Astronomie

Durch wissenschaftliche Erkenntnisse im Bereich der Optik wurde es ab dem 16. Jh möglich, speziell geformte Glaskörper (Linsen) herzustellen, die in eine Röhre eingesetzt, eine starke Vergrößerung entfernter Objekte erreichten und Fernrohr genannt wurden. Die bekannteste Version ist das Fernrohr des Naturforschers Galileo Galilei (1564-1642), das das Prinzip der Sammellinse nutzte. Eine Verbesserung stellte das (Hohl)Spiegelteleskop dar, dass vor allem in den beiden Konstruktionsversionen von Laurent Cassegrain bzw. Isaac Newton bekannt wurde. Allgemein kann gesagt werden: Um so größer die Teleskopöffnung, um so mehr Licht wird eingefangen und um so besser sind die Details der Abbildung. Da die Herstellung großer Linsen bzw. Hohlspiegel neben den hohen Kosten auch eine technische Herausforderung ist, ist die Entdeckung neuer Himmelskörper eng an die technischen Möglichkeiten ihrer Zeit gebunden. Die besten Beobachtungen von Himmelskörpern werden heute von Weltraumteleskopen durchgeführt, die als Satelliten um die Erde kreisen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Erdatmosphäre, d.h. Lichtstörungen, das Flimmern der Luft, Wolken u.ä. die Abbildungen nicht beeinträchtigen. Die bekanntesten Weltraumteleskope sind das Hubble Space Telescope (seit 1990) und das James Webb Space Telescope (seit 2021).

Eine Galaxie ist eine große Ansammlung von Sternen, interstellarem Gas, Staub und anderen astronomischen Objekten, die durch ihre eigene Gravitationskraft zusammengehalten werden. Galaxien sind die Bausteine des Universums und kommen in verschiedenen Größen und Formen vor. Sie sind die grundlegenden Strukturen, aus denen das Universum aufgebaut ist.

Galaxien können unterschiedliche Formen haben, darunter elliptische, spiralförmige oder irreguläre Galaxien. Elliptische Galaxien haben eine elliptische oder kugelförmige Gestalt und enthalten normalerweise ältere Sterne. Spiralförmige Galaxien zeigen eine rotierende Scheibe aus Sternen und haben oft spiralige Arme, in denen sich junge Sterne und interstellare Materie befinden. Irreguläre Galaxien haben keine definierte Form und können unregelmäßige Strukturen aufweisen.

Galaxien entstehen aus der gravitativen Anziehung von Materie und der Akkretion von Gas und Staub in bestimmten Regionen des Universums. Sie können auch durch Zusammenstöße oder Wechselwirkungen mit anderen Galaxien ihre Form und Struktur verändern. Innerhalb von Galaxien können sich Sternhaufen, Nebel, Schwarze Löcher und andere astronomische Objekte bilden.

Unsere Galaxie, die Milchstraße, ist eine Spiralgalaxie, zu der auch unser Sonnensystem gehört.

Ein Nebel ist eine Wolke aus interstellarem Gas, Staub und manchmal auch Plasma. Es gibt verschiedene Arten von Nebeln darunter Emissionsnebel, Reflexionsnebel und Dunkelnebel. Es gibt Dunkelnebel, Emissionsnebel, Reflexionsnebel, Planetarische Nebel und Supernovarelikte.

Ein Sternhaufen ist eine Ansammlung von Sternen innerhalb einer Galaxie, die durch ihre gegenseitige Anziehungskraft zusammengehalten werden. Diese Sterne entstehen oft aus derselben Gas- und Staubwolke und sind daher ähnlichen Alters und chemischer Zusammensetzung. Sternhaufen können aus wenigen Dutzend bis zu mehreren Millionen Sternen bestehen. Es gibt zwei Hauptarten von Sternhaufen:

• Offene Sternhaufen bestehen aus einer relativ lockeren Ansammlung von Sternen, die meistens in einer gemeinsamen Molekülwolke entstanden sind. Sie sind oft relativ jung und ihre Sterne sind in der Regel noch von Gas und Staub umgeben
• Kugelsternhaufen sind kugelförmige Ansammlungen von sehr alten Sternen. Sie haben typischerweise eine viel größere Anzahl von Sternen als offene Sternhaufen und sind von einer dichten Atmosphäre aus Sternen umgeben. Kugelsternhaufen befinden sich meistens im annähernd kugelförmigen Bereich, der größer ist als die Galaxie selbst und in dessen Zentrum die Galaxie eingebettet ist (Halo).

Ein Stern ist ein leuchtender Himmelskörper, der aus heißem, leuchtendem Gas besteht. Sterne entstehen durch den Gravitationskollaps von riesigen Wolken aus interstellarem Gas und Staub. Die wichtigste Energiequelle eines Sterns ist die Kernfusion, bei der Wasserstoff in seinem Kern zu Helium verschmilzt. Diese Fusion erzeugt enorme Hitze und Licht, das den Stern zum Leuchten bringt.

Ein Stern wird von seiner eigenen Gravitation zusammengehalten. Der Druck und die Temperatur in seinem Inneren sind ausreichend hoch, um die Kernfusion aufrechtzuerhalten und die Schwerkraft auszugleichen. Die Größe, Masse und Leuchtkraft eines Sterns können stark variieren. Es gibt kleine Sterne, die nur wenige Prozent der Masse unserer Sonne haben, und es gibt auch massereiche Sterne, die das Hundertfache oder Tausendfache der Sonnenmasse haben können.

Sterne haben eine begrenzte Lebensdauer, die von ihrer Masse abhängt. Während ihres Lebenszyklus durchlaufen Sterne verschiedene Stadien, von der Protosternphase über die Hauptreihenphase bis hin zu fortgeschrittenen Stadien wie Roten Riesen, Supernovae oder sogar Neutronensternen oder Schwarzen Löchern.

Sterne sind fundamental für das Universum. Sie erzeugen nicht nur Licht und Wärme, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Elementen im Universum. Durch die Kernfusion in ihren Kernen werden schwerere Elemente als Wasserstoff und Helium erzeugt und bei Supernova-Explosionen in den Raum freigesetzt. Sterne sind auch die Bausteine von Galaxien, da Galaxien aus Milliarden von Sternen bestehen, die durch ihre gegenseitige Anziehungskraft zusammengehalten werden.

Ein Planet ist ein Himmelskörper, der sich um eine Sonne oder einen anderen Stern bewegt und dabei eine annähernd runde Form hat. Planeten können eine Vielzahl von Eigenschaften aufweisen, darunter feste Oberflächen, Atmosphären, Monde und Ringsysteme. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Erforschung des Sonnensystems und bei der Suche nach potenziell bewohnbaren Welten außerhalb unseres Sonnensystems.

Wann ist ein Planet ein Planet?

Die Internationale Astronomische Union (IAU) hat 2006 die Kriterien festgelegt, die erfüllt sein müssen, damit ein Himmelskörper als Planet klassifiziert wird:

• Der Himmelskörper muss sich in einem Orbit um eine Sonne oder einen anderen Stern befinden und darf kein Mond oder Satellit eines anderen Himmelskörpers sein
• Der Himmelskörper muss eine ausreichende Masse haben, damit seine eigene Schwerkraft ihn in eine annähernd runde Form bringt. Dies wird durch hydrostatisches Gleichgewicht erreicht
• Der Himmelskörper muss seine Umlaufbahn um die Sonne oder den Stern "bereinigt" haben, was bedeutet, dass er andere Objekte in seiner Umgebung durch Kollisionen, Akkretion oder gravitative Störungen aus seiner Umgebung geräumt hat

Basierend auf diesen Kriterien werden die Planeten in unserem Sonnensystem klassifiziert. Derzeit gibt es acht anerkannte Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Früher wurde Pluto als neunter Planet betrachtet, wurde jedoch aufgrund der dritten Bedingung der IAU-Definition 2006 neu klassifiziert und ist jetzt ein Zwergplanet.

Wie entsteht ein Planet?

Ein Planet entsteht aus einer protoplanetaren Scheibe, die sich um eine junge Sonne herum bildet.

• 1. Kondensation
  Die Molekülwolke um einen Stern beginnt sich die aufgrund von Gravitationskräften zusammenzuziehen und formt eine rotierende protoplanetare Scheibe aus Gas, Staub und Eis

• 2. Akkretion
  In der protoplanetaren Scheibe kollidieren die Partikel und Staubkörner miteinander und bilden größere Klumpen, sogenannte Planetesimale. Durch Kollisionen und Akkretion von Materie werden sie immer größer

• 3. Protoplanetenbildung
  Durch weitere Kollisionen und Verschmelzungen wachsen die Planetesimale zu immer größeren Körpern, den sogenannten Protoplaneten. Die Gravitation dieser Protoplaneten zieht immer mehr Materie an.

• 4. Konsolidierung
  Die Protoplaneten akkumulieren weiterhin Materie. Mit zunehmender Masse wird die Gravitationskraft stärker, bis sie stark genug ist, um die äußeren Kräfte, die die Materie auseinanderziehen wollen, zu überwinden. Dadurch kann der Protoplanet seine Form beibehalten und zu einem festen Körper, einem Planeten, werden

• 5. Differenzierung
  Im Inneren des Planeten beginnt sich die Materie aufgrund von Druck und Hitze zu differenzieren. Schwere Elemente sinken zum Kern, während leichtere Elemente zur Oberfläche aufsteigen

• 6. Stabilisierung
  Der Planet erreicht eine stabile Umlaufbahn um seine Sonne und räumt seine Umlaufbahn von überschüssigem Material auf. Er kann sich weiterentwickeln und seine Form und Eigenschaften im Laufe der Zeit durch geologische Prozesse wie Vulkanismus, Erosion und Plattentektonik verändern

Dieser Prozess kann in Abhängigkeit von Faktoren wie der Masse des Zentralsterns, der atomaren Zusammensetzung der protoplanetaren Scheibe und der Entfernung zur Sonne variieren.

Innere und Äußere Planeten des Sonnensystems

Zwischen dem vierten und fünften Planeten, also zwischen Mars und Jupiter befindet sich ein gewaltiger Asteroidengürtel. Ceres (940 km Durchmesser), Vesta (525 km) und Pallas (512 km) sind die drei größten Objekte. Ceres wird wegen seiner Umlaufbahn und seinem kugelförmigen Aussehen als Zwergplanet eingestuft.

Die Bezeichnung "Innere Planeten" wird den vier Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars gegeben, weil sie sich in unserem Sonnensystem innerhalb der Umlaufbahn des Asteroidengürtels befinden. Im Gegensatz dazu werden die äußeren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun auch als "Äußere Planeten" bezeichnet, da sie sich jenseits des Asteroidengürtels befinden.

Mit dem Kuipergürtel befindet sich ein weiteres, sehr großes Asteroidenfeld hinter dem achten Planeten, also hinter Neptun. Dort befindet sich der ehemalige Planet Pluto, der wie Ceres seit 2006 als Zwergplanet bezeichnet wird.

Ein Mond ist ein natürliches Objekt, das einen Planeten umkreist. Monde können auch um andere Planeten, Zwergplaneten oder sogar um Asteroiden kreisen. Es gibt Planeten, die keinen Mond haben, z.B. die Venus. Andere Planeten hingegen sind von zahlreichen Monden umgeben, z.B. der Jupiter (mehr als 70).

Monde entstehen in der Regel durch die Anziehungskraft eines größeren Himmelskörpers auf kleinere Objekte im Weltraum. In einigen Fällen entstehen Monde auch durch die Kollision von Himmelskörpern, wobei Trümmer sich zu einem Mond formen können.

Monde können unterschiedliche Formen, Größen und Eigenschaften haben. Einige Monde haben eine feste Oberfläche ähnlich der eines Planeten, während andere hauptsächlich aus Eis bestehen können. Einige Monde haben eine Atmosphäre, andere nicht. Monde können auch geologische Aktivitäten wie Vulkane, Geysire oder Ozeane aufweisen. Es ist daher grundsätzlich möglich, dass Leben auf Monden existiert. Auch dann, wenn der umkreiste Planet selbst keine Möglichkeit zur Entstehung des Lebens bietet.

In unserem Sonnensystem gibt es zahlreiche Monde, von denen der bekannteste der Mond ist, der die Erde umkreist. Der Jupitermond Europa und der Saturnmond Titan gelten als Kandidaten für außerirdisches Leben.

Asteroiden und Kometen unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Zusammensetzung, ihrem Ursprung und ihrem Erscheinungsbild.

Asteroiden

• Zusammensetzung: Asteroiden sind in der Regel felsige oder metallische Objekte. Sie bestehen hauptsächlich aus Gestein, Metall und manchmal auch aus Mineraleinschlüssen.
• Ursprung: Asteroiden entstanden während der Frühphase des Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren. Sie sind Überbleibsel der Entstehung von Planeten und wurden nicht zu Planeten oder Monden zusammengefügt.
• Erscheinungsbild: Asteroiden haben meistens eine feste, kompakte Struktur und weisen keine oder nur eine schwache Aktivität auf. Sie haben in der Regel keine Atmosphäre oder Schweife und erscheinen daher als relativ dunkle Objekte am Himmel.
• Umlaufbahnen: Asteroiden bewegen sich in elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne und kreuzen manchmal die Umlaufbahnen von Planeten.

Kometen

• Zusammensetzung: Kometen bestehen hauptsächlich aus gefrorenem Wasser, Staub, gefrorenen Gasen und anderen organischen Verbindungen. Wenn sie der Sonne näherkommen, beginnt das gefrorene Material zu sublimieren und erzeugt einen charakteristischen Koma (eine diffuse Gaskugel) und oft auch einen Schweif.
• Ursprung: Kometen werden in den äußeren Bereichen des Sonnensystems, in der sogenannten Oortschen Wolke oder dem Kuipergürtel, gebildet. Sie sind Überreste aus der Entstehungsphase des Sonnensystems und haben sich in den kalten und entfernten Regionen erhalten.
• Erscheinungsbild: Kometen haben oft eine eisige, lockere Struktur und zeigen eine aktive Schweifbildung, wenn sie der Sonne nahekommen und das gefrorene Material sublimiert. Der Schweif kann sowohl einen ionischen Schweif (gerichtet entgegen der Sonne) als auch einen Staubschweif (gerichtet entlang der Bahn des Kometen) umfassen.
• Umlaufbahnen: Kometen haben meistens elliptische Umlaufbahnen um die Sonne. Wenn sie der Sonne nahekommen, erwärmt sich das eisige Material und erzeugt die charakteristische Koma und den Schweif.

Der Physiker Werner Heisenberg gilt als Begründer der Quantenmechanik und erhielt dafür 1933 den Nobelpreis für Physik. Während des zweiten Weltkrieges arbeitete er auf deutscher Seite an Plänen zu einer Atombombe. Da er den materiellen und zeitlichen Aufwand dafür sehr hoch einschätzte, verzichtete die nationalsozialistische Regierung darauf, diese Bemühungen zu intensivieren. Der folgende Text ist eine Abschrift der letzten Minuten eines Radiointerviews, dass Heisenberg am 30.3.1968 mit Harald von Troschke führte.

Jeder Zeit sind andere Probleme gestellt, jeder anderen Zeit wieder andere und dann muss man sehen, wie sich’s weiterentwickelt.

Augenblicklich habe ich den Eindruck, dass auf dem Gebiet der Naturwissenschaft eben die Biologie im Zentrum des Geschehens steht und auf dem Gebiet der Politik eben diese Frage der sozialen Ordnung über den ganzen Welt- Erdball hinweg.

Und man muss offenbar jetzt darüber nachdenken, wie die Erde im Ganzen aussehen könnte, wenn es nicht mehr die Grenzen zwischen Nationen oder zwischen Religionen und so etwas gibt, sondern wenn alle Menschen sozusagen in derselben Sprache, ich mein nicht in der üblichen Wortsprache, sondern in derselben Art, denselben Wertbegriffen, über das Zusammenleben nachdenken. Und man kann ja gar nicht dran zweifeln, dass in den letzten 20 Jahren, seit dem großen Krieg, dass seit dem die Menschen schon sehr viel in ihren Wertbegriffen gelernt haben. Sie haben schon sehr stark umgedacht, sie haben schon gemerkt, dass es keinen Sinn mehr hat, etwa nur das nationale Interesse mit äußerster Gewalt voranzutreiben, ohne an die Interessen des Nachbarn zu denken, der ja ähnliche Interessen haben muss. Sondern man sieht ein, dass der Ausgleich der Interessen unter den Menschen, dass der am besten dadurch eben sich vollzieht, dass man sich gemeinsame Ziele setzt. Dass man sagt, ja wir wollen doch eigentlich das und das erreichen, und zwar offenbar gemeinsam erreichen, weil wir es ja gemeinsam viel leichter erreichen können als im Kampf gegeneinander. Aber diese Veränderung der Werte, also insbesondere der sozialen Werte oder der gesellschaftlichen Vorstellungen, an der kann ja jeder mitarbeiten und man kann beinah sagen, der arbeitet ja schon unbewusst fast jeder mit, der überhaupt über solche Dinge spricht. Und an dem Prozess lohnt es sich sehr teilzunehmen.

[Frage des Interviewers, ob er, Professor Heisenberg, als Naturwissenschaftler Sorge vor den Geistern habe, die gerufen (entfesselt) wurden, also ob er ein fortschrittsgläubiger Mensch sei]

[Ich bin] also in dem Sinn fortschrittsgläubig, dass ich glaube, dass erstens die Welt sich immer wieder ändert. Und zweitens, dass es besser ist, zu dieser Änderung ja zu sagen, als nein zu sagen. Dass es also besser ist zu sagen, wollen wir ruhig aus dieser Änderung nun das Beste machen, was zu machen ist.

Ich hab schon auch Angst davor, dass der zu schnelle Fortschritt der Wissenschaft eben zusammentrifft mit sehr altertümlichen Denkverfahren in breiten Volksmassen, so dass es da große Schwierigkeiten gibt. Aber ich seh nicht ein, dass das nun notwendig zu Katastrophen führen muss. Und ich seh die Schwierigkeiten auch gar nicht etwa nur bei der Atombombe, oder bei solchen Sachen.

Aber etwa wenn es nun jedem möglich sein sollte mit relativ billigen Mitteln, etwa Rauschgift herzustellen, dann ist wieder ein entsetzliches Problem für die Menschen gestellt. Nämlich wie schütze ich mich gegen eine solche Unvernunft, die zunächst scheinbar verlockend ist. Wie ja überhaupt viele Unvernunft immer am Anfang verlockend ist und nachher nicht mehr.

Aber immer dann, wenn Gefahr entsteht – also Hölderlin sagt, wo Gefahr ist, wächst das Rettende auch – also dann wird man ja auch gewarnt und versucht dann Abwehrmaßnahmen zu ergreifen und man muss halt immer hoffen, dass dann die Abwehrmaßnahmen doch erfolgreicher sind, als die Gefahr. Und daran muss man mittun. Und die Änderungen kann man doch nicht verhindern, also ist es besser zu ihnen ja zu sagen und eben daran zu arbeiten, dass sie in der richtigen Richtung gehen.