Dr. Hans-Thomas Janka über einen Zoo von explodierenden Super-Sonnen
Der Kreislauf und Austausch der Materie im Kosmos findet u.a. durch explodierende Sonnen statt. Für solche Riesenkatastrophen gibt es mehrere, deutlich unterschiedene Gründe: einen Zoo explodierender Super-Sonnen.
Sonnen einer bestimmten Übergröße, gemessen an unserer Sonne, verlieren am Ende ihres Lebens ihr gravitatives Gleichgewicht. Die einstürzende Materie führt zur Explosion. Ganz andere Verläufe zeigen umeinander kreisende Neutronensterne, die zuletzt in einen gewaltigen Ausbruch verschmelzen. Kosmische Materie, die zu einem Neutronenstern oder zu einem schwarzen Loch zusammenstürzt, erzeugt staunenswerte und gewaltige Wirkung. Explosionen und Einstürze spielen sich – für unser Vorstellungen nicht fassbar – in Bruchteilen von Sekunden ab.
Der Astrophysiker, Dr. Hans-Thomas Janka, Max-Planck-Institut für Astrophysik München Garching, über den Tod von Sternen und den Zoo explodierender Super-Sonnen.
► Sekundentod von Riesensternen (News & Stories, Sendung vom 11.05.2016)
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► Materiebrücken, Sternenstraßen und rasante Zwerggalaxien
Fixsterne sind ein falscher Begriff. Alle Sterne und vor allem die Sternenhaufen und Galaxien befinden sich in permanenter, lebhafter Bewegung. Der Astrophysiker Noam Libeskind ist ein Experte für sogenannte Zwerggalaxien. Solche kleineren Sammlungen von Sternen umgeben z.B. unsere Milchstraße. Von besonderer Schönheit sind am Südhimmel die Große und Kleine Magellansche Wolke. Es gibt aber auch merkwürdige Einzelgänger und Zwerg- Galaxien, die die Milchstraße nicht umrunden, sondern sich von ihr entfernen: z.B. die Zwerggalaxis Leo I, die rasant mit 200km pro Sekunde in Richtung Virgo-Haufen von unserer Galaxie davonzieht. Zwischen der lokalen Gruppe, zu der unsere Milchstraße gehört und dem riesenhaften Virgo-Superhaufen, einer gewaltigen Sammlung von Galaxien, besteht eine Art Materiebrücke, gestützt auf die Gravitation DUNKLER MATERIE, an deren Rand oder „Schelf“ Galaxien gerne siedeln.
Begegnung mit dem Astrophysiker Noam Libeskind, Leibniz Institut für Astrophysik Potsdam.
► Sternenwind und Gammablitz
Wir Bewohner der zivilen Erde können uns einige der extremen und exotischen Zustände im Universum nicht vorstellen. Das gilt z.B. für Überriesen von bis zu 100 Sonnenmassen, die im Krisenfall in Bruchteilen einer Sekunde explodieren und ihre Materie als Sternenwind im Raum verstreuen. Ein anderes Beispiel sind die seltenen, aber kompakten Systeme von zwei Neutronensternen, die einander eng umkreisen. Auch hier kann es zu einer gewaltigen Explosion kommen, oder zur Bildung eines Schwarzen Loches. Überhaupt geben die Gravitationsfallen, denen kein Licht entkommt und die wir Schwarze Löcher nennen, nach wie vor Rätsel auf. Keine Theorie weiß, sagt der Astrophysiker Hans-Thomas Janka, was innerhalb eines Schwarzschild-Radius, nämlich im Schwarzen Loch, tatsächlich geschieht.
Sternenwind gibt es bei allen Sonnen. Vermutlich werden von einem solchen Partikelstrom in Zukunft einmal Raumschiffe mit großen „Segeln“ angetrieben werden. Rasanter als der Sternenwind sind die Gammablitze. Sie sind die energiereichste Erscheinung im Kosmos. Erfolgt ein Gammablitz in der Entfernung von 1.000 Lichtjahren von unserem Sonnensystem, hätte er eine tödliche Wirkung auf uns. Die Annahme ist berechtigt, dass eines der fünf großen Massensterben in der Evolution des Lebens auf der Erde, die alle 300 Millionen Jahre festzustellen sind, auf die Strahlung eines Gammablitzes zurück zu führen ist.
Dr. Hans-Thomas Janka, vom Max Planck Institut für Astrophysik in München-Garching, berichtet.
► Die Raumzeit raschelt
Gravitationswellen lassen den Raum „zittern“. Dies lässt sich auf unserer Erde aber nur in minimalen Größenordnungen messen. Wenn z.B. ein Stern explodiert verändert sich auf einem der Inferometern im Max-Planck-Institut für Gravitationsforschung in Hannover der Messwert um ein Tausendstel eines Atomdurchmessers, und das für einige Tausendstel von Sekunden. Das Auffinden von Gravitationswellen entspricht also in den olympischen Disziplinen der Physik einem Marathon. Dennoch: Die Struktur der Raumzeit verändert sich, obwohl der Raum extrem steif ist.
Gravitationswellen entstehen dort, wo sich große Massen extrem schnell asymmetrisch bewegen: bei der Verschmelzung von Doppelsternen, bei der Kollision von Milchstraßen und bei der Entstehung der Welt. In kurzer Zeit wird die Wissenschaft in der Lage sein, die Gravitationswellen nachzuweisen, so wie sie Einstein vorausgesagt hat.
Prof. Dr. Karsten Danzmann, Max-Planck-Institut für Gravitationsforschung in Hannover, berichtet.
► Neutronensterne
Sterne, die am Ende ihres Lebenszyklus zusammenstürzen, bilden monströse verdichtete (sog. „entartete“) Materie. Die Masse ganzer Sonnen passt auf einen Fußballplatz. Dies sind Denkmäler toter Sterne, die auf fast ewige Zeit gewaltige Gravitation ausüben und im Millisekunden-Rhythmus pulsieren.
► Spielregeln der Natur
Abgeschirmt im Gebirgsmassiv des Gran Sasso im Appenin liegt eine Forschungseinrichtung, in der in umfassender Weise Neutrino-Forschung betrieben werden kann. Diese Einrichtung gestattet es neuerdings, Informationen aus dem Kern der Sonne direkt zu erhalten. Bisher konnte man durch die Oberfläche der Sonne und den Sonnenkörper hindurch nichts von der dort stattfindenden Fusion erfahren. Wir bemerken nur die Auswirkungen, die das Sonnenlicht für die Erde ausmacht.
Die Sonne ist ein relativ kühler Stern, dessen Temperatur im Kern an sich nicht ausreicht, um Kernverschmelzung zu betreiben. Es gehört zu dem Gesetz der Unschärfe in der Natur, dass dennoch genügend Photonen entstehen, die die Sonne zum Leuchten bringen. Dies geschieht dadurch, dass die Elemente tunneln.
100.000 Jahre braucht ein Photon, um aus dem Sonneninneren, wo es entstand, den Sonnenrand zu erreichen. Von dort aus braucht es 8 Minuten bis zur Erde.
Die Neutrinos dagegen, durcheilen den riesenhaften Sonnenkörper in Sekunden und erreichen dann ebenfalls in 8 Minuten die Erde. Von den Milliarden und Millionen Neutrinos pro Sekunde werden in dem Bassin im Gran Sasso etwa 48 pro Tag detektiert. Neutrinos gehören zu den flüchtigsten und bindungsunfreundlichsten Elementarteilchen im Kosmos.
Die Professoren Prof Dr. Stefan Schönert und Prof. Dr. Lothar Oberauer von der Technischen Universität München, Fachbereich Experimentelle Physik und Astroteilchenphysik, berichten von der Arbeit im Untergrundlabor im Gran Sasso und von den Geheimnissen der Sonne.
Der Weltraum auf dctp.tv
Der Weltraum spielt seit jeher eine große Rolle bei dctp.tv. Daher möchten wir Ihnen, falls sie Gefallen an Fragen und Antworten rund um den Kosmos gefunden haben, unsere anderen Themenschleifen aus der Schwerelosigkeit empfehlen:
► Wunder unseres Sonnensystems (7 Filme)
In DIE WUNDER UNSERES SONNENSYSTEMS geht es um die kosmische Heimat des Menschen: um die Sonne, die legendären Saturnringe, die schon Galilei und Kepler faszinierten, das Weltraumwetter, den Saturnmond Titan, den Vulkanplaneten Venus, die Frage nach dem extraterrestrischen Leben und andere Rätsel und Wunder im nahen Kosmos.
Eine Produktion der BBC in Zusammenarbeit mit dctp.tv.
► Kosmos (16 Filme)
16 Filme über galaktischen Kannibalismus, seltenste Objekte am Sternenhimmel, Gravitationsfallen, extrasolare Planeten und warum man im Weltall keine Lesebrille braucht (mit Helge Schneider).
► Die Zukunft der Milchstraßen (12 Filme)
10 000 Geschwistersonnen sind gleichzeitig mit unserem Muttergestirn entstanden. In 250 Mio. Jahren umkreist unsere Sonne einmal das Zentrum der Milchstraße. In jeder der Milliarden Galaxien, die es außer unserer Milchstraße gibt, sind 4 000 intelligente Zivilisationen zu vermuten. Wir sind stärker mit dem Kosmos vernetzt, als wir meinen. Dass wir noch keine Außerirdischen getroffen haben, hängt mit den gigantischen Entfernungen zusammen.