wärmeabstrahlung in den Weltraum abkühlt und das Leben dort zu Eis erstarrt. In einem sehr schmalen Übergangsbereich kann sich vielleicht eine für das Leben noch akzeptable Temperatur einstellen. Wenn der Planet aber eine Atmosphäre besitzt, entwickeln sich aufgrund der hohen Temperaturdifferenz zwischen den beiden Hemisphären extrem starke Winde, die mit Geschwindigkeiten von 1000 Kilometern pro Stunde und mehr über den Planeten fegen. Daß weder das eine noch das andere eine gute Voraussetzung für die Enststehung von Leben ist, liegt auf der Hand.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 235-236).

Erdmagnetfeld, Magnetosphäre, Strahlungsgürtel

Im wesentlichen hat das Erdmagnetfeld seine Ursache in elektrischen Strömen, die im Erdinnern verlaufen; aber auch Ströme in der Ionosphäre (Erdgliederung) spielen eine Rolle. Der Sonnenwind ist verantwortlich für die Entstehung der Magnetosphäre (Erdgliederung), die innen von der Ionosphäre, außen von der Magnetopause abgegrenzt wird. Erdmagnetische Störungen und Stürme werden durch besondere Ereignisse auf der Sonne ausgelöst, bei denen elektrisch geladene Teilchen ausgeschleudert werden und das Magnetfeld der Erde beeinflussen. Der Einfang solcher elektrisch geladenen Partikel erzeugt in der Magnetosphäre die Strahlungsgürtel der Erde, die auch Van-Allen-Gürtel genannt werden: zwei um die Erde angeordnete Zonen, in denen elektrisch geladene Teilchen durch das Magnetfeld der Erde eingefangen worden sind. Die Höhe der Strahlungsgürtel beträgt 1000 bis 6000 km bzw. 15000 bis 25000 km, erleidet jedoch im Laufe der Zeit leichte Schwankungen. Der innere Strahlungsgürtel besteht hauptsächlich aus Protonen und Elektronen. Sie stammen im wesentlichen aus dem Sonnenwind, bewegen sich auf spiralarmigen Bahnen um die Feldlinien des Erdmagnetfelds zwischen dem magnetischen Nord- und Südpol hin und her und werden dabei immer mehr beschleunigt. Maximal wird eine 1cm²-Fläche von ca. 50000 Teilchen pro Sekunde durchstoßen. Ein schwacher dritter Srahlungsgürtel liegt zwischen den Hauptgürteln und wird von Teilchen der kosmischen Strahlung (Primärstrahlung) aus dem interstellaren Raum gefüllt. Die Magnetosphäre ist der äußere Bereich um die Erde (oder einen anderen Planeten mit Magnetfeld). Bei der Erde erstreckt sich die Magnetosphäre bis in einen Entfernungsbereich, der von der Richtung der Sonne abhängt, denn unter der Wirkung des Sonnenwinds reicht die Magnetosphäre auf der der Sonne zugewandten Seite nur bis etwa 10 oder 12 Erdradien in den Raum hinaus, aber auf der der Sonne abgewandten Seite zeigt der „geomagnetische Schweif“ eine Länge von über 1000 Erdradien.

Die Magnetosphäre ist also dadurch gekennzeichnet, daß sich in ihr praktisch ausschließlich elektrisch geladene Partikel befinden, die sich unter der Wirkung des Erdmagnetfelds bewegen. Innerhalb der Grenzen der Magnetosphäre liegen die Strahlungsgürtel. Auf der der Sonne zugewandten Seite befindet sich knapp außerhalb der Magnetosphäre ein Bereich mit turbulenter Struktur des interplanetaren Magnetfelds und noch etwas dahinter eine Stoßfront (ein Bugschock). Bei höherer Sonnenaktivität wird die Magnetosphäre tiefer zusammengedrückt als bei geringerer Aktivität. Die geladenen Teilchen des Sonnenwinds werden abgelenkt und gelangen nur zum kleinen Teil in den „geomagnetischen Schweif“. Eigentlich verfügen alle Planeten über eine Magnetosphäre. Die Veuns z.B. verfügt allerdings allenfalls über ein extrem schwaches Magnetfeld.
Jupiter
Am ausgeprägtesten ist die Magnetosphäre des Jupiter - er besitzt die größte Struktur des Sonnensystems und gibt doppelt mehr Energie ab als er bekommt (Jupiter, Schützer des Lebens). Jupiters Magnetfeld und Strahlungsgürtel sind insgesamt 10000mal stärker als die der Erde, und sein magnetischer „Schweif“ erstreckt sich noch bis zur Saturn-Bahn. An zweiter Stelle steht Saturn, dessen Feld eine Gesamtstärke hat, die nur noch 1000mal größer ist als die der Erde, die des Uranus ist sogar nur noch etwa 50mal größer als die der Erde, während die des Merkur 1000mal schwächer ist als die der Erde. Nahe der Erdoberfläche ähnelt das Feld dem eines magnetischen Dipols. Zur Geschichte der Erforschung des Erdmagnetfeldes: Die Chinesen und Mongolen erkannten die Nordweisung magnetisierter Körper schon lange vor uns Abendländern. 1600 veröffentlichte der englische Arzt und Naturphilosoph William Gilbert (1544-1603) sein Werk De Magnete, in dem er erstmals erkannte, daß die Erde die Ursache für die Ausrichtung der Kompaßnadel ist. Messungen durch Henry Gellibrand in London ergaben zudem, dass das Magnetfeld nicht statisch ist, sondern sich langsam ändert. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts erfuhr die Erforschung des Erdmagnetfeldes starke Impulse, so wurde z. B. in Göttingen der „Magnetische Verein“ gegründet. Carl Friedrich Gauß (1777-1855) gelang es, eine umfassende Theorie des Erdmagnetismus aufzustellen. Aufbauend auf dem Potentialfeld konnte er 1839 nachweisen, daß der Hauptteil des Erdmagnetfeldes tatsächlich aus dem Erdinneren stammt. In diese Zeit fällt auch die systematische Beobachtungen kleinerer, kurzzeitiger Variationen des Erdmagnetfeldes im Bereich von einigen Minuten bis hin zu Tagen. Gauß konnte zeigen, daß die Quellen hierfür außerhalb der Erde zu suchen sind. Seit den Vermessungen aus dem Jahre 1830 hat sich die Stärke des Erdmagnetfeldes um fast 10 Prozent verringert, allein im 20. Jahrhundert um etwa 6 Prozent. Diese gewaltig schnelle Änderung ist noch nicht zu erklären, da selbst dann, wenn der Geodynamo sofort ausfallen würde, das Erdmagnetfeld sich viel langsamer in einem Zeitraum von 10 000 Jahren abbauen würde. Es wird darum vermutet, daß sich das Erdmagnetfeld momentan umpolt und daher zur Zeit ein Gegenfeld aufgebaut wird, welches das Erdmagnetfeld weit schneller als bisher angenommen vorübergehend zum Erliegen bringen wird, bevor die Umpolung einsetzen kann. Die magnetischen Pole sind nicht ortsfest. Der arktische Magnetpol in Kanada wandert derzeit etwa 90 Meter pro Tag Richtung Asien, entsprechend 30 Kilometer pro Jahr. Die geomagnetischen Pole der Erde fallen nicht genau mit den geographischen Polen der Erde zusammen. 2007 z.B. war die Achse des geomagnetischen Dipolfeldes um etwa 11,5° gegenüber der Erdachse geneigt.

Durch von Sonneneruptionen und Sonnenwind verursachte magnetische Stürme wird die Stärke des Erdmagnetfeldes kurzzeitig verändert, jedoch nur im Bereich von einigen 100 bis 1000 nT (Nanotesla). Zusätzlich führt die Sonneneinstrahlung auf der Tagseite zu einer stärkeren Ionisation in den oberen Atmosphärenschichten. Die hiermit verbundenen elektrischen Stromsysteme beeinflussen das Erdmagnetfeld ebenfalls in der Größenordnung von einigen 10 nT. Physikalisch werden immer magnetische Flußdichten, welche in Tesla gemessen werden, angegeben. Der Zusammenhang mit der magnetischen Feldstärke, welche in Ampere pro Meter gemessen wird, ergibt sich über die magnetische Leitfähigkeit. Die magnetische Feldstärke ist im leeren Raum (Vakuum) und einigen speziellen Materialien direkt proportional der magnetischen Flußdichte, der Zusammenhang kann aber in Materie wie im Erdinneren mit magnetisch nichtlinearen und nichtisotropen Verhalten auch komplexere Verknüpfungen aufweisen. Historisch und umgangssprachlich hat sich für die magnetische Flußdichte meist der etwas unpräzise Begriff des Magnetfeldes etabliert. Aufgrund der unterschiedlich guten magnetischen Leitfähigkeiten von Materie für den magnetischen Fluß treten innerhalb der Erdkruste kleine lokale Abweichungen (Anomalien) des Feldes auf.

Über die Entstehung des Erdmagnetfeldes gibt es verschiedene Theorien. Es handelt sich um ein bisher noch ziemlich unvollständig formuliertes Problem aus der Magnetohydrodynamik. Sicher ist, daß im äußerlichen Erdmagnetfeld eine Energie (der Größenordnung 1018 Joule) gespeichert ist und vermutlich die Energie im inneren Feld (innerhalb des Erdkörpers) um zwei Größenordnungen höher liegt. Das Erdmagnetfeld speichert auch einen Drehimpuls. Nach der gängigen Theorie geht das Magnetfeld der Erde vom Erdkern aus (Erdgliederung). Für die Entstehung von planetaren Magnetfeldern müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:
(1)Es muß der Planet rotieren. Wie die Luftmassen der Erdatmosphäre werden auch die Konvektionsströme im Erdinneren durch den Coriolis-Effekt, genauer gesagt durch ihre eigene Trägheit abgelenkt und auf eine Schraubenbahn gezwungen. Durch diese Verwirbelungen der Konvektionsströme und damit auch der Feldlinien erhöht sich die magnetische Feldstärke.
(2)Es muß eine Energiequelle vorhanden sein, damit sich das flüssige leitende Material im Erdkern durch Konvektion bewegt. Man vermutet einheitlich, daß der Erdkern sehr heiß ist - einige Schätzungen liegen bei rund 7000 K (Erdgliederung) , das sind rund 1000 K mehr als auf der Oberfläche der Sonne. Neben thermischer Energie aus der heißen Vergangenheit der Erde und Wärme durch den radioaktiven Zerfall von Uran und Thorium ist weiterhin noch chemische Energie für die Wärme im Erdinneren verantwortlich. Wie in einer Lavalampe steigt heißes, flüssiges, weniger dichtes Eisen im Erdkern zum Erdmantel auf, wo es einen Teil seiner Wärme abgibt und somit wieder absinkt (diesen Vorgang bezeichnet man als Konvektion). Dabei bilden sich so genannte Konvektionswalzen, wie man sie im kleinen Maßstab in jeder Kaffeetasse nach dem Sahneeingießen beobachten kann. Erstarrt das Eisen wieder am festen Erdkern, so wird Bindungsenergie frei, was zur erneuten Aufheizung des Materials führt.
(3) Es muß eine große Menge einer elektrisch leitenden Flüssigkeit oder eines solchen Gases vorhanden sein. Diese Bedingung erfüllt auf der Erde der flüssige äußere Erdkern, der stark eisenhaltig ist und den inneren festen Kern aus nahezu reinem Eisen umschließt.
Die Konvektionsströme aus dem äußeren flüssigen Erdkern werden durch den Temperaturunterschied zwischen dem festen inneren Erdkern und dem Erdmantel aufrechterhalten. Dabei handelt es sich um flüssiges Eisen mit insgesamt dem 6fachen Mondvolumen. Ähnlich dem in Dynamos und Stromgeneratoren angewandten Prinzip der Selbstinduktion wird durch die Bewegung der elektrisch leitfähigen Schmelze ein elektrischer Strom induziert, von dem das Magnetfeld der Erde ausgeht. Man spricht daher auch vom Geodynamo. Das Erdmagnetfeld wird also aus der kinetischen Energie des Erdkerns erzeugt. Die Konvektion der Schmelze kann auch als Rotationsbewegung angesehen werden, die das Bestreben hat, die ursprüngliche Richtung der Rotationsachse, ähnlich einem Foucaultschen Pendel, beizubehalten. Dieses ist eine alternative Beschreibung für die Ablenkung durch die Coriolis-Effekt. Daher liegen die magnetischen Pole etwa in der Nähe der geographischen Pole.

Einer anderen unbestätigten Theorie zufolge tragen auch die besonders vom Mond, aber auch von der Sonne und anderen Himmelskörpers ausgehenden Gezeitenkräfte zur Entstehung des Erdmagnetfeldes bei. Durch sie wird die Erde in ihrer Rotation allmählich abgebremst (vgl. das eben erwähnte Beispiel zu den Gezeiten Gezeiten). Die Gezeitenkräfte wirken dabei auf den Erdmantel stärker als auf den Erdkern, denn der größere Radius des Erdmantels führt zu einem größeren Unterschied der Anziehung durch den Mond, da die dem Mond zu- und abgewandten Bereiche des Erdmantels weiter voneinander entfernt sind als die entsprechenden Bereiche des Erdkerns. In der Konsequenz bedeutet die stärkere Abbremsung des Erdmantels, daß der innere Erdkern ein wenig schneller rotiert als der Erdmantel, was nicht zuletzt durch die Wirkung des äußeren flüssigen Erdkerns als reibungsarmes Medium ermöglicht wird. Durch die schnellere Rotation des festen Erdkerns gegenüber dem Erdmantel wird ein elektrischer Strom induziert, der das Erdmagnetfeld hervorruft. Mittlerweile kann man diese als Superrotation bezeichnete schnellere Drehung des Erdkerns auch nachweisen. Erdbebenwellen zeitlich verschiedener Erdbeben vom selben Entstehungsort, die durch den Erdkern laufen, werden mit wachsendem Zeitabstand immer unterschiedlicher im Erdkern abgelenkt. Der unterschiedliche Ankunftspunkt auf der gegenüberliegenden Erdseite kann dabei gemessen werden. Die Ablenkungsunterschiede rühren sehr wahrscheinlich von Inhomogenitäten des inneren festen Kerns her, die durch eine leicht schnellere Drehung des Kerns ihren Ort ändern. Aus diesen Analysen ergibt sich, daß der innere Erdkern 0,3° bis 0,5° pro Jahr schneller als der Erdmantel und die Erdkruste rotiert. Damit macht er etwa alle 900 Jahre eine zusätzliche Drehung. Man geht jedoch aktuell davon aus, daß diese Superrotation durch den Geodynamo selbst und nicht durch die Gezeiten angetrieben wird, das heißt, daß die Superrotation eine Folge, aber nicht die Ursache des Geodynamos ist.

Venus und Erde im Vergleich Planeten

Im Gegensatz zur Erde hat die Venus ein nur schwaches Magnetfeld, außerdem dreht sich die Venus viel langsamer - ein Venustag dauert 243 Erdtage (!) - und anders herum (retrograd = rückläufig), ihre Neigung gegen die Bahnebene beträgt 177,4 Grad, während die der Erde mit 23,45 Grad im Vergleich dazu als gering erscheint, obwohl sie das nicht ist, denn die sehr außergewöhnliche Neigung der Venus und ihre ebenso sehr außergewöhnliche Umdrehung um die Sonne gehören eben zum Ausnahmefall, nicht zum Normalfall. Doch Venus und Erde haben auch Ähnlichkeiten, sogar ziemlich viele - nur geringfügig unterschiedlich sind z.B. die Entfernung zur Sonne, die Umlaufzeit, die Masse, die Dichte, der Durchmesser, die Bahngeschwindigkeit, die Entweichgeschwindigkeit, die Schwerebeschleunigung, die Bahnexzentrizität. „Doch wieso ist die Venus der Erde so ähnlich und dennoch ganz anders?  Liegt es an der Nähe zur Sonne, machen 45 Millionen Kilometer so viel aus?  Hat es mit der fehlenden Eigendrehung zu tun?  Berechnungen haben ergeben, daß dort ein uns nur zu bekanntes Phänomen, der Treibhauseffekt, die entscheidende Rolle gespielt hat. Auf der Venus hat er einen katastrophalen Verlauf genommen, weil die Atmosphäre so viel Kohlendioxid enthält. Auf den ersten Blick war dieser Befund überraschend, denn ursprünglich enthielten sowohl die Venus als auch die Erde die gleichen Gase mit annähernd gleichen Häufigkeiten. Beide Planeten hatten ja eine Uratmosphäre aus Wasserdampf, Kohlendioxid und Stickstoff, freigesetzt im Wesentlichen durch vulkanische Aktivität. Auf der Erde aber wurde ein Großteil des Kohlendioxids in den Wassern der Meere gelöst, zur Bildung der Karbonatgesteine verbraucht und durch die Photosynthese der Pflanzen der Atmosphäre entzogen. Könnte man den gesamten in den Karbonatgesteinen und organischen Bestandteilen gebundenen Kohlenstoff in Kohlendioxid rückverwandeln, so würde man das Hunderttausendfache von dem erhalten, was heute in der Erdatmosphäre vorhanden ist. Diese Menge entspricht ungefähr dem Kohlendioxidgehalt der Venus. Erde und Venus unterscheiden sich also nicht hinsichtlich des Gesamtgehalts an Kohlendioxid, sondern nur bezüglich seiner Verteilung. Bei der Venus sind die Prozesse unglücklicherweise anders abgelaufen als auf der Erde. Ohne den Treibhauseffekt läge die Lufttemperatur der Venus bei höchstens 70 Grad Celsius.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 197).

Als zukünftiger Zufluchtsort kommt die Venus nicht in Frage, denn das, was ihr schon in der Vergangenheit passiert ist, wird wahrscheinlich der Erde in Zukunft passieren. Wenn wir Menschen unseren Planeten Erde wirklich verlassen wollen und irgendwann in der Zukunft ja sogar dazu gezwungen sein werden (falls wir dann noch leben werden), dann kommen für uns nur diejenigen Planeten oder Monde in Frage, die sich außerhalb der dann größer, heißer und bedrohlicher gewordenen Sonne befinden. Wir brauchen wie alle Lebewesen eine „bewohnbare Zone“, eine „Lebenszone“, und im Sonnensystem wird sich aus den gerade genannten Gründen der „Lebensgürtel“ (Lebensgürtel) in Zukunft bis zum Mars und sogar darüber hinaus verschieben. Zukunft der SonneZukunft der Sonne

Gute Sterne sind G-Sterne

Lebensgürtel

„»Gute« Sterne sind G-Sterne, und das ist nicht einmal falsch, denn unsere Sonne ist ein G-Stern (SonneSpektralklassen) - und daß sich unter ihr relativ gut leben läßt, davon können wir uns jeden Tag aufs Neue überzeugen. Doch dieses »G« steht für etwas anderes: Die Astronomen teilen die Sterne in Klassen ein, die sie mit O, B, A, F, G, K und M bezeichnen. (Spektralklassen). O-Sterne gehören zu den massereichen und sehr heißen Sternen, wogegen die M-Sterne das andere Ende der Skala bilden, also eine sehr kleine Masse besitzen und relativ kühl sind. Im Vergleich zur Sonne haben O-Sterne bis etwa 100-mal mehr Masse, wogegen sich M-Sterne mit rund einem Zehntel der Sonnenmasse begnügen.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 227). Wir wissen ja, daß die Entwicklung von Leben sehr viel Zeit braucht, und die Entwicklung von Leben auf der Erde lehrt ja, daß sich diese Zeit in Milliarden von Jahren bemißt. Das irdische Leben brauchte also einen Stern geeigneter Masse, der während dieser langen Zeit Energie liefern kann. „Als in unserer Sonne das Wasserstoffbrennen (Wasserstoffbrennen) einsetzte, da begann ihre habitable Zone in einer Entfernung von 0,8 AE und reichte bis 1,2 AE in den Raum hinaus. Unsere Erde liegt gegenwärtig genau in diesem Bereich (siehe Abb.). Doch mit fortschreitendem Alter eines Sterns dehnt sich die ursprünglich nur auf das Sternzentrum beschränkte Waserstoffbrennzone aus, die Leuchtkraft nimmt zu, und der Durchmesser des Sterns schwillt an. Damit dehnt sich auch die habitable Zone, sie wird breiter und entfernt sich vom Stern. Je größer die Masse des Sterns, desto schneller entfernt sich die bewohnbare Zone.“ (Harald Lesch, ebd., S. 228). Beispielsweise wird die „bewohnbare Zone“ („Lebensgürtel“Lebensgürtel) in zwei bis drei Milliarden Jahren bei einem Sonnenabstand von 1,2 AE beginnen und bei einem Sonnenabstand von etwa 1,7 AE enden. Dann wird die Erde (1 AE) diese Zone bereits verlassen haben, während der Mars (1,524 AE) sie bereits erreicht haben wird.

Jupiter    

Neue Heimat?

Neue Heimat
Terrarforming: Neogloben, Inseln (Inseln (Isolation)Absolute Inseln - absolute Isolierung?) für Weltraum-Nomaden (Weltraum-NomadentumBild )

Einen Neoglobus oder gar mehrere Neogloben zu bilden dürfte das zur Zeit begehrenswerteste Projekt hiesiger Zivilisation sein. Nicht die politisch und mediokratisch vieldiskutierte Humangenetik ist das Großprojekt der Zukunft, sondern die Schaffung der praktischen Voraussetzungen für eine mögliche Besiedlung des Weltraums. Gegenüber diesem gigantischen Unternehmen wird die Humangenetik nur noch eine parallel und ergänzend verlaufende Entwicklung sein, obwohl auch sie mit weitreichenden Konsequenzen verbunden ist. Da es aber bedrohliche Situationen, Kriegszustände oder kriegsähnliche Momente schon immer gab und wohl auch immer geben wird, hat auch die Besiedlung des Weltraums zuerst militärische Motive, sei es, um den möglichen Gefahren durch Kometen, Asteroiden oder Meteoroiden aus dem Weg zu gehen. Statistisch gesehen hätte die Erde schon längst wieder einen Meteroitenschlag jener Wirkung abbekommen müssen, der vor 65 Mio. Jahren die Dinosaurier dezimierte und in nächster Konsequenz austerben ließ. (Vgl. Jupiters Evolutionsfunktion). „Wir müssen hier weg“, lautet deshalb die Losung vieler Astronomen und anderer Menschen, die sich mit diesem wohlmöglichen katastrophalen Schicksal nicht abfinden wollen. Da erfindet der abendländische Faust lieber eine neue Technik sowie die dazugehörigen Geräte und läßt den Homunkulus erst einmal im Glas. Denn eines ist sicher: Die Geschichte dieser grenzenlosen Mobilmachung, noch dazu im unendlichen Raum des Universums, kann nur eine typisch abendländische sein. Vgl. z.B. Befruchtungsphase des Abendlandes

Was seit den 1930er Jahren in Peenemünde unter dem deutschen Physiker und Raketeningenieur Wernher von Braun (1912-1977Wernher von Braun) seinen praktischen Anfang nahm und 1969 wieder unter ihm in der Mondlandung seinen ersten Höhepunkt fand, war die Verwirklichung eines abendländischen Traums, also schon seit Beginn abendländischer Kulturgeschichte in den Köpfen eine theoretische Vollendung. Auch praktisch war sie schon sehr früh vorweggenommen worden, aber damals fehlten noch die technischen Möglichkeiten und die ökonomischen Konzepte. Leztere gingen immer aus den militärischen Strategien hervor und nicht umgekehrt. Das zeigt auch die Geschichte des Computers und die der Weltvernetzung, denn das World Wide Web, dessen Vorfahren ARPANET und Gopher hießen, wurde eigentlich durch die Weltkriege und den Kalten Krieg hervorgebracht. Schon 1941 war das von dem deutschen Ingenieur Konrad Zuse (1910-1995Konrad Zuse) vollendete erste programmgesteuerte Rechengerät der Welt zur „Enigma“ des deutschen Militärs geworden. Codieren und Decodieren, Tarnen und Täuschen, Versschleiern und Entschleiern gelten als Tugenden des Militärs und sind doch die Grundlagentechnik der Überlebensstrategie aller Lebewesen. Das Immunsystem namens Militär schlägt Alarm, sendet Boten(stoffe) und Spione aus und codiert sich dann neu, wenn der Feind den Code geknackt haben sollte, um das System zu zerstören. Da man trotz und wegen der eigenen Geheimhaltung auch mit Konsequenzen auf der Seite der feindlichen Geheimhaltung rechnen muß, erhält eine einmal als richtig erkannte Strategie einen explosionsartigen Entwicklungsschub, auch bekannt unter dem namen „Rüstungsspirale“. Das Netzwerk ARPANET sollte z.B. Ende der 1960er Jahre auch im Falle eines Nuklearangriffs die erfolgreiche Kommunikation zwischen dem us-amerikanischen Militär und seiner Regierung sicherstellen. Weil im Falle eines atomaren Angriffs auch die Infrastruktur hätte zerstört werden können, wurde das Problem dadurch gelöst, daß alle Knoten des Netzwerks, d. h. die einzelnen angeschlossenen Computer, beim Versenden, Weiterleiten und Empfangen von Nachrichten als gleichrangig betrachtet und die zu sendenden Nachrichten in Pakete aufgeteilt wurden, wobei jedes Paket wieder für sich gesondert adressiert war. Die so in Pakete aufgeteilte Nachricht wurde vollständig von einem Quellknoten (Computer) abgesandt und anschließend am Zielknoten (Computer) wieder zusammengesetzt. Dabei suchte sich jedes Paket seinen eigenen Weg durch das Netzwerk. Das ARPANET war also bereits ein früher Startschuß für das bis heute anhaltende explosionsartige Wachstum des Internet. Der erste Knoten wurde noch im Herbst 1969 in der Universität von Los Angeles installiert. Es folgten 3 weitere Universitäten, so daß Ende 1969 insgesamt 4 Knoten bestanden. Weil das Netz wuchs, wurde erkannt, daß die bis dahin gewählten Protokolle nicht mehr für den Betrieb geeignet waren. Deshalb entwickelte man das TCP/IP-Protokoll, das 1982 zum Standard im Internet wurde. Schließlich kam es 1991 durch die Entwicklung des Internet-Dienstes „World Wide Web“- ein graphisch-orientierter Dienst mit benutzerfreundlichem Bedienungskonzept - zu einem weltweiten explosionsartigen Anstieg der an das Internet angeschlossenen Computer. Sehr schnell machte also das im Europäischen Kernforschungsinstitut (CERN) entwickelte „World Wide Web“ (WWW) das Rennen, wozu auch die für die WWW-Anwendungen notwendige Sprache „HTML“ einen erheblichen Beitrag leistete. Vgl. z.B. Befruchtungsphase des Abendlandes

Weil es also durch den Ausgang der Weltkriege, insbesondere des 2. Weltkrieges, zur Festigung der USA als Weltmacht und zu einem kulturellen Retransfer kam, sorgten die nach dem 2. Weltkrieg von den USA „abgeworbenen“ Europäer, wie z.B. der Deutsche Wernher von Braun, für den Beginn der (US-) Raumfahrt. Wissenschaftler und Techniker, später auch Künstler, brachten sich und ihr Können nach Amerika, das deren (Aus-) Wirkungen nach Europa zurückschickte. Aber es waren immer Europäer, vor allem Deutsche, die, von Amerikanern ins Land geholt, auf Europa und die Welt zurückwirkten. Nach dem 2. Weltkrieg hatte der innerkulturelle Transfer also zum ersten Mal seine Richtung um 180° gedreht.

Inseln und die ziemlich menschliche Tendenz zur absoluten Isolierung (Absolute Inseln - absolute Isolierung?)

Raumstation (Wernher von Braun) 
Raumstation, Wernher von Braun

„Lassen wir die einzelnen Raumfahrtkonzepte nochmals Revue passieren, so scheint es nicht ausgeschlossen, daß es der Menschheit in ferner Zukunft gelingen könnte, bis zu den Strenen in den Weiten des Alls vorzudringen. ... Einige Pessimisten haben mit der Planung bewohnbarer Oasen im Universum schon begonnen und denken darüber nach, wie man einen fernen Planeten in eine »Neue Heimat« verwandeln könnte. Die ersten Stützpunkte auf diesem langen Weg werden zunächst Kolonien in der Erdumlaufbahn und später im interplanetaren Raum sein, künstliche Welten auf relativ kleinem Raum mit künstlicher Schwerkraft und künstlicher Atmosphäre - in jeder Hinsicht unabhängig, aber einsam ... Wie werden die Menschen dort leben, wie die soziologischen Probleme bewältigen, wie werden sie damit zurechtkommen, gefangen zu sein in einer Nußschale im All?  Und schlimmer noch: Wie fühlen sich die Passagiere bei Reisen, die in der einem Menschen zugedachten Lebenszeit nicht zu bewältigen sind?  Müssen sie sich nicht wie Sklaven einer späteren Generation vorkommen, benutzt als eine Art Brücke in die Zukunft, die man letztlich nicht mehr braucht und hinter sich abreißen kann?  Es müssen außergewöhnliche Menschen mit außergewöhnlichen Eigenschaften sein, die all das einmal auf sich nehmen wollen. Aber egal wie lange die Reise auch dauert, einmal wird man einen Ort, einen Planeten finden, der unserer Erde ähnlich ist, der zumindest unserer Erde ähnlich gemacht werden könnte - und dann?  Dann stehen die Flüchtlinge vor völlig neuen, noch größeren Herausforderungen. Die Menschen, die auf einem fernen Planeten landen, können nicht damit rechnen, ein gemachtes Bett vorzufinden, einen Planeten, der exakt ihren Bedürfnissen entspricht. Vielleicht ist es dort viel zu kalt oder zu heiß, vielleicht fehlt eine Atmosphäre, oder sie ist dem Menschen nicht zuträglich, vielleicht gibt es dort Wasser nur in Form von Eis. Wollen die Menschen hier leben, so gilt es, dem Planeten eine Kur angedeihen zu lassen, an den Schrauben für Temperatur und Atmosphäre zu drehen, die neue Heimat einer Metamorphose, einem » Terraforming«, zu unterziehen, sie erdähnlich zu machen. Das hat natürlich nur Aussicht auf Erfolg, wenn der Planet die Ressourcen für ein derartiges Unterfangen auch bereithält ... Tatsächlich hat man bereits ganz konkrete Vorstellungen, wie man den Mars für Menschen bewohnbar machen könnte. Nach allem, was wir bisher wissen, scheint sich dieser Planet heute gegenüber jeglichem erdähnlichen Leben feindlich zu verhalten. Seine Atmosphäre ist zu dünn, zu kalt, nicht atembar, und seine Oberfläche ist schutzlos den zerstörerischen Photonen des ultravioletten Sonnenlichts ausgeliefert. Aber Wasser in gefrorener Form scheint es in größerer Menge in den eisigen Polkappen und vermutlich auch in oberflächennahen Schichten zu geben. Und da der Mars zu den terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem gehört, mangelt es auch nicht an jenen Elementen, welche das Leben und der Mensch für ihren Unterhalt benötigen. Was also könnte man unternehmen, um den Mars in einen bewohnbaren Planeten zu verwandeln ?  Experten bei der NASA zerbrechen sich schon seit einiger Zeit darüber die Köpfe. Ihre Pläne sehen vor, zunächst einige Dutzend Milliarden Tonnen des Treibhausgases Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW) in die Marsatmosphäre einzubringen, um so die Temperatur innerhalb von etwa 20 Jahren um 20 Grad Celsius zu erhöhen. Das FCKW müßte man nicht von der Erde herbeitransportieren, es könnte direkt auf dem Mars produziert werden, vorausgesetzt die Elemente Fluor, Chlor und Kohlenstoff sind ausreichend und leicht zugänglich vorhanden. Sollte das nicht der Fall sein, so empfiehlt eine spektakuläre Variante des Konzepts, einen passenden Asteroiden einzufangen und auf den Mars prallen zu lassen, um die Atmosphäre mit den entsprechenden Komponenten anzureichern. Ist die Temperatur nach einer Anwärmphase erst einmal auf minus 35 Grad Celsius gestiegen, so würden in der Folgezeit die Polkappen zu schmelzen beginnen, und das frei werdende Kohlendioxid könnte den Treibhauseffekt weiter ankurbeln. Allerdings befürchten die Wissenschaftler, daß das in den Polkappen gespeicherte Kohlendioxid nicht ausreichen könnte, um den Permafrostboden völlig aufzutauen und das dort vermutete Wasser in flüssiger Form freizusetzen. Um dieses Problem zu lösen, sollten, so die NASA, Bakterien auf dem Mars ausgesetzt werden. Bakterien können bei einem Atmosphärendruck überleben, der zehnmal geringer ist als der auf unserer Erde. Ihre Aufgabe soll es sein, den Stickstoff aus der Planeten-Kruste zu verdauen und ihn in Ammoniak, ein ebenfalls sehr effizientes Treibhausgas, umzuwandeln. Wenn das funktionieren würde, hätte der Mars in kurzer Zeit eine Atmosphäre, die so dicht wäre wie die der Erde. Bei einer mittleren Temperatur von etwa null Grad Celsius würden zumindest die oberen Bodenschichten anfangen aufzutauen. Nach den Vorstellungen der Wissenschaftler könnte dieser Zustand bereits 100 Jahre nach Beginn der ersten Einflußnahme erreicht sein. Zu diesem Zeitpunkt wird der Mars aber noch einer trockenen Wüste ähneln, denn das Wasser ist vornehmlich im Boden gespeichert, und die Atmosphäre ist weder Pflanzen noch Tieren zuträglich. Jetzt muß der Kreislauf des Wassers zwischen Boden und Atmosphäre in Gang gebracht werden. Dazu soll nach den Plänen der NASA eine spiegelnde Platte mit einem Durchmesser von etwa 100 Kilometern im Marsorbit stationiert werden. Dieser Spiegel lenkt Sonnenenergie auf die Marspole, um das Wassereis völlig zum Schmilzen zu bringen. Das Wasser, so glauben die Wissenschaftler, verdampft, steigt in die Atmosphäre auf und verstärkt somit nochmals den Treibhauseffekt. Als Folge davon erhöht sich die Marstemperatur weiter, und der Permafrostboden taut bis hinab zu einer Tiefe von etlichen Dutzend Metern auf. Der in die höheren Schichten der Atmosphäre aufgestiegene Wasserdampf kondensiert, fällt als Regen zu Boden und füllt die Becken und Flußtäler wieder mit Wasser. Was für eine lebensfreundliche Umwelt jetzt noch fehlt, ist Sauerstoff in genügender Menge. Die einzige uns bekannte Möglichkeit, mit der man die Zusammensetzung der Atmosphäre grundlegend verändern kann, ist die Photosynthese von Kohlenhydraten durch Pflanzen. Folglich sieht der letzte Schritt des »Terraforming«-Prozesses vor, den ganzen Planeten mit einer widerstandsfähigen Flora zu besiedeln. Sie produziert aus Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht ausreichende Mengen des lebenswichtigen Sauerstoffs. Aber dieser Prozeß geht sehr langsam voran. Nach Schätzung der Wissenschaftler dürften wohl 100 000 Jahre vergehen, bis die Bewohner des Mars endlich die Sauerstoffmasken abnehmen können. Rückblickend scheint »Terraforming« zwar ein spektakuläres und zeitaufwendiges, aber kein unmögliches Unterfangen zu sein, um einen Planeten den Bedürfnissen seiner Eroberer anzupassen. Sollte es die Menschheit jemals wagen, dieses Experiment an einem unserer nächsten Planeten auszuprobieren, so könnte das dabei gewonnene Know-how als eine Art »Kochrezept« für die Weltraumpioniere der fernen Zukunft dienen.“ (Harald Lesch, Big Bang, zweiter Akt, 2003, S. 373-378). Vieles spricht auch deswegen dafür, weil der Menschen zum Isolierungsverhalten neigen:

Absolute Inseln - absolute Isolierung? Bild


Absolute Inseln, atmosphärische Inseln, anthropogene Inseln

Was unsere Raumstationen (kulturell) angeht, kann von Autonomie oder vollendeter Isolation „erst die Rede sein, wenn es eine unabhängige Bordsemantik oder eine endogene „Raum-Religion“ (Neu-Religion) gäbe. Dies wäre der Fall, wenn bordeigene wissenschaftliche Fakultäten eigenständige Forschungsprogramme entwürfen oder wenn orbitale Film- und Musikstudios von der Erde unabhängige Kunst- und Unterhaltungssendungen entwickelten. Bei ausgedehnten Aufenthalten könnten unter den Crew-Mitgliedern spontane Religionen und metaphysische Schulen auftreten. In sprachlicher Hinsicht wären durch die Dauerschwerelosigkeit der Zunge Lautverschiebungen (Vgl. Sprachgeschichte) wahrscheinlich, die zu unbekannten Dialekten, vielleicht sogar zu eigenwertigen Lallsprachen und einer neuen Lyrik führen, rezitiert von schwebenden, in trunkenen Konsonanten entgleitenden Zungen. Solange dergleichen nicht eintritt, bleiben die bisherigen und künftigen Weltall-Insulaner mit ihrem fernen Ahnherrn, dem Imitator Robinson Crusoe, vergleichbar, weil sie wie er in kultureller Hinsicht exklusiv aus dem Arsenal mitgebrachter Sinn-Muster schöpfen. Unnötig zu sagen, daß die konventionellen Astronauten weit davon entfernt sind, das reine Bewußtsein ihrer Insel zu sein. - Die Implantation eines Lebensversorgungssystem in das Weltraum-Vakuum ist anthropologisch informativ, weil es den Ernstfall für konstruktivistisches Verhalten auslöst. Mit ihm werden das Denken und Operieren in der Äußerlichkeit bis zum kleinsten Detail verbindlich. Auf üblichen Baustellen haben die Konstrukteure ihre »Lebenswelt« im Rücken und dürfen eine tragende Umwelt voraussetzen. Bei der Raum-Baustelle fällt dieser ontologische Komfort beiseite. Um dort eine Aufenthaltsmöglichkeit einzuräumen, muß eine minimale» Lebenswelt« in die-Nicht-Lebenswelt implantiert werden. Somit wird das übliche Verhältnis zwischen dem Tragenden und dem Getragenen, dem Impliziten und dem Expliziten, dem Leben und den Formen umgewälzt. Das Inselbauen ist die Umkehrung des Wohnens: Es handelt sich nicht mehr darum, ein Gebäude in eine Umwelt zu stellen, sondern darum, eine Umwelt im Gebäude zu installieren. Bei der Architektur im Vakuum ist das Lebenserhaltende ein integrales Implantat ins Lebenswidrige. Diese Situation läßt sich mit dem Ausdruck Umwelt-Umkehrung wiedergeben. Während in der natürlichen Situation die Umwelt das Umgebende und die Menschen die Umgebenen sind, tritt beim Bau der absoluten Insel die Lage ein, daß die Menschen die Umgebung, in der sie sich später aufhalten werden, selber entwerfen und einrichten. Das heißt geradezu: die Umgebung umgeben, das Umgreifende umgreifen, das Tragende tragen. Die Umwelt-Umkehrung exekutiert das technische Ernstmachen mit der hermeneutischen Devise: Ergreifen, was uns ergreift. Folglich sind Lebenswelt-Implantate ins Vakuum keine »Mikrokosmen«, sofern die klassische Mikrokosmos-Idee untechnisch die Wiederholung der Großen Welt in der Kleinen behauptete. Sie implizierte, daß eine unerforschliche Ganzheit sich in einer anderen spiegelt. Jetzt geht es darum, ein erforschtes Environment technisch nachzustellen, um es realen Bewohnern zum Aufenthalt anzubieten. Vor diesem Hintergrund wird klar, in welchem Sinn die bewohnte Insel als Weltmodell verstanden werden kann. Vom Vorliegen einer hinreichend vollständigen Welt darf die Rede sein, sobald Minimalbedingungen der Lebensversorgung erfüllt sind. Life support bedeutet genau dies: die Liste der Bedingungen abarbeiten, unter denen eine Humanlebenswelt als absolute Insel temporär betriebsfähig gehalten werden kann. (Von Fortpflanzung an Bord und der Entwicklung einer Sondertradition von Raumfahrerkultur ist bis auf weiteres nicht die Rede.) Von solchen lebensermöglichenden Systemen bilden die Spezialanzüge für Raumspaziergänge eine reduzierte Version. ... Durch die Umformung der »Lebenswelt« in das Lebenserhaltungssystem wird sichtbar, was Explikation (Sloterdijk) bedeutet, sobald sie auf den ökologischen Hintergrund angewendet wird. Wie sonst nur der Terror - der uns neben der Raumfahrt durch das 21. Jahrhundert begleiten wird - fordert das Vakuum das genaue Buchstabieren des Alphabets, in dem das Implizite verfaßt war. Die Raumfahrt kommt in dieser Hinsicht einer ontologischen Alphabetisierung gleich: Nach ihr können und müssen die Elemente des In-der-Welt-Seins (In-der-Welt-Sein) förmlich angeschrieben werden. Das In-der-Welt-Sein an Bord wird neu gefaßt als Aufenthalt in einer Lebensweltprothese - wobei die Prothetisierbarkeit der »Lebenswelt« selbst das eigentliche Abenteuer der Raumfahrt bzw. des Stationenbaus darstellt. In Analogie zu dem biotopisch-ökologischen Großprojekt Biosphäre 2, das seit 1991 in der Wüste von Arizona mit wechselhaftem Erfolg durchgeführt wird, könnte man die menschliche Situation im Raumschiff unter dem Ausdruck In-der-Welt-Sein 2 resümieren. ... Die Raumfahrt ist unter dem philosophischen Gesichtspunkt gesehen die mit weitem Abstand wichtigste Unternehmung der Moderne, weil sie wie ein allgemein relevantes Experiment über die Immanenz zur Darstellung bringt, was das Zusammensein von jemandem mit jemandem und etwas in einem Gemeinsamen bedeutet.“ (Peter Sloterdijk, Sphären III - Schäume, 2004, S. 330-333Sloterdijk). Es bleibt also festzuhalten, daß die erste absolute Insel eine absolut von der Erde losgelöste Sphäre (ob als raumstationäre Kapsel oder als NeoglobusNeoglobus) sein muß, bevor sie auch als eine absolut andere Kultur (eine Neu-KulturNeu-Kultur) gelten kann.

ISS

Das bis heute größte und kostspieligste zivile Projekt der Raumfahrtgeschichte ist die seit 1998 im Aufbau befindliche, ab 2000 ständig bewohnte ISS (International Space Station). Ihre Fertigstellung wird bis mindestens 2010 dauern, danach soll sie bis 2016 noch weiter betrieben werden. Mit der Ankunft der 19. Langzeitbesatzung im Juli 2009 sollen erstmals sechs (statt bisher drei) Besatzungsmitglieder dauerhaft auf der ISS arbeiten können, weil dann mehr Schlaf- und Wohnmöglichkeiten sowie zwei Raumschiffe für eine eventuelle Evakuierung der Station zur Verfügung stehen werden. Die ISS wird dann 455 t wiegen. Nach einer Verzögerung von mehreren Jahren wurde am 7. Juli 2008 das europäische Weltraumlabor „Columbus“ an Bord der US-Raumfähre Atlantis zur ISS gestartet. Nach zweitägigem Flug dockte der Space Shuttle mit seiner siebenköpfigen Crew an der ISS an. Das fast 13 t schwere Labor wurde von einem Roboterarm aus der Atlantis gehoben, an seinen Platz an der ISS transportiert und von zwei NASA-Astronauten in einem rund achtstündigen Außeneinsatz mit der ISS verbunden. Ursprünglich war der deutsche ESA-Astronaut Hans Schlegel für diesen Einsatz vorgesehen, der aber wegen eines kurzzeitigen gesundheitlichen Problems in der ISS bleiben mußte. Erst einen Tag später wurde das Labor von Schlegel und seinem ESA-Kollegen Leopold Eyharts betreten, um das Strom- und Wassersystem hochzufahren.

Was die abendländische Kultur selbst betrifft, so wird die jetzige Phase (Phase (22-24)), die gerade erst begonnen hat, nach ihrer Vollendung auch über alle folgenden Phasen regieren, weil es nach dem erreichten Cäsarismus oder Globalismus keine kulturelle Form mehr geben wird, auch keine kulturell-zivilisatorischen Formen, sondern nur noch rein zivilisatorische Formen, also kulturelle „Formlosigkeiten“. Nach der endgültigen Cäsarismus-Verfassung (am Ende dieser Phase, also frühestens gegen Ende des 21., spätestens gegen Ende des 23. Jahrhunderts!Neu-Religion) wird die ebenfalls endgültige Zweit-Religiosität (Zweitreligiosität) herrschen, weil der wieder dominant gewordene „Glaube“ (Glaube) eine auf die eigene kulturelle Tradition aufbauende „Neu-Religion“ (Neu-Religion) begründet haben wird. Die Frage, ob nebenbei auch noch eine „Neu-Kultur“ (Neu-Kultur) aus einem befruchteten Ei geschlüpft sein wird, um sich danach auch einzunisten, wird dann beantwortet werden können, und zwar von denjenigen, die „Doppelzeichen“ auch als solche deuten können. Zukunft
Raumkapsel
Nomaden und Seßhafte
Auch wenn es unter Umständen noch lange dauern wird, bis die Menschheit ein neues Zuhause gefunden haben wird, so wird aber doch der Weg über die zwei grundsätzlichen Möglichkeiten beschritten werden müssen, wenn die Menschheit nicht (zu) früh aussterben will. (Neue Heimat). Wenn doch, dann wäre es nicht nur definitiv zu früh, sondern eine Dummheit, der selbst die frühesten Menschen nicht erlegen gewesen wären, wenn sie bereits die geistigen und vor allem die technischen Möglichkeiten dazu gehabt hätten, auch im Universum nomadisierend nach Seßhaftigkeit zu suchen.
Wohin?
NACH OBEN!
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© Hubert Brune, 2001 ff. (zuletzt aktualisiert: 2014).