Wie Sterne entstehen

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jens
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Wie Sterne entstehen

Beitrag von jens »

Zusammenfassung:
Seitdem unser Universum im Urknall vor 15 Milliarden Jahren entstanden ist, bilden sich ständig neue Sterne. Wie Sterne wie unsere Sonne entstehen, ist weitgehend noch ein Rätsel. Man vermutet, dass sich unvorstellbar große Molekülwolken aus Staubteilchen in den Tiefen des Alls zusammenballen und verklumpen. Wie dieser Prozess abläuft und welche Kräfte dazu nötig sind, untersuchen die Radioastronomen. Die Forscher der Universität Köln haben auf dem Görnergrat in der Schweiz, in der Nähe von Zermatt, eine Forschungsstation. Dort suchen sie mit gewaltigen Radioteleskopen nach Hinweisen auf den rätselhaften Prozess der Sternentstehung.
Die Sonne hat mittlerweile fast die Hälfte ihres Lebensalters erreicht. Viereinhalb Milliarden Jahre ist sie jetzt alt. Kurz vor ihrem Ende, in ungefähr fünf Milliarden Jahren, wird sie sich soweit aufgebläht haben, dass ihre äußeren Schichten die Erde erreichen. In einer gigantischen Explosion wird die Sonne dann zu Gas und Staub werden und so vielleicht die Grundlage für einen neuen Stern mit Planeten wie unsere Erde schaffen.
Von Zermatt aus fährt die Bahn auf 3100 Meter hoch zum Görnergrat.
Hier in den Schweizer Alpen, gegenüber dem weltberühmten Matterhorn, liegt nicht nur ein bekanntes Skigebiet, hier versuchen Forscher herauszufinden, wie Sterne entstehen.
Wind und Wetter trotzt auf dem Görnergrat Europas höchstes Hotel. In seinen Türmen befinden sich seit den dreißiger Jahren auch zwei Forschungsstationen. In einem ist das Observatorium des ersten physikalischen Instituts der Universität Köln untergebracht. Mit ihrem Drei-Meter-Radioteleskop tasten die Wissenschaftler den Himmel ab. Sie interessieren sich besonders für junge Sterne und Sterngeburten.
Die Erforschung der Prozesse der Sternentstehung gleicht einem Puzzle. Viele Forschungseinrichtungen sind weltweit daran beteiligt. Mit unterschiedlichen Technologien und Geräten ist man den Sterngeburten auf der Spur.
Dr. Robert Simon:
"Wir arbeiten mit einem Radioteleskop, was Radiowellen empfängt, verstärkt und dann auf eine gewisse Art und Weise sichtbar macht für uns. Denn das Licht, das wir messen können, kann man mit bloßem Auge nicht sehen. Das ist schon der große Unterschied zu optischen Teleskopen, das ist kein Fernrohr, durch das wir hindurchsehen. Wir müssen die Signale, die wir empfangen über aufwendige Messtechnik und Elektronik sichtbar machen für uns."
Die von jungen Sternen ausgesandte schwache Strahlung ist oft hunderte, ja Tausende Jahre lang unterwegs. Sie kann kurz bevor sie die Erde erreicht durch die Erdatmosphäre geschluckt und neutralisiert werden. Daher ist es sehr wichtig diese Signale in großen Höhen wie auf den Alpengipfeln aufzufangen. Hier oben über einem Teil der Erdatmosphäre gibt es deutlich weniger störenden Wasserdampf. Und so ist die Signalausbeute beträchtlich ergiebiger als auf dem Erdboden.
Die Forschergruppe der Universität Köln hat sich das Sternbild Orion vorgenommen, um darin die Geburt und frühe Entwicklung von Sternen zu beobachten. Dieses 1400 Lichtjahre von uns entfernte Sternbild ist die bisher berühmteste Geburtsstätte von Sternen. Diese faszinierende Farbspektakel im Orion liefern gigantische Gaswolken, die durch heiße Sterne zum Leuchten gebracht werden. Der eigentliche Stoff aus dem die Sterne entstehen, liegt aber meist verborgen im Dunkel.
Dr. Robert Simon:
"Zunächst brauchen sie eine Molekülwolke, das ist eine Ansammlung von Gas und Staub, die zwischen den Sternen liegt und zunächst sehr dunkel und kalt ist."
Das dunkle Weltall zwischen den Sternen ist nicht leer, sondern voller kosmischer Molekülwolken. Diese sind wie die Nebel im Orion-Sternbild einige Milliarden Kilometer groß. In den Wolken finden die Wissenschaftler den Wasserstoff, der beim Urknall entstand, sowie Gas und Staub. Diese feinen Reste erloschener Sterne sind der Rohstoff der nächsten Sterngeneration. Die Forschungen und Analysen der modernen Astronomie zeigen: Sternentstehung ist ein sich wiederholender, gigantischer kosmischer Kreislauf. Die Sterngeburten im Orionnebel untersuchen die Wissenschaftler mit punktuellen Messungen ihres Radioteleskops. Dabei erhalten sie einzelne Spektren, die sie zu größeren Rastern zusammensetzen. Nach der Farbcodierung erhält man eine Karte des gesamten untersuchten Gebietes. Diese Messungen erlauben den Forschern Rückschlüsse auf bestimmte physikalische Bedingungen in diesem Gebiet.
Dr. Robert Simon:
"Die Daten werden durch Messerelektronik verstärkt, Frequenzweise aufgesplittert. Was wir bekommen, ist ein so genanntes Spektrum, was uns Informationen über viele Dinge liefern kann. Zum Beispiel über die Geschwindigkeit der Objekte, die wir beobachten, relativ zu uns. Oder eben auch, was wir später analysieren und weiterverfolgen wollen, Sachen wie Dichten, Temperaturen, Häufigkeiten von Molekülen in diesen so genannten Molekülwolken, wo Sterne entstehen."
Mit einer Computeranimation haben britische Wissenschaftler den Ablauf einer Sterngeburt in einer Molekülwolke visualisiert.
Es beginnt eine Art kosmischer Tanz. Der riesige Gasnebel hat sich durch die eigene Schwerkraft zusammengezogen und fängt an sich zu drehen. Die Masse in der Wolke verteilt sich, wirbelt herum und verdichtet sich an manchen Stellen. Der Tanz wird intensiver und schließlich klumpt sich die Materie zu Sternen zusammen.
Einige Materiebrocken oder dichte Gase werden auch wieder herausgeschleudert aus den Massezentren. Manche Sterne haben Staubscheiben um sich herum, aus denen später Planeten entstehen können.
Wenn extrem hohe Dichten und Temperaturen im Inneren einer Kugel erreicht sind verschmelzen dort die Wasserstoffatome miteinander. Energieblitze entzünden das Innere der Kugel. Eine Sonne ist geboren.
Noch sind einige Schritte dieser kosmischen Prozesse nicht ganz verstanden. Neue Technologien sollen weitere Aufklärung bringen.
Dr. Robert Simon:
"Wir hier auf dem Görnergrat decken einen ganz bestimmten Teil des elektromagnetischen Spektrums ab und zwar relativ lange Wellenlängen im Radiobereich. Es ist aber wünschenswert, zu immer kürzeren Wellenlängen vorzustoßen, weil das technologisch und auch wissenschaftlich Neuland ist. Was man dazu machen muss, ist allerdings einen großen Teil der Atmosphäre und wenn es geht vielleicht sogar die ganze Atmosphäre unter sich zu lassen. Das kann man mit Satellitenprojekten zum Beispiel erreichen. Ein Zwischenschritt dafür wäre, mit einem Flugzeug zum Beispiel auf großen Höhen zu fliegen und somit einen Teil der Atmosphäre unter sich zu lassen. Das ist auch geplant, wird in sehr naher Zukunft tatsächlich stattfinden, und zwar mit dem Flugzeugprojekt SOFIA. Das ist ein umgebauter Jumbo-Jet, der eine Luke hat aus dem ein Radioteleskop, ein Infrarot-Teleskop raus sehen wird. Das Flugzeug wird auf relativ großer Höhe, in circa 11 Kilometer Höhe fliegen, auf bestimmten Routen, und dort bestimmte astronomische Programme messen. Und Ziel des Projektes ist zu diesen kürzeren Wellenlängen vorzustoßen und dort andere Moleküle beziehungsweise auch andere Umgebungen in diesen Molekülwolken studieren zu können."
Die bunten Gasnebel und dunklen Molekülwolken bergen noch viele Geheimnisse. Aber die Beobachtung des kosmischen Kreislaufs der Sterngeburten verbindet physikalische mit poetischen Einsichten: Wie die Menschen so entstehen auch die Sterne aus Staub - und werden wieder zu Staub.
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