Unser Kosmos
Eine Persönliche Reise
Das Leben der Sterne
Wenn man einen Apfelkuchen selbst backen will...
...muss man erst das Weltall erfinden.
Vielen Dank.
Nun schneide ich mir ein Stück ab...
...von diesem Apfelkuchen.
Bröckelig, aber gut.
Und jetzt teilen wir dieses Stück in zwei Hälften. Mehr oder weniger.
Und dann dieses Stück.
Und so weiter.
Wie oft müssen wir es zerteilen, bis wir ein einzelnes Atom erhalten?
Die Antwort lautet: Ungefähr 90 Mal hintereinander.
Natürlich ist das Messer nicht scharf genug...
...der Kuchen zu bröckelig...
...und ein Atom kann man mit bloßem Auge nicht sehen.
Es ist aber dennoch möglich.
Hier, an der Universität von Cambridge in England...
...wurde das Wesen des Atoms zum 1. Mal erkannt...
...indem man Atome mit Atomteilchen beschoss...
...und sah, wie diese abprallten.
Ein normales Atom ist umgeben...
...von einer Art Wolke aus Elektronen.
Elektronen sind elektrisch geladen...
...und bestimmen die chemische Eigenschaft des Atoms.
Das Glänzen des Goldes, zum Beispiel...
...oder die Durchsichtigkeit eines festen Körpers...
...bestehend aus Silicium- und Sauerstoffatomen.
Doch tief im Inneren des Atoms...
...verborgen hinter der äußeren Elektronenwolke...
...liegt der Kern, bestehend aus Protonen und Neutronen.
Atome sind sehr klein.
100 Millionen Atome nebeneinander wären etwa so groß.
Und der Kern ist hunderttausend Mal so klein.
Doch er enthält fast die gesamte Masse.
Verglichen damit sind die Elektronen...
...nur ein paar Fusseln.
Atome bestehen hauptsächlich aus nichts.
Materie besteht größtenteils aus nichts.
Nehmen wir an, wir zerteilen diesen Kuchen...
...bis wir etwas Kleineres als ein Atom erhalten.
Dann begegnen wir einer Unendlichkeit im ganz Kleinen.
Und wenn wir den Nachthimmel betrachten...
...begegnen wir einer Unendlichkeit im ganz Großen.
Die Vorstellung dieser Dimensionen ist wahrlich beeindruckend.
Sie verkörpern eine unendliche Rückwärtsbewegung...
...die für immer anhält.
Haben Sie jemals zwischen zwei parallelen Spiegeln gestanden?
Zum Beispiel in einem Frisörsalon.
Sie sehen lhr Spiegelbild viele Male.
Oder nehmen Sie...
...zwei flache Spiegel...
...und die Flamme einer Kerze.
Sie sehen eine große Anzahl Spiegelbilder...
...jedes ist das Spiegelbild eines anderen.
Sie sehen nicht wirklich unendlich viele Kerzen...
...weil die Spiegel nicht 100%ig parallel sind.
Eine Kerze oder Flamme ist immer im Weg...
...und das Licht ist nicht unendlich schnell.
Doch die wahre Unendlichkeit...
...ist eine Größe, die jede Zahl übersteigt.
An welche Zahl Sie auch denken, die Unendlichkeit ist größer.
Große Zahlen kann man auf eine schöne Art darstellen.
Man kann...
...die Zahl 1.000 schreiben...
...als 10 hoch 3.
Das ist eine 1 mit 3 Nullen.
Eine Million schreibt man so: 10 hoch 6.
Also eine 1 mit 6 Nullen.
Es gibt keine größte Zahl. Zu jeder Zahl kann man immer...
...eine 1 hinzuaddieren.
Es gibt natürlich sehr große Zahlen.
Der amerikanische Mathematiker Edward Kasner bat seinen Neffen...
...sich einen Namen für eine extrem große Zahl auszudenken:
10 hoch 100.
Diese Zahl kann ich aus Platzgründen nicht ausschreiben.
Der Junge nannte die Zahl "Googol".
Wenn Sie denken, ein Googol sei groß, wie groß wäre dann ein Googolplex?
Das wäre 10 hoch Googol.
Also nicht eine 1 mit 100 Nullen...
...sondern eine 1 mit "Googol" Nullen.
Nun, im Vergleich...
...zu diesen Riesenzahlen...
...ist die Anzahl der Atome in dem Kuchen...
...nur etwa 10 hoch 26.
Winzig im Vergleich zu einem Googol...
...und viel, viel kleiner als ein Googolplex.
Die Elementarteilchen...
...Protonen, Neutronen und Elektronen in unserem Weltall...
...belaufen sich auf 10 hoch 80.
Eine 1 mit 80 Nullen.
Viel weniger als ein Googol...
...und sehr viel weniger als ein Googolplex.
Und doch sind diese Zahlen, Googol und Googolplex...
...weit entfernt von der Unendlichkeit.
Googolplex ist genauso weit von der Unendlichkeit entfernt...
...wie die Zahl 1.
Wir versuchten, Googolplex auszuschreiben...
...aber das war nicht einfach.
Es ist eine sehr große Zahl.
Googolplex auszuschreiben, ist eine aussichtslose Aufgabe.
Ein Stück Papier, das Platz hätte für all die Nullen...
... wäre größer als unser Universum.
Zum Glück...
...gibt es...
...eine einfachere und kürzere...
...Schreibweise für Googolplex.
So.
Und die Unendlichkeit...
...kann man so darstellen.
Wir sind im Cavendish Laboratory in Cambridge...
...wo die Bestandteile des Atoms zuerst entdeckt wurden.
Das Reich des sehr Kleinen.
Seit der Zeit Demokrits, im 5. Jahrhundert v. Chr...
... hat man über die Existenz der Atome spekuliert.
In den letzten Jahrhunderten...
... erhärteten sich diese Mutmaßungen zunehmend.
Doch erst in unserer Zeit kann man die Atome tatsächlich sehen.
Diese roten Kleckse sind die pulsierenden Bewegungen...
... von Uranatomen.
100 Millionen Mal vergrößert.
Demokrit von Abdera hätte viel Freude an diesem Film gehabt.
Für uns sind Atome selbstverständlich.
Doch es gibt so viele Arten...
...und alle sind gleichermaßen wunderschön wie nützlich.
Schauen Sie.
92 nach ihren chemischen Eigenschaften verschiedene Atome...
... gibt es in der Natur.
Man nennt sie die chemischen Elemente.
Praktisch alles, was wir sehen...
... all die Schönheit der Natur...
... basiert auf diesen paar Atomen...
... die harmonische chemische Zusammensetzungen bilden.
Hier haben wir alle 92 Elemente.
Bei Zimmertemperatur sind die meisten von ihnen fest.
Einige sind gasförmig.
Zwei Elemente...
...Brom und Quecksilber sind flüssig.
Sie sind nach ihrer Komplexität angeordnet.
Wasserstoff, das einfachste Element, hat die Ordnungszahl 1.
Und Uran, das Komplexeste...
...trägt die Ordnungszahl 92.
Einige Elemente sind uns sehr vertraut.
Zum Beispiel...
...Silicium, Sauerstoff, Magnesium, Aluminium, Eisen.
Aus ihnen besteht die Erde.
Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel...
...sind wesentliche Bestandteile des Lebens.
Andere hingegen kennt man sehr wenig.
Hafnium zum Beispiel.
Erbium.
Dysprosium.
Praseodym.
Elemente, denen man nicht jeden Tag begegnet.
Je bekannter ein Element ist, desto häufiger kommt es vor.
Es gibt sehr viel Eisen auf der Erde.
Aber nicht so viel Yttrium.
Die Tatsache...
...dass Atome aus nur drei Arten von Teilchen bestehen...
...Protonen, Neutronen und Elektronen...
...ist noch nicht so lange bekannt.
Das Neutron wurde erst 1932 entdeckt.
Und wie das Elektron und das Proton wurde es hier...
...in Cambridge entdeckt.
Die moderne Physik und Chemie haben die Komplexität...
...unserer Welt auf erstaunliche Weise vereinfachen können.
Drei Teilchen, auf verschiedene Weise zusammengesetzt...
...bilden die Basis für praktisch alles.
Ein Neutron ist elektrisch neutral...
...wie der Name ahnen lässt.
Ein Proton ist positiv geladen...
...und ein Elektron ist entsprechend negativ geladen.
Jedes Atom ist elektrisch neutral.
Die Anzahl der Protonen im Kern...
...entspricht der Anzahl der Elektronen in der Elektronenhülle.
Protonen und Neutronen bilden zusammen den Atomkern.
Die Eigenschaft eines chemischen Elements...
...beruht auf der Anzahl der Elektronen...
...wie auch der Protonen. Man nennt das die Kernladungszahl.
Chemie beruht auf Zahlen.
Pythagoras hätte das gefallen.
Wären Sie ein Atom...
...mit nur einem Proton...
...wären Sie Wasserstoff.
Mit 2 Protonen: Helium.
Mit 3: Lithium.
Mit 4: Beryllium. Mit 5: Bor.
6: Kohlenstoff. 7: Stickstoff. 8: Sauerstoff.
Bis hin zu 92 Protonen.
Dann hießen Sie Uran.
Protonen sind positiv geladen.
Doch gleichartige Ladungen stoßen sich ab.
Was also hält den Kern zusammen?
Warum bewirken die Protonen nicht...
...dass der Kern zerspringt?
Weil es noch eine andere Kraft gibt.
Nicht Elektrizität, nicht Schwerkraft...
...die Kernkraft.
Stellen Sie sich die als kurze...
...Haken vor, die aktiv werden...
...wenn Protonen und Neutronen zusammenkommen.
Diese Kernkraft kann dem Abstoßen...
...der Protonen entgegenwirken.
Da von den Neutronen nukleare Kräfte...
...und keine elektrischen...
...ausgehen, halten sie den Kern wie ein Klebstoff zusammen.
Ein Klumpen, bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutronen...
...ist der Kern des Heliumatoms.
Er ist sehr stabil.
Drei Heliumkerne, durch nukleare Kraft zusammengehalten...
...ergeben Kohlenstoff.
Vier Heliumkerne ergeben Sauerstoff.
Vier Heliumkerne...
...vereinigt durch Kernkraft...
...bilden einen Sauerstoffkern.
Fünf Heliumkerne bilden Neon.
Sechs ergeben Magnesium.
Sieben ergeben Silicium.
Acht ergeben Schwefel. Und so weiter.
Erhöht man die Ordnungszahl um 2...
...erhält man immer ein bekanntes Element.
Jedes Mal...
...wenn wir die Protonenzahl verändern...
...und die Neutronenzahl anpassen...
...erhalten wir ein neues Element.
Nehmen wir Quecksilber:
Wenn wir ein Proton abziehen...
...sowie drei Neutronen, wird daraus Gold.
Der Traum der alten Alchimisten.
Jenseits des 92. Elementes, Uran...
...gibt es noch andere Elemente.
Aber die kommen nicht in der Natur vor.
Sie werden künstlich erzeugt und fallen schnell auseinander.
Eines davon, das 94. Element, ist Plutonium...
...eine der giftigsten Substanzen der Welt.
Woher kommen die natürlichen chemischen Elemente?
Hat vielleicht jedes seine eigene Schöpfungsgeschichte?
Doch alle bestehen aus denselben Teilchen.
Das gesamte Universum...
...besteht zu 99,9% aus Wasserstoff und Helium.
Den zwei einfachsten Elementen.
Helium wurde...
...auf der Sonne entdeckt, bevor man es auf der Erde fand.
Sollten die anderen chemischen Elemente irgendwie...
...aus Wasserstoff und Helium hervorgegangen sein?
Um das Abstoßen zu verhindern...
...müssen Protonen und Neutronen sich sehr nahe kommen.
Nur so können diese Haken greifen.
Nur bei sehr hohen Temperaturen...
...können sich die Teilchen vereinigen, ohne sich abzustoßen.
Temperaturen von mehreren 10 Millionen Grad.
Solche Temperaturen gibt es oft in der Natur.
Wo?
Lm Inneren der Sterne.
Atome entstehen im Inneren der Sterne.
Dort werden Wasserstoffatomkerne zusammengepresst...
... und bilden Heliumkerne.
Immer wenn ein Heliumkern entsteht, wird ein Lichtquant erzeugt.
Deswegen leuchten die Sterne.
Sterne entstehen in riesigen Nebeln aus Gas und Staub.
Wie der Orionnebel, 1.500 Lichtjahre entfernt.
Teile davon brechen unter der Schwerkraft zusammen.
Die Atome prallen zusammen und erzeugen Hitze, bis im Inneren...
... Wasserstoff zu Helium wird.
Dadurch leuchten die Sterne.
Sterne entstehen in Haufen.
Später verlassen sie ihren Hort...
... und wandern durch die Milchstraße.
Junge Sterne wie die Plejaden...
... sind noch umgeben von Gas und Staub.
Schließlich reisen sie irgendwo fern von der Heimat.
Es gibt Sterne, die in demselben Nebel wie die Sonne entstanden.
Vor 5 Milliarden Jahren.
Aber wir kennen sie nicht.
Die Geschwister der Sonne...
... sind vielleicht auf der anderen Seite der Milchstraße.
Vielleicht erwärmen sie auch Planeten, wie die Sonne.
Vielleicht herrschen auch sie...
... über die Evolution des Lebens und der Intelligenz.
Die Sonne ist der uns nächste Stern, ein leuchtender Feuerball aus Gas.
Wegen ihrer Hitze scheint sie: Ein glühender Schürhaken.
Auf der für uns sichtbaren Oberfläche herrschen 6.000 Grad.
Aber in ihrem Inneren...
... im nuklearen Hochofen, wo Sonnenlicht entsteht...
... beträgt die Temperatur 20 Millionen Grad.
Röntgenbilder...
... zeigen uns einen sonst unsichtbaren Teil:
Ihren Millionen Grad heißen Ring, ihre Korona.
Diese dunklen Stellen nennt man...
... Sonnenflecken.
Man sieht sie als brennende Gaswogen...
... Feuerzungen, die die Erde verschlingen könnten.
Diese Protuberanzen folgen Bahnen...
... die durch das Magnetfeld der Sonne bestimmt werden.
Die dunklen Felder...
... sind Löcher in der Korona...
... durch die Protonen and Elektronen des Solarwindes strömen...
... an den Planeten vorbei in den interstellaren Raum.
Diese ganze Kraft wird im Inneren der Sonne erzeugt.
400 Mio. T Wasserstoff werden dort in Helium umgewandelt.
Jede Sekunde.
Die Sonne ist ein gewaltiger Fusionsreaktor.
1 Mio. Mal würde die Erde hineinpassen.
Glücklicherweise ist die Sonne...
... sichere 150 Mio. Km entfernt.
Die Sterne sind dazu verdammt, zu kollabieren.
All die Sterne, die man am Nachthimmel sieht...
...verweilen in einem Zustand zwischen zwei Kollapsen.
Durch den ersten...
...wird der Stern aus einer dunklen Gaswolke gebildet.
Ein letzter Kollaps besiegelt...
...das Schicksal des Sterns.
Durch die Schwerkraft zieht sich der Sternkern weiter zusammen.
Die Sonne: Ein riesiger Wasserstoffball.
Durch das heiße Gas im Inneren will sich die Sonne ausdehnen.
Doch die Schwerkraft wirkt dagegen.
So wird die Sonne im Gleichgewicht gehalten...
...zwischen Schwerkraft und nuklearem Feuer.
In ihren 'besten Jahren'...
...scheinen die Sterne ununterbrochen.
Wenn der Treibstoff ausgeht und das Innere erkaltet...
...fällt der Druck, der die Hülle trägt, ab...
...und der Kollaps setzt sich fort.
Sterne sterben auf 3 Arten.
Lhre Schicksale sind vorbestimmt.
Entscheidend ist ihre Masse.
Ein Stern wie die Sonne...
...beginnt irgendwann wieder zu kollabieren...
...bis er eine hohe Dichte erreicht hat.
Dann wird die Kontraktion gebremst...
...durch das Abstoßen...
...der unzähligen Elektronen im Inneren.
Ein doppelt so massenreicher Stern wie die Sonne...
...wird nicht vom Druck der Elektronen gebremst.
Er fällt in sich zusammen...
...bis nukleare Kräfte eintreten...
die den Stern tragen können.
Ein Stern mit 3 Mal so viel Masse...
...ist auch dadurch nicht aufzuhalten.
Es gibt keine Kraft, die einer solchen Kontraktion entgegenwirken kann.
Mit diesem Stern passiert etwas Erstaunliches.
Er kollabiert...
...bis er völlig verschwunden ist.
Entscheidend ist also die Kraft, die der Schwerkraft entgegenwirkt.
Ein Stern, der durch den Gasdruck getragen wird...
...ist ein durchschnittlicher Stern wie die Sonne.
Ein kollabierter Stern, den Elektronen tragen...
...ist ein Weißer Zwergstern:
Eine Sonne, zusammengeschrumpft auf die Größe der Erde.
Ein von nuklearen Kräften getragener Stern...
...ist ein Neutronenstern.
Er ist etwa so groß wie eine Stadt.
Einen Stern, so massenreich...
...dass er ganz verschwindet...
...nennt man Schwarzes Loch.
Das ist eine Sonne ohne jegliche Größe.
Auf ihren verschiedenen Lebenswegen...
...erleben alle Sterne eine Vorahnung ihres Todes.
Vor dem letzten Kollaps...
...bebt der Stern und bläht sich kurzzeitig auf.
Er wird zu einer Parodie seiner selbst.
Mit dem letzten Atemzug wird er zu einem Roten Riesen.
In etwa 5 Milliarden Jahren...
... wird der letzte perfekte Tag auf Erden gekommen sein.
Danach wird sich die Sonne langsam ändern...
... und die Erde wird sterben.
Der Wasserstoff auf der Sonne ist begrenzt.
Wenn das meiste Helium ist...
... wird im Inneren der Sonne der Kollaps weitergehen.
Wegen der hohen Kerntemperatur wird sich die Sonne ausdehnen.
Und die Erde wird sich langsam erwärmen.
Schließlich wird alles Leben ausgelöscht sein.
Die Ozeane werden verdampfen...
... und unsere Atmosphäre wird ins Weltall hinausströmen.
Die Sonne wird ein aufgedunsener Roter Riese...
... der den Himmel ausfüllt...
... und die Planeten Merkur und Venus verschlingt.
Und wahrscheinlich auch die Erde.
Ein Teil des Sonnensystems wird sich im Inneren der Sonne befinden.
Vielleicht werden unsere Nachfahren...
... irgendwo anders eine neue Heimat gefunden haben.
Während ihres Todeskampfes wird die Sonne langsam vibrieren.
Lhr Kern wird so heiß sein...
... dass Helium kurz in Kohlenstoff verwandelt wird.
Die Asche heutiger Kernfusionen wird zum Brennstoff...
... der die Sonne am Ende ihres Lebens antreibt.
Dann wird die Sonne die Hüllen...
... ihrer Atmosphäre verlieren.
Das Sonnensystem wird mit leuchtendem Gas erfüllt.
Ein Geisterstern auf Abenteuerkurs.
Die Hälfte ihrer Masse wird die Sonne so verlieren.
Von weitem betrachtet wird unser System...
... dem Ring-Nebel der Lyra ähneln.
Die Atmosphäre der Sonne wird sich ausdehnen wie eine Seifenblase.
Im Mittelpunkt: Ein Weißer Zwergstern.
Der heiße freigelegte Kern...
... kühlt sich nun langsam ab...
... und wird zum kalten, toten Stern.
Das Leben eines Sterns:
... geboren aus einer Gaswolke, gereift zur Sonne...
... dann zu einem Roten Riesen.
Er stirbt als Weißer Zwergstern, in einem Leichentuch aus Gas.
Würden wir durch das All reisen, auf einem Schiff unserer Fantasie...
... könnten wir eine Probe des kalten, dünnen Gases entnehmen.
Wir würden viel Wasserstoff finden...
... ein Element so alt wie das Universum.
Außerdem Kohlen- und Sauerstoff und Silicium.
Die häufigsten Atome im Kosmos...
... sind die, die in den Sternen erzeugt werden.
Wir fänden aber auch einige seltene Elemente.
Praseodym etwa oder Gold.
Allerdings nicht im Roten Riesen.
Solche Elemente entstehen auf die dramatischste Weise...
... die bei so einem Stern möglich ist.
Ein 1,5 Mal so massenreicher Stern wie die Sonne...
... wird kein Zwergstern.
Er wird schließlich explodieren...
... in einer gewaltigen Sternenexplosion, der Supernova.
In unserem Teil der Galaxie gab es keine Supernova...
... seit der Erfindung des Teleskops.
Die Sonne kann keine Supernova werden.
Doch in der Vorstellung...
... kann der Traum vieler Astronomen wahr werden.
Und wir können eine Supernova- Explosion hautnah erleben.
Die Entwicklung der Sterne dauert Milliarden von Jahren.
Aber der Kollaps, der eine Supernova verursacht...
... dauert nur Sekunden.
Plötzlich wird der Stern heller als alle anderen...
... zusammen.
EXPLOSION AKTIV
Wenn ein naher Stern zur Supernova würde...
... wäre das schlimm genug für die Bewohner eines Sonnensystems.
Aber wenn ihre Sonne zur Supernova würde...
... wären die Auswirkungen katastrophal.
Welten würden verkohlen und verdampfen.
Selbst auf entfernten Planeten würde das Leben ausgelöscht.
Entfernen wir uns jetzt wieder von diesem Stern.
Doch herumfliegende Trümmer...
... überholen uns beinahe mit Lichtgeschwindigkeit.
Einzelne Atomkerne, durch die Explosion beschleunigt...
... werden zu kosmischen Strahlen.
So geben die Sterne die von ihnen hergestellen Atome...
... zurück an den Weltraum.
Die Druckwelle der Gase...
... erhitzt und komprimiert die interstellaren Gase.
Dadurch entsteht die nächste Generation von Sternen.
So gesehen...
... sind Sterne Phönixe, die aus der Asche neu aufsteigen.
Ursprünglich bestand der Kosmos nur aus Wasserstoff und Helium.
Schwerere Elemente entstanden in Roten Riesen und Supernovae.
Sie wurden dann ins All hinausgeschleudert.
Dort bildeten sie den Grundstoff für spätere...
... Sterne und Planeten.
Unsere Sonne ist wahrscheinlich ein Stern der 3. Generation.
Außer Wasserstoff und Helium...
... wurde jedes Atom auf der Sonne von anderen Sternen produziert.
Silicium und Sauerstoff, der Kohlenstoff in unserer DNS...
... das Gold unserer Banken, das Uran in unseren Waffendepots...
... alles wurde vor vielen Lichtjahren entfernt...
... und vor Milliarden Jahren erzeugt.
Unser Planet, unsere Gesellschaft und wir selbst...
... sind aus Sternenstaub geschaffen.
Wir befinden uns in einem Lavagewölbe.
Eine Höhle, die in die Erde gegraben wurde...
...durch einen heißen Lavastrom.
Machen wir ein kleines Experiment.
Wir haben hier einen Geigerzähler...
...und ein Stück Uranerz.
Der Geigerzähler reagiert auf geladene Teilchen:
Protonen, Heliumkerne, Gammastrahlen.
Bringen wir ihn an das Uranerz heran...
...so fängt er plötzlich an, schneller zu ticken.
Hier haben wir einen Bleibehälter.
Ich lege das Stück Uranerz in den Behälter...
...und verschließe ihn. Der Behälter absorbiert die Strahlung.
Nun zählt er wesentlich langsamer...
...aber er hört nicht völlig auf.
Was lässt ihn weiterticken?
Ein Grund dafür ist die radioaktive Strahlung in den Wänden.
Aber das ist nicht alles.
Er reagiert auch auf geladene Teilchen...
...die durch die Höhlendecke dringen.
Was wir hören, sind kosmische Strahlen.
Jede Sekunde durchdringen sie meinen Körper...
...und lhren.
Sie richten keinen Schaden an. Sie beschießen die Erde...
...seit es hier Leben gibt.
Doch sie verursachen organische Veränderungen...
...und sie beeinflussen das Leben auf der Erde.
Die kosmischen Stahlen, hauptsächlich Protonen...
...dringen durch den meterdicken Felsen über mir.
Sie sind also sehr Energiereich...
...und sie bewegen sich fast mit Lichtgeschwindigkeit.
Stellen Sie sich Folgendes vor:
Ein Stern explodiert irgendwo, Tausende von Lichtjahren entfernt.
Er produziert kosmische Strahlen...
...die sich spiralförmig durchs All bewegen...
...Millionen Jahre lang, bis zufällig...
...ein paar von ihnen die Erde treffen...
...diese Höhle durchdringen und diesen Geigerzähler erreichen.
Und somit auch uns.
Die Evolution des Lebens auf der Erde wird durch Mutationen bestimmt...
...die durch das Verlöschen ferner Sterne verursacht werden.
Wir sind im wahrsten Sinne des Wortes...
...mit dem Kosmos verbunden.
Unsere Vorfahren waren sich dessen bewusst.
Anhand der Bewegungen der Himmelskörper...
... konnten Kundige die Jahreszeiten berechnen.
Die Astronomen des Altertums...
... studierten den Nachthimmel...
... und zeichneten die Positionen der sichtbaren Sterne auf.
Das Auftreten eines neuen Sterns wäre sehr bedeutungsvoll gewesen.
Was hätten sie von der Erscheinung einer Supernova gehalten...
... heller als jeder andere Stern am Himmel?
Am 4. Juli des Jahres 1054...
...verzeichneten chinesische Astronomen einen "Gaststern"...
...im Sternbild Stier.
Ein bisher nie gesehener Stern begann zu leuchten.
Er wurde fast so hell wie der Vollmond.
Am anderen Ende der Welt, im Südwesten von Amerika...
...gab es damals eine traditionsreiche astronomische Hochkultur.
Sicherlich sahen auch sie diesen leuchtenden neuen Stern.
Durch die Radiokarbonmethode...
...anhand der Überreste eines Kohlenfeuers, wissen wir...
...dass hier im 11. Jahrhundert Menschen lebten.
Es waren die Anasazi, die Vorfahren der heutigen Hopi-lndianer.
Und einer von ihnen zeichnete hier...
...auf diesen wettergeschützten Felsenüberhang...
...ein Bild des neuen Sterns.
Seine Position zum Halbmond war wohl so, wie wir sie hier sehen.
Und der Handabdruck ist vielleicht...
...die Signatur des Künstlers.
Heute nennt man diesen unglaublichen Stern "Krebs-Supernova".
"Nova" bedeutet neu. Und "Krebs" deswegen...
...weil der Stern einen Astronomen Jahrhunderte später...
...an einen Krebs erinnerte, als er die Explosion mit dem Teleskop verfolgte.
Der Krebs ist ein Stern, der von innen explodierte.
Die Explosion war 3 Monate lang sichtbar.
Man konnte sie bei Tageslicht gut sehen.
Und nachts konnte man bei ihrem Licht lesen.
Stellen Sie sich die Nacht vor...
...in der diese gewaltige Sternenexplosion...
...zum 1. Mal sichtbar wurde.
Vor 1.000 Jahren...
starrte man gebannt auf diesen leuchtenden Stern.
Man wusste nicht was das sei.
Wir können jetzt eine Antwort geben.
Mithilfe des Teleskops wissen wir, was heute...
... an dieser Stelle ist, die die alten Astronomen sahen.
Eine leuchtende Wolke, die Überreste eines Sterns...
... der mit aller Gewalt in den Weltraum ausfasert.
Nur massenreiche Rote Riesen werden Supernovae.
Doch jede Supernova war mal ein Roter Riese.
In der Galaxie...
... sind Millionen Rote Riesen zu Supernovae geworden.
Der Teil, der zurückbleibt, kollabiert unter der Schwerkraft.
Er dreht immer schneller...
... wie eine Eiskunstläuferin.
Der Stern wird ein einziger Riesen-Atomkern...
... ein Neutronenstern.
Derjenige im Krebs-Nebel, dreht sich 30 Mal pro Sekunde.
Er sendet ein Lichtmuster aus...
... das mit erstaunlicher Regelmäßigkeit zu blinken scheint.
Solche Neutronensterne heißen Pulsare.
Ein Teelöffel ihrer Materie...
...wiegt etwa so viel wie ein Berg.
Wenn ich hier ein Stück Materie hätte und es losließe...
...könnte ich seinen Fall nicht aufhalten.
Es dringt mit Leichtigkeit durch die Erde...
...wie ein Messer durch weiche Butter.
Es würde ein Loch durch die Erde bohren...
...und auf der anderen Seite ankommen, vielleicht in China.
Ahnungslose Menschen werden vorbeilaufen, und plötzlich...
...wird ein kleiner Klumpen dieser Materie aus dem Boden schießen...
...und wieder zurückfallen.
Ein solcher Zwischenfall...
...wird das Tagesgeschehen auf angenehme Weise auflockern.
Durch die Schwerkraft wird der Neutronenklumpen...
...wieder in die Erde eintauchen...
...und so die Erde hunderttausend Mal durchbohren...
...bis er durch die Reibung im Inneren des Planeten zum Stillstand kommt.
Wenn er schließlich zur Ruhe kommt...
...wird das Innere unserer Erde einem Schweizer Käse ähneln.
Es gibt Orte in der Galaxie, wo ein Neutronenstern und ein Roter Riese...
... durch die Schwerkraft aneinander gekoppelt sind.
Rankenartige Materie des Roten Riesen...
... bewegt sich spiralförmig auf eine Scheibe hin...
... die auf dem heißen Neutronenstern liegt.
Jeder Stern existiert in einem Spannungszustand...
... zwischen der Kraft, die ihn hochhält...
... und der Schwerkraft.
Würde die Schwerkraft die Oberhand gewinnen, gäbe es ein Chaos...
... noch fantastischer als alles in Alices Wunderland.
Alice und ihre Freunde fühlen sich mehr oder weniger...
... wohl im Sog der Erdanziehungskraft...
... die man mit 1 G bezeichnet. G steht für Gravitation.
Was wäre, wenn wir die Schwerkraft verändern würden?
Bei geringerer wird alles leichter.
Bei null G würde jeder bei der kleinsten Bewegung...
... durch die Luft schweben.
Überall hingen Teetropfen.
Kurios.
Wenn man die Schwerkraft zurückstellt auf 1 G...
... regnet es Tee, und unsere Freunde fallen zu Boden.
Solche Partys habe ich auch schon mitgemacht.
Erhöht man die Schwerkraft auf 2 oder 3 G, wird alles...
... sehr träge.
Alle fühlen sich schwer wie Blei.
Mit Ausnahme der...
... Cheshire-Katze.
Erlösen wir unsere Freunde von ihrem Schicksal.
Bei mehreren Tausend G werden Bäume zerquetscht.
Bei 100.000 G werden Felsen von ihrem eigenen Gewicht erdrückt.
Doch ein Lichtstrahl bleibt von diesen Werten unberührt.
Er geht senkrecht nach oben.
Erst bei Milliarden G...
... wirkt sich die Schwerkraft aus, und der Lichtstrahl krümmt sich.
Immer kurioser.
Ein Ort, an dem die Schwerkraft das Licht beeinflusst...
... ist ein Schwarzes Loch.
Ein Stern, in dem das Licht förmlich eingesperrt ist.
Schwarze Löcher existierten in der Theorie.
Seit 1783 spekulierte man über Schwarze Löcher.
Doch heute kann man das Unsichtbare sehen.
Dieser Stern hat einen unsichtbaren Gefährten.
Von Satelliten wird er als enorme Röntgenquelle wahrgenommen.
Man nennt ihn Cygnus X-1.
Die Röntgenstrahlen sind wie die Fußspuren...
... eines unsichtbaren Mannes, der durch den Schnee läuft.
Man nimmt an, dass sie durch Reibung erzeugt werden...
... auf der Scheibe, die das Schwarze Loch umgibt.
Die Materie verschwindet langsam...
... im Schwarzen Loch.
Die Löcher, erzeugt durch den Kollaps von Milliarden Sonnen...
... sind im Zentrum anderer Galaxien.
Sie erzeugen gewaltige Strahlen...
... die ins All hinausströmen.
Wenn die Dichte groß genug ist, geht der Stern aus...
... verschwindet und hinterlässt nur seine Schwerkraft.
Er schlüpft durch eine Spalte im Raum-Zeit-Kontinuum.
Ein Schwarzes Loch markiert den Ort, wo mal ein Stern gewesen ist.
Dies ist eine zweidimensionale Fläche...
...mit Gitternetzlinien, wie bei einem Stück Millimeterpapier.
Nehmen wir etwas von geringer Masse...
...werfen es auf die Fläche und beobachten deren Verformung...
...wodurch die Dreidimensionalität sichtbar wird.
Schwerkraft ist wie eine Krümmung des Raumes.
Wenn unser Ball sich einer Stelle nähert...
... wird er diese umkreisen wie ein Planet die Sonne.
Nach Einstein ist die Schwerkraft lediglich eine Falte...
... im Gewebe des Weltraums, auf die Objekte treffen.
Das wird durch Masse verformt, es bildet eine zusätzliche Dimension.
Je größer die örtliche Masse, desto größer die örtliche Schwerkraft...
...und desto stärker die Verformung...
...Falte oder Krümmung im Weltraum.
Nach dieser Analogie...
...ist ein Schwarzes Loch ein Höllenschlund.
Was wäre, wenn Sie hineinfielen?
Wenn Sie die Gravitationswellen überleben würden...
...und die heftige Strahlung, wäre es vielleicht möglich...
...dass Sie durch das Abtauchen in ein Schwarzes Loch...
...in einem anderen Zeit-Raum-Abschnitt landen.
An einem anderen Ort...
...in einer anderen Zeit.
So gesehen ist das Weltall...
...ein Netzwerk voller Löcher...
...wie die Wurmlöcher in einem Apfel.
Das konnte noch nicht nachgewiesen werden.
Es ist lediglich eine aufregende Idee.
Wenn es wahr ist...
...dann existieren vielleicht Gravitationstunnel...
...eine Art intergalaktische U-Bahn.
Damit könnte man zwischen 2 Punkten in kürzester Zeit reisen.
Eine Art kosmischer D-Zug.
Wir können keine Schwarzen Löcher erzeugen.
Die Technologie ist viel zu schwach...
... um solch schwere Materie zu bewegen.
Aber vielleicht wird man irgendwann Tausende...
... von Lichtjahren reisen können, um zu Cygnus X-1 zu gelangen.
Wir würden hinabtauchen...
... und an einem fantastischen Ort landen.
Das würde unsere Vorstellungen von der Realität völlig umwerfen.
Vielleicht ist der Kosmos mit Löchern übersät.
Jedes davon ist ein Tunnel.
Vielleicht können andere Zivilisationen...
... schon mit diesem Expresszug fahren.
Vielleicht ist ein Schwarzes Loch auch ein Tor...
... zu einem völlig anderen Universum.
Das Leben und Sterben der Sterne...
...erscheint uns unglaublich weit entfernt...
...und doch sind wir mit ihren Lebenszyklen eng verbunden.
Die Materie, aus der wir bestehen...
...wurde vor langer Zeit auf Roten Riesen erzeugt.
In einem einzigen Grashalm, wie Walt Whitman schrieb...
..."steckt der Lebensweg der Sterne." Die Entstehung des Sonnensystems...
...hat vielleicht die Explosion einer Supernova ausgelöst.
Das ultraviolette Licht der Sonne strömte in unsere Atmosphäre.
Lhre Wärme erzeugte Blitze.
Diese Quellen waren der Ursprung des Lebens.
Pflanzen nehmen Sonnenlicht auf...
...und verwandeln es in Energie.
Wir und die Tiere sind Parasiten der Pflanzen.
Also erhalten wir alle unsere Energie von der Sonne.
Mutationen bestimmen die Evolution.
Diese werden verursacht durch Radioaktivität und Strahlen.
Diese wiederum werden durch das Sterben der Sterne erzeugt...
...Tausende von Lichtjahren entfernt.
Denken Sie an die warme Sonne in lhrem Gesicht...
...an einem wolkenlosen Sommertag.
Aus einer Entfernung von 150 Mio. Kilometern...
...spüren wir ihre Kraft.
Was würden wir erst auf ihrer siedenden Oberfläche spüren?
Oder im nuklearen Feuer ihres Herzens?
Und doch ist die Sonne ein ganz normaler, ja mittelmäßiger Stern.
Unsere Ahnen beteten die Sonne an, und sie waren nicht dumm.
Es ist logisch, die Sonne und die Sterne zu verehren.
Weil wir ihre Kinder sind.
Wir haben die Lebenszyklen der Sterne miterlebt.
Sie werden geboren, sie reifen heran und sie sterben.
Es wird immer mehr Zwergsterne geben...
... Neutronensterne und Schwarze Löcher.
Die Überreste der Sterne häufen sich an...
... während Äonen von Jahren.
Aber im Weltall sammeln sich auch mehr schwere Elemente an...
... aus denen sich neue Sterne und Planeten bilden...
... mit neuem Leben.
Vorgänge auf einem Stern können eine entfernte Galaxie beeinflussen...
... und Milliarden Jahre später.
Die interstellaren Wolken aus Gas und Staub...
... sind Kinderhorte für Sterne.
Hier beginnt der unerbittliche Gravitationskollaps...
... der das Leben der Sterne beherrscht.
Manchmal entwickeln sich Rote Riesen in nur ein paar Mio. Jahren.
Sie sterben jung, ohne je ihre Gaswolke zu verlassen.
Andere Sonnen leben länger und verlassen ihren Kinderhort.
Wie unsere Sonne...
... und die meisten anderen Sterne am Himmel.
Sterne existieren meist in einem System mit anderen Sternen.
Lhr nuklearer Brennstoff reicht für Milliarden von Jahren.
Die Galaxie ist 10 Milliarden Jahre alt.
Sie hat nur einige...
... Generationen von ganz normalen Sternen hervorgebracht.
Die Himmelskörper, auf die wir in der Milchstraße stoßen...
... lassen sich einzelnen Stadien im Lebenszyklus der Sterne zuordnen.
Einige sind jung...
... andere sind so alt wie die Galaxie selbst.
Die Milchstraße ist von einem Ring umgeben...
... der kugelförmige Sterncluster enthält.
Jeder Cluster besteht aus Millionen alter Sterne.
Im Mittelpunkt dieser Cluster und im Herzen der Galaxie...
... könnten sich massive Schwarze Löcher befinden.
Aber das ist ein anderes Thema.
Wir auf der Erde staunen zu Recht...
... darüber, dass die Sonne täglich aufgeht.
Doch einen Planeten in einem Sternhaufen...
... erwartet eine Morgendämmerung.
Kein Sonnenaufgang, sondern ein Galaxie-Aufgang.
Eine Morgendämmerung mit 400 Milliarden Sonnen...
... das Aufgehen der Milchstraße.
Ein spiralförmiges Gebilde mit Gaswolken...
... Planetensystemen, leuchtenden Super-Riesen...
... Sternen mittleren Alters...
... Roten Riesen, Weißen Zwergsternen, Supernova...
... Neutronensternen, Pulsaren, Schwarzen Löchern...
... und anderen Himmelskörpern...
... von denen wir noch nichts wissen.
Von einer solchen Welt aus, weit jenseits der Milchstraße...
... würden wir sofort begreifen, wie wir auf der Erde begreifen...
... dass wir aus den Sternen geschaffen sind...
... dass unsere Materie...
... im Kosmos angelegt wurde. Wir sind ein Teil des Kosmos.
Unser Kosmos Nachtrag
Ich möchte Ihnen kurz eine Aufnahme von Beteigeuze zeigen...
...im Sternbild Orion.
Das 1. Bild der Oberfläche eines anderen Sterns.
Aber die aufregendste Entdeckung...
...ist die einer Supernova...
...in einer der Milchstraße verwandten Galaxie.
Wir sehen hier chemische Elemente bei der Synthese.
Zum 1. Mal betrachten wir eine Supernova...
...auf einem ganz neuen Gebiet: Der Neutrino-Astronomie.
Und hier sehen wir, umgeben von Sternen...
...Scheiben aus Gas und Staub, genau wie jene...
...die die Ursprünge unseres Sonnensystems erklären.
Vielleicht werden hier gerade Welten erschaffen.
Wie ein Foto aus der Vergangenheit.
Solche Scheiben werden heutzutage sehr häufig entdeckt.
Daraus schließt man, dass es unter den Sternen viele Planeten gibt.