(ah/as) - Der 20. Juli ist der internationale Weltraumforschungstag. Warum? Weil an diesem Tag im Jahre 1969 die ersten Menschen den Mond betraten und im Jahre 1976 die erste erfolgreiche Landung einer Sonde auf dem Mars gelang. Doch wie gut kennen Sie den Weltraum? Wissen Sie zum Beispiel, wie das Leben eines Sterns abläuft? Oder wo der höchste Vulkan unseres Sonnensystems steht? Wir verraten Ihnen spannende Fakten über das All.
Der Weltraum birgt auch heute noch unendlich viele Geheimnisse, von denen Forscher erst einen Bruchteil entschlüsselt haben. Auch wenn es wenig sein mag, das sie bisher verstehen - für Laien ist bereits das oft kaum nachvollziehbar.
Die Grundlagen sind jedoch gar nicht so komplex, wie man meinen mag. Auf den folgenden Seiten entführen wir Sie in die aufregende Welt der Astronomie. Sie erfahren, wie lange die Sonne noch zu leben hat, ob es erdähnliche Planeten im Universum gibt und vieles mehr.
Der Mond: Unser treuer Begleiter
Der Mond fesselt uns Erdenbewohner seit Menschengedenken. Er ist der erdnächste Himmelskörper und paradoxerweise das hellste Objekt am Nachthimmel, obwohl er selber gar kein Licht produziert. Er reflektiert das Sonnenlicht und nur aufgrund seiner Nähe zu unserem Planeten erscheint er viel heller als alles andere.
Die erste Mondsonde namens "Luna 1" flog im Januar 1959 am Erdtrabanten vorbei. Die ersten Bilder von der Mondrückseite schoss im Oktober 1959 die Sonde "Luna 3". Besonders bekannt ist das Apollo-Programm der USA. Der grösste Erfolg war die Mission "Apollo 11", bei der Neil Armstrong und Buzz Aldrin am 20. Juli 1969 als erste Menschen den Mond betraten.
Der Mars: Eine rote Steinwüste mit Superlativ
Sieben Jahre später, am 20. Juli 1976, gelang ein weiterer Meilenstein: Die Raumsonde "Viking 1" landete auf dem Mars und sandte erstmals Bilder von der roten Steinwüste des Planeten zur Erde. Eine dieser Aufnahmen ist hier zu sehen.
Der Mars gehört zusammen mit den Planeten Merkur, Venus und natürlich der Erde selber zu den erdähnlichen Planeten. Sie zeichnen sich durch einen Schalenaufbau aus und bestehen fast komplett aus festen Bestandteilen.
Die rote Färbung des Mars rührt vom hohen Eisenoxidgehalt in seinem Boden her. Die Oberfläche wurde durch Vulkane, Stürme und Meteoriteneinschläge geformt. Auf dem Roten Planeten befindet sich der bislang grösste bekannte Vulkan unseres Sonnensystems: Der Olympus Mons ist 25 Kilometer hoch und fast 600 Kilometer breit.
Unser Sonnensystem: Ein Mobile mit acht Planeten
Neben den vier erdähnlichen Planeten gibt es noch vier weitere Planeten in unserem Sonnensystem, die aus verflüssigtem Gas bestehen und weiter von der Sonne entfernt sind: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Auf dieser Illustration sind alle acht Planeten zu sehen.
Der leuchtende Ball ganz rechts stellt die Sonne dar, die übrigens mehr als 99,8 Prozent der Masse unseres gesamten Sonnensystems ausmacht. Auf dem Bild folgen von rechts nach links: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
Pluto wurde lange Zeit zu den Planeten gerechnet, wurde 2006 jedoch zu einem sogenannten Zwergplaneten degradiert.
Laut neuer Definition ist ein Planet ein Körper unseres Sonnensystems, der sich auf einer Umlaufbahn um die Sonne bewegt und genügend Masse hat, um von seiner eigenen Schwerkraft in eine runde Form gepresst zu werden. Ausserdem muss er alle anderen Objekte in seiner Umlaufbahn "aus dem Weg geräumt" haben. Dieser letzte Punkt trifft auf Pluto nicht zu, der Teil des sogenannten Kuiper-Gürtels ist, einem Gürtel von Objekten jenseits der Neptunbahn.
So entstand das Sonnensystem
Doch wie entstand das Sonnensystem? Vereinfacht dargestellt lief das vermutlich so ab: Eine riesige Urwolke aus Gas und Staub waberte durchs All. In ihr herrschte ein Gleichgewicht aus nach aussen gerichtetem Strahlungsdruck und nach innen gerichteter Gravitationskraft.
Vor rund 4,5 Milliarden Jahren störte eine nahe Supernova-Explosion (Explosion eines massereichen Sterns) dieses Gleichgewicht - die Wolke fiel an dieser Stelle in sich zusammen. Dadurch begann sie zu rotieren und wurde durch die Zentrifugalkraft zu einer Scheibe abgeflacht. Der Löwenanteil der Materie stürzte ins Zentrum der Scheibe, wo sie sich zur Sonne verdichtete.
Schliesslich "entzündete" sich die Sonne - die Verschmelzung von Wasserstoff- zu Heliumkernen begann. Parallel dazu entstanden um die Sonne herum die Planeten, Kometen und Asteroiden. Die Illustration oben zeigt die Entstehung eines Sonnensystems ähnlich dem unseren.
Eine leuchtende Sternenkinderstube
Die Sonne ist nichts anderes als ein recht gewöhnlicher Stern. Sterne sind riesige rotierende Bälle aus heissem, leuchtendem Gas, die - wie auf dem letzten Bild für die Sonne beschrieben - in Nebeln entstehen.
Auf dieser faszinierenden Aufnahme ist das Zentrum des Carina-Nebels zu sehen, eines solchen Sternentstehungsgebietes in unserer Galaxie. Das Bild besteht aus 48 Einzelbildern, die das Weltraumteleskop Hubble geschossen hat.
In ihrem Kern produzieren Sterne durch Kernfusion Energie: In Sternen wie der Sonne wird Wasserstoff zu Helium umgewandelt.
Braune Zwerge: "Verhinderte" Sterne
Der Lebenszyklus eines Sterns ist abhängig von seiner Masse. Sterne mit weniger als acht Prozent der Sonnenmasse nennt man Braune Zwerge (engl.: "Brown Dwarf"). Die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium ist hier nicht möglich, weil Druck und Temperatur zu gering sind.
Dafür fusioniert Deuterium, das aber recht bald aufgebracht ist. So kühlen die Braunen Zwerge bald ab und am Ende bleibt ein kalter Materieklumpen.
Diese Illustration zeigt die Relation eines Braunen Zwerges verglichen mit der Erde ("Earth"), dem Planeten Jupiter, einem massearmen Stern, der kleiner als die Sonne ist ("Low Mass Star") und der Sonne ("Sun").
Rote Riesen: Aufgeblähte Sternenopas
Irgendwann ist auch in grösseren Sternen aller Wasserstoff zu Helium umgewandelt. Sonnenähnliche Sterne werden daraufhin zu sogenannten Roten Riesen. Das Helium wird im nächsten Schritt zu Kohlenstoff umgewandelt. Abhängig von der Masse des Sterns werden nach und nach immer schwerere Elemente "ausgebrütet". Endgültig Schluss ist bei extrem massereichen Sternen, wenn der Kern aus Eisen besteht.
Unsere Sonne ist recht massearm, deshalb geht bei ihr die Reaktionskette nur so lange, bis der Kern aus Kohlenstoff und Sauerstoff besteht. Aktuell hat die Sonne die Hälfte ihres Lebens hinter sich.
Im Stadium eines Roten Riesen wird der Kern heisser und heisser, der Stern dehnt sich dabei aus. Der Rote Riese kann sich nun bis auf das 100-Fache seiner ursprünglichen Grösse aufblähen.
Weisse Zwerge: Superheisse Überreste
Im nächsten Schritt stösst der Stern seine Gashülle ab und kollabiert zu einem sogenannten Weissen Zwerg. Die Gashülle kann noch bis zu 10.000 Jahre weiter leuchten.
Der Weisse Zwerg ist extrem heiss - meist um die 100.000 °C. Da der Weisse Zwerg aber keinen Kernbrennstoff mehr besitzt, kühlt er in der Folge langsam ab.
Auf dieser Illustration sind die zwei Weissen Zwerge J0806 abgebildet, die in ungefähr 1.600 Lichtjahren Entfernung von der Erde umeinander kreisen. Astronomen glauben, dass sie irgendwann einmal verschmelzen werden.
Neutronensterne: Kompakte Winzlinge
Ein Weisser Zwerg kann nicht mehr als 1,4 Sonnenmassen besitzen. Wenn ausgebrannte Sterne mehr Masse haben, kollabieren sie zu Neutronensternen oder Schwarzen Löchern. Das passiert bei sogenannten Überriesen.
Hat ein Stern mehr als die 8-fache Sonnenmasse, bläht er sich während der Verbrennung von Kohlen- und Sauerstoff zu schwereren Elementen zu solch einem Überriesen auf. Das gipfelt in einer enormen Explosion, der sogenannten Supernova.
Zurück bleibt ein Neutronenstern, ein sehr kompaktes Gebilde mit extrem hoher Dichte und nur ungefähr 20 Kilometern Durchmesser. Auf dieser Illustration ist eine Supernova dargestellt, die von einer Gas- und Staubwolke umhüllt ist.
Schwarze Löcher: Unergründliche Lichtfallen
Sterbende Überriesen werden aber ab einer Restmasse von über zwei Sonnenmassen nicht zu Neutronensternen, sondern zu Schwarzen Löchern.
Diese mysteriösen Objekte strahlen kein Licht aus - kaum vorstellbar, da sie ja aus den hellsten Objekten des Universums entstehen. Doch der Kern ist eine Lichtfalle: Er hat eine so grosse Schwerkraft, dass nicht mal Licht entwischen kann.
Überhaupt stecken Schwarze Löcher voller Rätsel: Die Gesetze der Physik versagen in ihrem Inneren und dort drinnen verändert die Gravitation Raum und Zeit.
Die Milchstrasse: Unsere Heimatgalaxie
Die Anzahl der Sterne im Universum ist nicht fassbar - ebensowenig die Anzahl der Galaxien, die man sich als riesige Ansammlungen von Sternen samt ihrer Planetensysteme vorstellen kann. Allein in unserer Galaxie, der Milchstrasse (auch Galaxis genannt), existieren wohl mehrere hundert Milliarden Sterne.
Es gibt verschiedene Galaxiearten. Die Milchstrasse ist eine Balkenspiralgalaxie. Sie besitzt in der Mitte einen langen Balken (im Bild gelb eingefärbt). Von ihm gehen mehrere Spiralarme aus. Die zwei Hauptarme Scutum-Centaurus und Perseus entspringen an den Enden des Balken, zwei kleinere Arme (Norma und Sagittarius) befinden sich zwischen den Hauptarmen.
Unser Sonnensystem ist am Rande der Milchstrasse zu finden, in der Nähe des kleinen Nebenarms Orion, der zwischen dem Sagittarius- und dem Perseus-Arm liegt.
Die Milchstrasse wird explodieren
Galaxien können zusammenstossen - ein spektakuläreres Ereignis gibt es im Universum nicht. Viele neue Sterne entstehen bei diesem Feuerwerk.
Auch unserer Galaxie wird dieses Schicksal blühen, allerdings erst in voraussichtlich vier Milliarden Jahren. Dann werden die Milchstrasse und die benachbarte Andromeda-Galaxie zu einer grossen elliptischen Galaxie verschmelzen. Dieses Bild ist eine Simulation des vorhergesagten Mega-Crashs.
Unser Sonnensystem wird dann wahrscheinlich einen ganz anderen Platz noch weiter am Rand der neuen Galaxie einnehmen.
Eine Rose im All
Die Kollision zweier Galaxien kann geradezu künstlerisch wirken: Diese hier sieht aus wie eine Rose.
Das Galaxienpaar heisst Arp 273. Es ist 300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und befindet sich im Sternbild Andromeda.
Um diese spektakuläre Aufnahme der Galaxienrose zu erzeugen, wurden mehrere Bilder des Weltraumteleskops Hubble zusammengefügt.
Galaxienhaufen: Keiner ist gern alleine
Galaxien sind generell keine Einzelgänger. Sie treten oft als Galaxienhaufen auf. Bis zu einigen tausend Galaxien können in so einem Haufen beieinander liegen.
Das Bild zeigt das Galaxientrio Arp 274 in 400 Millionen Lichtjahren Entfernung zur Erde, das sich im Sternbild Jungfrau befindet.
Zwei der Galaxien produzieren zur Zeit zahlreiche neue Sterne - die Zentren dieser Entstehung sind als helle blaue Knoten zu sehen.
Exoplaneten: Gibt es Leben im All?
Unendlicher Weltraum mit unendlich vielen Galaxien die wiederum unendlich viele Sterne beinhalten. Das bedeutet auch: Es gibt vermutlich unendlich viele Planetensysteme mit unendlich vielen Planeten.
Nicht unwahrscheinlich, dass es auf einem dieser Planeten Leben gibt. Deshalb ist die Suche nach Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems auch ein besonders spannendes Forschungsvorhaben. Solche Planeten werden extrasolare Planeten oder auch Exoplaneten genannt.
Bisher haben Astronomen 777 Exoplaneten erfasst - die Suche nach einer zweite Erde geht in eine heisse Phase ...
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