Kleinkörper und kosmische Phänomene

Zu den vielen faszinierenden Erscheinungen im Weltall, mit denen sich die Astronomie heute intensiv beschäftigt, gehören neben den Sternen, Monden und Planeten noch eine Reihe anderer Phänomene: ¬Meteore, Meteoriten, Asteroiden sowie die schon seit Jahrhunderten beobachteten Kometen und die immer noch rätselhaften ¬Quasare und ¬Schwarzen Löcher sind nur einige Beispiele für die Vielfalt des Universums.


Meteore

Manchmal können wir am Himmel für den Bruchteil einer Sekunde einen Lichtstreifen wahrnehmen und uns dann schnell etwas wünschen: Wir haben eine Sternschnuppe gesehen.

In der Wissenschaft heißen die Sternschnuppen Meteore: kleine, feste Körper, die sich zwischen den Planeten bewegen und beim Auftreffen auf den äußeren Bereich unserer Erdatmosphäre heiß werden und verglühen, wobei sie hell aufleuchten.

In einer Höhe von etwa 70 Kilometern über der Erdoberfläche bleibt als Restbestand des Prozesses nur noch ein feiner Staub übrig. Meteorströme sind oft das Resultat eines zerfallenden Kometen. Dringt dieser Schwarm aus Partikeln in die Atmosphäre ein, so nehmen wir ihn als Schauer von Sternschnuppen wahr.

Neben noch anderen, unbekannten Ursprüngen dieses Phänomens sind auch die Asteroiden (Planetoiden) Verursacher von Sternschnuppen.


Meteoriten

Womöglich aus derselben Materie wie die Planetoiden sind Meteoriten: Gesteins- oder Eisenbrocken, die nicht vollständig als ¬Meteor verglüht sind, auf Kollisionskurs in die Nähe der Erde geraten und in der Folge von ihr angezogen werden, bis sie schließlich - an einer hoffentlich menschenleeren Stelle - einschlagen.

Der größte Meteorit, der jemals auf der Erde gefunden wurde, wiegt zwischen 50 und 60 Tonnen. Er schlug in prähistorischer Zeit im afrikanischen Namibia ein. Ein anderes berühmtes Einschlaggebiet ist der Barringer-Krater in Arizona/USA. Der Meteorit hinterließ an dieser Stelle vor ungefähr 50.000 Jahren eine Senke mit einem Durchmesser von etwa 1200 Metern und 200 Metern Tiefe.

Für die Astronomie sind Meteoriten buchstäblich ein "Geschenk des Himmels", da sie Einblicke in Welten des Universums ermöglichen, zu denen die Raumfahrt noch keinen Zugang schaffen konnte. Einem Meteoriten ist es auch zu verdanken, daß im Jahr 1996 zum ersten Mal eine Spur primitiven Lebens auf dem Mars gefunden worden sein könnte - falls die Forschung sich hier tatsächlich nicht geirrt hat. Insgesamt stehen heute an die 10 000 auf der Erde eingeschlagene Meteoriten für wissenschaftliche Untersuchungen zur Verfügung.

Daß diese Gesteinsbrocken mit einem durchschnittlichen Alter von viereinhalb Milliarden Jahren nicht irdischen Ursprungs sind, erkennt man an den Widmannstättenschen Mustern - sogenannten Sideriten, die "unsere" Mineralien nicht besitzen.


Asteroiden (Planetoiden)

Gegen Ende des Jahres 1800 war der italienische Mönch und Astronom Giuseppe Piazzi damit beschäftigt, die genauen Positionen von Sternen in einem Katalog festzuhalten. Im Verlauf dieser Tätigkeit machte er in der Neujahrsnacht eine ungewöhnliche Entdeckung: Ein ganz bestimmter "Stern" tanzte mit seiner Position aus der Reihe und konnte daher eigentlich keiner sein.

Etwas später stellte sich heraus, daß eine neue Art von Himmelskörpern entdeckt worden war: die Asteroiden, auch Planetoiden genannt, die wie kleine Planeten aussehen und wie Sterne leuchten (aber weder das eine noch das andere sind). Das erste gefundene Exemplar wurde auf den Namen der griechischen Göttin Ceres getauft, und so erhielten auch die Entdeckungen der folgenden Jahre göttliche Namen: ¬Wilhelm Matthias Olbers fand 1802 den Asteroiden Pallas, Karl Ludwig Harding nannte sein 1804 gesichtetes Objekt Juno, und schließlich folgte 1807 Vesta, wieder durch Olbers entdeckt.

Seit jener Zeit konnten über 5000 der kleinen Planeten identifiziert werden, die vor allem im Bereich zwischen Mars und Jupiter um die Sonne kreisen. Sie bilden den sogenannten Planetoidenoder ¬Asteroidengürtel. 

 

Kometen

Zu den eindrucksvollsten Himmelserscheinungen gehören seit jeher Kometen - im Mittelalter gefürchtete und geheimnisumwobene "Unheilsüberbringer". Für die Menschen jener Zeit schienen diese Objekte völlig unvorhersehbar zu nahen, um die göttliche Ordnung des Universums zu stören.

Erst im Verlauf des 17. Jahrhunderts kamen Astronomen der wahren Erklärung dieser Erscheinung langsam auf die Spur - allen voran der junge Edmond Halley, dem der berühmteste aller Kometen seinen Namen verdankt. Das Verdienst dieses Wissenschaftlers bestand darin, Kometen als regelmäßig wiederkehrende Objekte zu begreifen und dies auch nachweisen zu können.

Die meisten bekannten Kometen scheinen ihren Ursprung in der sogenannten Oortschen Wolke zu haben. Dies ist die Bezeichnung für eine große Gruppe von Eis-Objekten, die in einer Entfernung von mehr als einem Lichtjahr um die Sonne kreisen.

Wird ein solches Objekt durch irgendwelche Einflüsse aus seiner Bahn "geworfen" und gerät in der Folge in den näheren Bereich des Sonnensystems, so spricht man von einem Kometen.


Beschaffenheit von Kometen

Eigentlich handelt es sich bei Kometen um nichts anderes als von Gesteinsteilen durchsetzte Eisklumpen aus Ammoniak, Methan und Wasser, die einen Durchmesser von bis zu 100 Kilometern aufweisen und sich auf stark gestreckten Bahnen um die Sonne bewegen. Benötigen sie dazu weniger als 200 Jahre, so spricht man von kurzperiodischen Kometen, andernfalls von langperiodischen.

Indem sich ein solcher "Schmutzschneeball" aus den äußersten Bereichen unseres Planetensystems der Sonne nähert, taut er auf und hinterläßt um sich herum eine leuchtende Nebelwolke aus Staub und Gasatomen. Diese Gashülle rund um den Kern wird auch die Koma genannt.

Beide zusammen - Kern und Koma - bilden zusammen den Kopf des Kometen. Durch den Druck des Sonnenlichts werden aus diesem Kopf kleinste Teilchen weggetrieben. So entsteht - immer an der sonnenabgewandten Seite - der legendäre Kometenschweif. Sein ursprünglicher Name stammt aus dem Griechischen: Aster kometes bedeutet Haarstern.

Die Länge eines solchen Schweifs elektrisch geladener Teilchen (Ionen) erstreckt sic h über viele Millionen Kilometer, und sein Leuchten kann von der Erde aus beobachtet werden, falls die ¬Licht- und Luftverschmutzung sich in Grenzen hält. Ein zweiter Schweif, der aus Staubteilchen besteht, bildet sich unter Einfluß des Sonnenwindes und weist im Gegensatz zum Ionenschweif eine Krümmung auf.

Der Halleysche Komet

Ausgehend von Newtons Gravitationsgesetz, entwickelte der englische Astronom Edmond Halley (1656-1742) gegen Ende des 17. Jahrhunderts eine Theorie, welche besagte, daß Kometen regelmäßig wiederkehren. Halleys Berechnungen der Bahnen bereits bekannter Kometen sowie alte Aufzeichnungen über die Erscheinungen der "Unglücksboten" hatten zeitliche Regelmäßigkeiten ergeben, die diesen Schluß zu rechtfertigen schienen. Was noch fehlte, war die Bestätigung und öffentliche Anerkennung der Theorie. Zu diesem Zweck traf Halley eine Prognose, deren Erfüllung er selbst leider nicht mehr erleben konnte: Der 1682 von ihm beobachtete Komet sollte Weihnachten 1758 wiederkehren - was auch tatsächlich passierte. Damit war der Nachweis gelungen, daß Halley genau nach Berechnung alle 76 Jahre am Himmel auftaucht - und daß es sich dabei um denselben Kometen handelt, der schon 1059 v.Chr. registriert wurde. Giotto, eine europäische Sonde, konnte den Kometenkern bei seinem letzten Erscheinen in der Nacht des 13. März 1986 aus einer Entfernung von 1675 Kilometern fotografieren. Nachdem die Sonde bis in den Kern vorgedrungen war, brach der Kontakt ab. Erst im Jahr 2062 wird das faszinierende Schauspiel wieder zu beobachten sein. Jedes Mal, wenn Halley sich auf seiner elliptischen Umlaufbahn "fristgerecht" wieder der Sonne nähert, verliert er hunderte Millionen Tonnen seiner Eis-Materie und nimmt dadurch langsam an Leuchtkraft ab - was bedeutet, daß es ihn irgendwann nicht mehr geben wird.

Shoemaker-Levy 9

Seltene Himmelserscheinungen wie das Auftauchen des berühmten Halleyschen Kometen haben immer schon die Aufmerksamkeit der Menschheit erregt. Das letzte faszinierende Ereignis in diesem Zusammenhang konnte zwischen dem 16. und 22. Juli 1994 aufgrund sorgfältiger astronomischer Vorausplanungen genau beobachtet werden: Es war die Kollision des Kometen Shoemaker-Levy 9 mit dem Gasriesen Jupiter. Die etwa 20 Einzelteile des zwei Jahre zuvor zersprengten Kometen, der die Anziehungskraft Jupiters nicht "heil" überstanden hatte, rasten mit einer Geschwindigkeit von 215 000 Stundenkilometern auf den Planeten zu. Zusammen ergaben sie ursprünglich einen Kometenkern mit einem Durchmesser von etwa 10 Kilometern. Die Vorausberechnung dieses Phänomens geht auf die amerikanischen Astronomen Carolyn und Gene Shoemaker sowie David Levy zurück. Sie entdeckten den Kometen bei ihren Beobachtungen von Asteroiden, die sie am Palomar Observatoy auf dem Mount Palomar in Kalifornien durchführten.

 

Interstellare Materie

Interstellare Materie (Materie zwischen den Sternen) besteht zu 99 Prozent aus Gasgemisch und Staubpartikeln, die an manchen Stellen als leuchtende oder dunkle Nebel wahrnehmbar sind. Normalerweise bleibt die Materie unsichtbar, es sei denn, die Konzentration ist an bestimmten Stellen im Kosmos so hoch, daß Wolken oder Nebel bei Sternenbeleuchtung erkennbar werden.

So haben beispielsweise die Spiralarme von Galaxien einen relativ hohen Anteil interstellarer Materie. Von unserer Milchstraße weiß man, daß das Gas-undStaubgemisch etwa zwei Prozent ihrer Masse ausmacht. 


Galaktische Nebel

Hell leuchtende oder auch nur schemenhaft wahrnehmbare Gas- und Staubwolken im All werden als galaktische Nebel bezeichnet. Die hellen Nebel (auch Emissionsnebel genannt), leuchten aufgrund von jungen heißen Sternen,  welche ¬interstellare Materie zum Erglühen bringen.

Das schönste Beispiel für eine solche galaktische Wolke ist der ¬Orionnebel. Wenn eine Nebelwolke nicht selbst leuchtet, sondern nur das Licht nahegelegener Sterne reflektiert, so spricht man von einem Reflexionsnebel. Ein Beispiel für dieses Phänomen sind die ¬Plejaden im Sternbild Stier.

 

Planetarische Nebel

Die Bezeichnung Planetarischer Nebel verweist nicht etwa auf Planeten als Verursacher des Phänomens - und ebensowenig auf tatsächiche Nebel.

Ein Zusammenhang ergibt sich nur aufgrund des Aussehens dieser "Nebel" im Fernrohr: Wie Planeten präsentieren sie sich als kleine Scheibchen statt als Punkte. Nimmt man sie noch näher unter die Lupe - oder besser unter das Teleskop -, so zeigt sich, daß ein Planetarischer Nebel ein alter Stern ist, der als ¬Roter Riese Gashüllen in die Umgebung abstößt.

Weil sie dem Betrachter wie Ringe erscheinen, werden planetarische Nebel auch Ringnebel genannt. Der Crab-Nebel ist eine von über 1000 bekannten Erscheinungen dieser Art. 

 

Quasare

Erst wenige Jahrzehnte alt ist die Entdeckung der Existenz von Quasaren - quasistellaren Radioquellen oder kurz QSO. Mit einem erdgebundenen Teleskop können wir sie als winzige Lichtpunkte wahrnehmen. Sie gehören zu den unbegreiflichsten Phänomenen, mit denen es die Astronomie heute zu tun hat. Die punktförmigen, leuchtenden Objekte mit ihrer unvorstellbar hohen Energie sind Millionen von Lichtjahren von unserer Galaaxis entfernt und senden trotz dieser gewaltigen Distanz immer noch optisch wahrnehmbare Lichtstrahlen aus - was auf eine extreme Helligkeit schließen läßt.

Der erste Quasar wurde 1962 entdeckt und kurz darauf mit Hilfe der Spektralanalyse näher untersucht.

Die gemessene starke Rotverschiebung der Spektrallinien ließ den Schluß auf eine fremde Galaxie zu. Nebelige Bereiche in der Umgebung der Lichtquellen konnten später tatsächlich als Sternsysteme identifiziert werden. Deshalb geht man heute relativ sicher von der Annahme aus, daß Quasare die ¬Kerne von Galaxien sein müssen, welche über  3000 Millionen Lichtjahre von uns entfernt sind! Man nimmt heute an, daß Quasare äußerst aktive Kerne fremder Galaxien sind und schließt einen Zusammenhang mit den ebenfalls noch immer rätselhaften ¬Schwarzen Löchern nicht aus. Für beide Phänomene fehlt es allerdings letztlich an wissenschaftlich zufriedenstellenden Erklärungen.


Schwarze Löcher

Wie entstehen Schwarze Löcher? Man hat festgestellt, daß ein Stern mehr als acht Sonnenmassen haben muß, damit seine Gravitation beim Kollabieren eine Explosion herbeiführt (wie sie bei einer Supernova stattfindet). Ist dies nicht der Fall, so geschieht etwas, das wir nur schwer nachvollziehen können: eine Implosion, ein Zusammenfallen des Sterns in sich selbst, wobei er immer dichter und immer kleiner wird.

Die Fluchtgeschwindigkeit steigert sich dabei, bis sie an die Lichtgeschwindigkeit herankommt, so daß noch nicht einmal mehr Licht dem Stern entweichen kann. Bei einem Schwarzen Loch - dem Resultat dieses Prozesses - handelt es sich also um äußerst komprimierte Masse: Man stelle sich etwa einen Körper mit der Masse der Erde, aber gleichzeitig der Größe eines winzigen Krümels vor! Es erscheint fast unglaublich.