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Das faszinierende Universum

Seit Urzeiten beschäftigt die Frage die Menschen, wenn sie die Sterne am Nachthimmel betrachten: Was sind die Sterne? Die Sterne sind große, heiße und hell leuchtende Gaskugeln wie unsere Sonne. Die Sterne sind also andere sehr weit entfernte Sonnen! Aber man mag sich fragen: Wenn die Sterne wirklich andere Sonnen sind, warum sind sie denn so klein wie Lichtpunkte? Nun, weil sie Billionen und Billionen von Kilometern entfernt liegen, erscheinen sie punktförmig. Man nennt die selbstleuchtenden sonnenähnlichen Sterne oft "Fixsterne", weil sie am Nachthimmel scheinbar unbeweglich sind.

Unsere Sonne ist also auch ein Stern, im Vergleich mit den anderen Sternen ein ganz gewöhnlicher Stern. Der nächste Stern, der unserem Sonnensystem am nächsten liegt, ist ein lichtschwaches Sternchen namens Proxima Centauri.


Proxima Centauri, 4,3 Lichtjahre entfernt

Proxima Centauri kann man mit bloßem Auge nicht sehen. Er ist 4, 28 Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein Lichtjahr ist diejenige Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurückliegt, das sind 9, 46 Billionen km - 9 470 000 000 000 km. (Licht legt jede Sekunde über 300 000 Kilometer zurück). Also ist Proxima Centauri

4,28 mal 9,46 Billionen km = 40 5316 000 000 000 km

von der Erde entfernt. Eine unvorstellbar große Entfernung! Stellen wir uns vor: Eine Rakete fliegt mit einer Geschwindigkeit von 100 000 Kilometern pro Stunde (tausend mal schneller als das Auto, das mit 100 Kilometer pro Stunde fährt). Dann braucht die Rakete 46 000 Jahre, um diesen Stern zu erreichen. Die anderen Sterne liegen noch viel weiter entfernt.

Wenn man die Sterne mit Hilfe des Fernrohrs genauer betrachtet, so sieht man, daß sie verschiedene Farben haben. Dies zeigt, dass die Sterne unterschiedliche Oberflächentemperaturen haben. Die heißesten Sterne sind blauweiß und haben Oberflächentemperaturen von über 10 000 °C. Gelbe Sterne wie unsere Sonne sind kühler (6 000 °C), rote sind "nur" 2 000 °C heiß.

Die Sterne haben sehr verschiedene Ausmaße, d.h. sind verschieden groß. Unsere Sonne hat den Durchmesser von 1 400 000 km. Es gibt Sterne, die viel größer als unsere Sonne sind. Arktur, ein Roter Riese, 36 Lichtjahre von der Erde entfernt, ist rund 25mal so groß wie die Sonne. Beteigeuze, der rote Überriese, der ca. 310 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, besitzt den 500fachen Sonnendurchmesser. Der Stern mit dem größten bekannten Durchmesser heißt my Cephei und dürfte über 3000mal so groß wie die Sonne sein. Andererseits gibt es Sterne, die viel kleiner als unsere Sonne sind: Proxima Centauri und Barnards Stern, ein weiterer Sonnennachbar, gehören zu roten Zwergsternen, die nur ein Zehntel des Sonnendurchmessers besitzen.

Noch zehnmal winziger sind die Weißen Zwerge. Ein typischer Weißer Zwerg ist etwa so groß wie die Erde, enthält jedoch so viel Materie wie die Sonne - zusammengepresst auf eine extreme Dichte, die viel größer als beim schwersten Metall ist.

Die Sterne werden zu Figuren zusammengefasst, die man Sternbilder nennt. Leicht erkennt man Dreiecke, Vierecke, oder Sternenketten am Himmel. Dies fiel auch unseren Vorfahren auf, welche diese Sternbilder nach ihren Königen, Helden oder Tieren benannten. Heute sind 88 Sternbilder von den Astronomen anerkannt. Man kann den Ort eines Sterns angeben, indem man sagt, in welchem Sternbild er sich befindet. So steht zum Beispiel Beteigeuze im Orion, Antares im Skorpion und Sirius im Großen Hund. Auch in der Bibel werden die Sternbilder erwähnt:

"der die Himmel ausspannt, er allein, und schreitet auf den Wogen des Meeres, der den Großen Bären gemacht hat, den Orion und das Siebengestirn und die Kammern des Südens, der so große Dinge tut, dass sie nicht zu erforschen sind, und Wundertaten, dass sie nicht zu zählen sind." (Hiob 9,8-10)

Der Große Bär ist das wohl bekannteste Sternbild des nördlichen Himmels. Die sieben hellsten Sterne des Großen Bären bilden den Großen Wagen.


Großer Wagen

Das Siebengestirn ist eine volkstümliche Bezeichnung für den Sternhaufen Plejaden. In diesem Haufen sind sieben Sterne in einer klaren Nacht bereits mit dem bloßen Auge sichtbar. Das Siebengestern liegt ca. 410 Lichtjahre von der Erde entfernt.


Das Siebengestirn

Orion ist ein sehr auffälliges großes Sternbild am Südhimmel. Der Hauptstern des Orions ist Beteigeuze, der rote Überriese. Das wohl bekannteste Objekt im Orion ist der Orion-Nebel, der in einer dunklen Winternacht mit bloßem Auge gesehen werden kann. Seine Entfernung beträgt ungefähr 1500 Lichtjahre.
 

Das Sternbild Orion mit dem schönen Orion-Nebel

Die Sonne, unser Planet Erde, die anderen Planeten und alle Sterne, die man nachts sehen kann, gehören zu einer riesigen Sternenfamilie, die Milchstraßensystem oder einfach Milchstraße heißt. Die Milchstraße enthält Gas, Staub und mehr als 100 Milliarden Sterne. Manche Wissenschaftler schätzen ihre Zahl auf mindestens 200 bis 400 Milliarden. Diese Sterne werden von der Anziehungskraft des Milchstraßensystems zusammengehalten. Das Milchstraßensystem heißt auch die Galaxis oder Galaxie.


Die Galaxie (= Milchstraße)

Von außen betrachtet sieht die Galaxie wie eine große Schallplatte aus. Die meisten Sterne befinden sich in Spiralarmen, die einen dicken Kern umgeben.

Unsere Galaxie hat einen Durchmesser von 100 000 Lichtjahren und eine Dicke von 3000 bis 17 000 Lichtjahren. Selbst mit Lichtgeschwindigkeit dauerte der Flug mit einem Raumschiff für die Durchquerung der Galaxie 100 000 Jahre. Wie viel Kilometer sind das? Unsere Galaxie hat einen Durchmesser von ungefähr einer Trillion (1 000 000 000 000 000 000) Kilometern. Für uns ist es fast unmöglich, solche gewaltigen Entfernungen zu begreifen. Jedoch ist unsere Galaxie nicht das einzige Milchstraßensystem im Universum. Unsere Galaxie wird von zwei kleineren Nachbargalaxien umrundet, die mit bloßem Auge gesehen werden können. Sie heißen die Große Magellansche Wolke, die 170 000 Lichtjahre entfernt ist, und die Kleine Magellansche Wolke, die etwa 30 000 Lichtjahre weiter entfernt liegt. Sie wurden von einem portugiesischen Weltumsegler Ferdinand Magellan entdeckt.


Die Große Magellansche Wolke

Die entfernteste Galaxie, die man mit bloßem Auge noch erkennen kann, ist die berühmte Andromeda-Galaxie M 31, die rund 2,4 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist.


Die Andromeda-Galaxie

Es gibt drei Typen von Galaxien:

Spiralgalaxien. Sie gehören zu den schönsten Objekten des Universums. Sie haben riesige Bogenarme, die von einem Kern ausgehen und in einer Ebene liegen. Unsere Galaxie und die Andromeda-Nebel sowie folgende Galaxie

 gehören zu Spiralgalaxien.

Elliptische Galaxien. Sie sind ganz anders aufgebaut. Sie sind kugelrund oder abgeplattet.


Elliptische Galaxie M87

Irreguläre Galaxien. Sie haben eine unregelmäßige Form:
 

                  
Irreguläre Galaxien: Kleine Magellansche Wolke und NGC4650A

Bis heute hat man mit Hilfe der Teleskope viele Galaxien entdeckt. Im sichtbaren Universum gibt es ungefähr 10 Milliarden Galaxien. Darüber hinaus existieren viele weitere Galaxien außerhalb der Reichweite moderner Teleskope. Man schätzt, daß das Universum 100 Milliarden Galaxien enthält. Jede Galaxie kann aus Hunderten von Milliarden Sternen bestehen.

Die zur Zeit fernste Galaxie liegt 14 Milliarden Lichtjahren entfernt.

Die Galaxien sind im Universum nicht wahllos verteilt, sondern sind in bestimmten Gruppen angeordnet wie Sterne in der Galaxie, ähnlich wie Beeren einer Weintraube. Diese Gruppen heißen Galaxienhaufen. Die Mitglieder der Galaxienhaufen werden durch die Gravitationskraft zusammengehalten. Innerhalb eines Galaxienhaufens sind die Galaxien durchschnittlich ungefähr eine Million Lichtjahren voneinander entfernt. Unsere Milchstraße gehört zur sogenannten Lokalen Gruppe, die rund 20 Galaxien enthält und einen Durchmesser von 3 Millionen Lichtjahren hat.

Es gibt Tausende von Galaxienhaufen, die mehr als 1000 Mitglieder haben. Der nächste von ihnen ist der Virgogalaxienhaufen, der rund 62 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Dieser Galaxienhaufen besteht aus 2500 Galaxien.


Der Virgo-Haufen, ungefähr 50 Millionen Lichtjahre entfernt

Doch damit nicht genug! Die Galaxienhaufen sind ihrerseits wiederum in sogenannten Galaxiensuperhaufen (Kurz: Superhaufen) angeordnet wie Trauben an einem Weinstock. Unser Sonnensystem gehört zum Milchstraßensystem, dieses zur Lokalen Gruppe und diese wiederum zum Virgogalaxienhaufen.

Und dieser Galaxienhaufen bildet das Zentrum des Virgosuperhaufens, der aus mehreren Galaxienhaufen besteht und einen Durchmesser von über 100 Millionen Lichtjahren hat. Der Perseus-Pisces-Pegasus-Superhaufen z.B. besteht aus einer dünnen Kette aus rund 20 Galaxienhaufen, die sich über eine Entfernung von nahezu einer Milliarde ´Lichtjahre erstreckt. Neben diesen Superhaufen hat man mehrere Superhaufen entdeckt. Zwischen den Superhaufen erstrecken sich große Leerräume, in denen kaum Galaxien zu finden sind.

Man hatte im Jahre 1989 eine dreidimensionale Verteilung von insgesamt 15.000 Galaxien aufgestellt und sie auf einer Karte des Kosmos übertragen. Jeder weiße Punkt in dieser Karte stellt keinen Stern, sondern eine Galaxie dar! Auffallend sind neben den großen Galaxienhaufen die blasenförmigen Leerräume. Es gehört zu einem der vielen Geheimnisse der Kosmologie, warum man gerade an den Grenzen zu den Leerräumen die Galaxien findet.

Die Karte ist so aufgebaut, dass unsere Galaxie in der Mitte liegt. Eines hat die Astronomen überrascht: Wie die Speichen eines riesigen Wagenrads weisen Strukturen wie Zeiger auf uns. Sie sind in der Fachliteratur als Finger Gottes bekannt. Wenn Sie sich für die mögliche Deutung dieser seltsamen Super-Struktur interessieren, dann siehe den Artikel "Ist das Universum für den Menschen gemacht?"

Hans-Holger Miebach
hans-holger.miebach@t-online.de