Der 4. Juli 1054

Als eine zweite Sonne am Himmel erschien ...

Heute soll mal das Thema Supernova behandelt werden. Vor gut 2 Wochen hatte ich ja dieses Referat angekündigt, heute möchte ich es endlich mal in Angriff nehmen und das Thema etwas beleuchten. Und genau darum geht es ja auch, um Sterne und Licht, ... Was ist überhaupt eine Supernova, wie funktioniert eine Supernova ... ? Eine Supernova, das ist im Prinzip das dramatische Ableben eines großen Sterns. Unsere Sonne wird zum Beispiel nie als Supernova enden, weil sie zu klein ist. Große Sterne gibt es zum Glück auch nicht so viele, denn sonst könnte es unangenehm werden für uns auf der Erde. Wenn so etwas zu nah bei uns passiert, könnte es schon recht haarig werden für uns. Es gibt in unserem Umkreis so einige Kandidaten die kurz davor stehen, aber zum Glück sind die doch weit genug weg als dass sie wirklich gefährlich werden für uns. Aber fangen wir mal ganz von vorne an. Damit eine Supernova überhaupt passieren kann, braucht es also einen Stern. Soweit einleuchtend. Irgend ein Stern reicht aber nicht, er muss schon recht groß sein. Sterne sind ja verschieden groß, und man mag es kaum glauben, die Grenzen zwischen Planet und Stern ist fließend. Oooo ha, das klingt alles sehr kompliziert, ist es aber nicht. Also, was ist denn überhaupt ein Stern? Ein Stern ist dann ein Stern, wenn im Inneren Kernfusion betrieben wird. Wie kann man gut Kernfusion betreiben? Na mit Wasserstoff zum Beispiel, ... Wie funktioniert Kernfusion? Atome mögen es nicht eng, sie stoßen sich ab. Kommen sie sich zu nah, schubbsen sie sich gegenseitig weg. Aber wenn sie doch zusammen geraten, dann macht es wie bei Legosteinen "Klick" Die Atomkerne fusionieren, werden zu einem schwereren Element, dem Helium. Aus Wasserstoff wird Helium. Dabei bleibt ein kleiner Rest übrig, und der wird nun davon geschossen. Wärme entsteht, und Licht. Also Energie, ... Salopp gesagt, ... Diese Energie die da frei wird, verhindert dass der Stern in sich zusammen fällt. Aha, nun wissen wir auch warum es warm und hell wird wenn die Sonne scheint. Ist doch im Prinzip schon mal ganz einfach zu verstehen soweit. Jetzt kommt der Haken an der Sache. Man merkt ja schon, da muss ein ganz schöner Druck sein, eine ganz schöne Energie. Denn Atome versuchen alles um sich nicht zu nahe zu kommen. Es braucht da schon Gewalt. Eine gewaltige Masse, so zu sagen ... Und da kommt die Masse und die Schwerkraft ins Spiel. Wenn es eine Masse gibt, dann gibt es auch eine Schwerkraft. Je größer die Masse um so größer die Schwerkraft. Bitte genau aufpassen, denn ich schreibe kein Wort umsonst. Nehmen wir also mal einen Wasserstoff Ball, so wie Jupiter, ... Der ist viel zu klein. Im Inneren ist zwar ein enormer Druck, die Masse ist mehr als doppelt so groß wie alle übrigen Planeten zusammen im Sonnensystem, aber es langt nicht. Es muss schon einiges mehr sein. Wie viel genau, ist schwer zu sagen. Vielleicht wenigstens das 20 fache, oder auch 100 fache. Wissen wir noch nicht so genau. Dann, erst dann kann es passieren dass tatsächlich Wasserstoffatome so dicht aneinander geraten dass sie zu Helium fusionieren. Tja, so ein richtiger Stern ist das dann aber auch noch nicht. Wir haben nun einen so genannten braunen Zwerg. Ein Stern zwar der Kernfusion betreibt, aber irgendwie noch nicht so recht leuchten will. Von Weitem würde er wohl noch immer wie ein riesiger Jupiter aussehen. Legen wir noch ein paar Schüppen drauf und erhöhen die Masse. Nun wird auch die Schwerkraft größer, der Druck im inneren steigt. Als nächstes kommt dann der rote Zwerg. Ein kleiner aber strahlender Stern, der sehr lange leuchtet. Warum, darauf kommen wir noch. Legen wir noch eine Schüppe drauf, dann kommen wir irgendwann zum gelbgrünen Zwerg. Deutlich mehr Masse als ein roter Zwerg, mehr Schwerkraft und mehr Druck im inneren. Also, auch mehr Kernfusion, mehr Wärme und mehr Licht. Er lebt auch recht lange, brennt gleichmäßig im gelbgrünen Spektrum. Sehr gut für Leben auf umgebene Planeten. Ihr habt es sicher erraten, unsere Sonne ist so ein gelbgrüner Zwerg ... Soweit verstanden? ... Gut. Wir lernen hier schon mal als Erstes, je mehr Masse ein Stern hat, um so größer die Schwerkraft, um so höher der Druck im Inneren, um so heftiger die Kernfusion. Bedeutet auch, je größer ein Stern ist, um so schneller geht ihm die Puste aus. Big Stars shine bright and die young... Jetzt hauen wir noch mal ordentlich ein paar Schüppen drauf und basteln uns einen riesigen Stern der wenigstens 20 mal mehr Masse hat als unsere Sonne. So ein richtig fetter Stern... Im Inneren ist ein irrsinniger Druck, die Kernfusion rappelt nur so wie sie rappeln kann. Volles Rohr, bis das Teil fast auseinander fliegt. 20 Sonnenmassen, Moment mal, das müsste ja ein schwarzes Loch dann sein !? Richtig, es würde langen, aber da kommt die Kernfusion dazwischen. Der Stern ist nun so massig, dass es für ein schwarzes Loch langen würde. Aber die Kernfusion schiebt alles wieder auseinander. Die Energiemengen die da entstehen sind gewaltig. Der Stern versucht einerseits zusammen zu fallen zu einem schwarzen Loch. Und von innen wird dagegen gehalten durch die Kernfusion. Die frei werdende Energie ist derart hoch, dass der Stern letzten Endes eben nicht einstürzt. Wie ein Luftballon der ein Loch hat, zusammen fallen will, und doch immer wieder von Innen neu aufgepumpt wird so dass er eben doch nicht zusammen fällt. Aber irgendwann kommt der Tag, da geht der Wasserstoff zu Ende. Und bei so einem Sternenriesen, kommt der Tag recht bald. Da so ein Stern ja auch nicht einfach so aufgeben will, lässt er sich etwas einfallen. Er fusioniert weiter, nun wird aus Helium - Kohlenstoff. Kohlenstoff ist nun aber dichter als Helium, und somit mehr Masse pro Volumen. Die Schwerkraft bleibt gleich, der Stern wird nicht schwerer, aber das Volumen im Inneren wird kleiner, und somit gibt es im inneren dann eben doch mehr Schwerkraft als vorher. Masse pro Volumen, das ist wie eine Eisenkugel die 10 Kilo wiegt, und ein Luftballon der 10 Kilo wiegt, beide sind gleich schwer, aber die Eisenkugel ist kleiner, ... Masse pro Volumen. Und Eisen ist auch das Stichwort. Denn irgendwann ist auch das Helium fast aufgebraucht, und dann geht es noch einen Schritt weiter, wenn der Stern groß genug ist. Bei einem kleinen Stern wäre spätestens jetzt der Ofen aus, ... So ein kleiner Stern, der würde einfach nur seine Hüllen abwerfen, und ein weißer Zwerg bliebe übrig, eine kleine heiße Kugel die irgendwann auch erkaltet. Aus Kohlenstoff wird jetzt Sauerstoff, und noch einige andere Stoffe, bis hin zum Eisen. Bei Kohlenstoff ist es so, dass noch einmal richtig Energie frei wird. Mehr sogar als bei der Wasserstoff Fusion. Der Stern wird so richtig hell und heiß, und richtig dick aufgepumpt. Er vergrößert sein Volumen um ein Vielfaches... Nun haben wir einen "roten Überriesen" ... so nennt man solche Sterne. Und dann geht es eben bis zum Eisen. Das Eisen sammelt sich im inneren, Eisen kann nicht weiter fusionieren. Ab hier wird keine neue Energie mehr frei... Der Stern der sich bis dahin immer weiter aufgebläht hat, sackt in sich zusammen. Dabei passiert dann folgendes. Der Druck im Inneren steigt und steigt, denn der Stern steigert seine Masse pro Volumen. Alles was jetzt noch an Wasserstoff da war, an Helium, an Kohlenstoff, fusioniert nun in den äußeren Bereichen des Sterns, man spricht vom "Schalenbrennen" ... Das ist der letzte Akt eines Sterns, der letzte Versuch das Ende zu verzögern. In mehreren Schichten innerhalb der Schale wird alles Mögliche miteinander fusioniert. So wie bei einer Zwiebel. Hilft aber nix, irgendwann war es das dann, ... Der Stern fällt schlagartig in sich zusammen. Der innere Druck reicht nicht mehr um alles aufrecht zu erhalten. Der Stern kollabiert ... Schlagartig. Nun donnern die Elemente in Richtung des Kerns, das Volumen steigt und steigt und steigt. Wie gesagt, schlagartig und auf der Stelle, ... Dabei gibt es dann so ein Gedränge und Geschubbse und Gebolze, dass alles was an Energie noch raus zu holen ist auf der Stelle frei wird. Es gibt einen irrsinnigen Blitz, wahnsinnig hell, und ein letztes mal erstrahlt der Stern, tausende male heller als je zuvor, ... Es werden schlagartig auf der Stelle so viele Energien frei wie der Stern in seinem ganzen Leben zusammen nicht hat frei werden lassen. Und jetzt kommt etwas Neues hinzu was man heraus gefunden hat. Simulationen haben gezeigt, so eine Supernova Explosion reicht am Ende immer noch nicht um einen Stern völlig zu zerfetzen. Die Reste würden am Ende doch in sich zusammen fallen. Es würde kein Nebel entstehen, so wie der Krebsnebel. Es muss da noch etwas geben, ... Dachte man bisher immer, alles würde am inneren Kern abprallen, wie bei einem Gummiball, so stellte sich heraus dass das falsch war. In Wirklichkeit müssen es Neutrinos sein die frei werden. Neutrinos, das sind winzigste Teilchen die so gut wie gar keine Wechselwirkung haben. Selbst eine Bleiwand von einem Lichtjahr dicke würde nicht ausreichen um ein Neutrino nennenswert zu beeinflussen, es würde einfach so hindurch fliegen. Jetzt werden aber bei dieser Supernova dermaßen abartig viele Neutrinos frei, dermaßen unfassbar viele Neutrinos, dass genau die es sind, die den letzten Kick geben. Erst dadurch wird dann der Stern so zerfetzt dass die Gaswolken doch auseinander treiben. Man kann sich gar nicht vorstellen wie viele Neutrinos da frei werden. In jeder Sekunde jagen etwa 70 Milliarden Neutrinos alleine durch den Fingernagel. Und wir spüren davon NICHTS, gar nichts... Wie viele müssen es denn sein damit ein solcher Stern zerfetzt wird !? Unglaublich viele, irrsinnig viele ... So viele, dass man es gar nicht in Zahlen ausdrücken kann. Das war jetzt eine Supernova. Ich habe bewusst einige Details weggelassen, den Text arg verkürzt. Es ging ja auch nur um das Prinzip, wie so eine Supernova abläuft in etwa. So ganz genau hat man es noch immer nicht verstanden was da passiert. Denn es gibt da so einige Supernpova Arten, die fallen etwas aus der Rolle. Einige laufen anders ab als der Rest. Davon aber ein anderes mal später mehr. Das war jetzt erst mal nur die klassische Supernova. So eine Supernova wurde zum Beispiel in China beobachtet. Als am 4. Juli 1054 plötzlich neben der Sonne noch eine weitere Sonne schien. Die Chinesen haben das alles ganz genau aufgeschrieben was sie da beobachtet hatten. Und vor Allem, wo genau am Himmel sie es beobachtet hatten. Als es die Technik erlaubte, hatte man sich dann diese Stelle genau angesehen. Und siehe da, man sah den Krebsnebel. Daher wissen wir, der Krebsnebel, das war eine solche Supernova. Und zwar genau die vom 4. Juli 1054. So hatte die Wissenschaft ihr erstes "Aha Erlebnis" ... Heute haben wir massenhaft solcher Supernova Überreste entdeckt. Es gibt sie überall. Und was soll ich sagen, Du und ich sind eben auch genau solche Supernova Überreste. Wir bestehen aus genau den Elementen, die eben nur in Sternen erbrütet werden können. Bedeutet, Du und ich, wir alle waren schon mal zusammen in einem Stern ... Ja, ... wirklich, .... Woher soll denn bitte sonst das Eisen im Blut her kommen, zum Beispiel? Na siehste, ... Kannst mir das ruhig glauben, ... Könnte denn so eine Supernova unsere Erde bedrohen? Ja, ... könnte, ... wenn sie zu nahe passieren würde. Ich sag mal, so etwa, näher als 30 - 50 Lichtjahre Entfernung, dann könnte das schon sehr übel werden, denn die Energien die da frei werden, das ist schon derbe... Aber zum Glück gibt es keinen Stern in dem Bereich der groß genug ist um als Supernova zu enden, zumindest nicht in absehbarer Zeit. Es gibt da so ein paar, die werden in Kürze hoch gehen, die auch ziemlich nah sind. So dass wir wieder eine zweite Sonne am Himmel haben, aber eben nicht so nah dass wir uns die Fingernägel blutig kauen müssten. Der Stern Beteigeuze ist so ein Kandidat. Den kann man gut sehen im Sternbild Orion. Man sieht schon mit bloßem Auge, ... der macht nicht mehr lange, ... Der? ... Näh, ... der macht es echt nicht mehr lange, ... Naja, er ist irgendwie ein klein wenig gelblicher als die Anderen. Der steht ganz kurz davor, aber wirklich ganz kurz davor eine Supernova zu werden. Das kann höööchstens noch, sagen wir 10.000 Jahre dauern. Kosmologisch gesehen, ein Augenknippsen nur. Vielleicht überrascht er uns ja auch, und wir werden es sogar noch erleben. Kann auch sein. ... Wer weiß, ... Möglich dass es längst passiert ist. Da es aber eben nicht schneller geht als mit Lichtgeschwindigkeit, sehen wir es noch nicht. Das Licht hat uns dann nämlich noch nicht erreicht, ist noch unterwegs. Mit über 600 Lichtjahren Entfernung ist er jedenfalls weit genug weg. Wird ein tolles Himmelsspektakel werden... Aber nicht gefährlich. Ganz ehrlich? Ich würde das schon noch zu meinen Lebzeiten sehen wollen, ... Ich hoffe, soweit ist klar was eine Supernova ist? Wenn es Fragen gibt, nur zu. Einfach einen Kommentar da lassen.