• vom 09.11.2007, 15:07 Uhr

Kompendium

Update: 09.11.2007, 15:09 Uhr

Wasserstoff lässt Sterne leuchten




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Von Christian Pinter

  • Die Elemente des Weltalls: Die chemische Beschaffenheit der kosmischen Materie fasziniert seit altersher die Wissenschaft.

Im Cirrus-Nebel, einem alten Supernova-Überrest, leuchten Sauerstoff, Schwefel und Wasserstoff auf. Foto: Johannes Schedler

Im Cirrus-Nebel, einem alten Supernova-Überrest, leuchten Sauerstoff, Schwefel und Wasserstoff auf. Foto: Johannes Schedler

Im Cirrus-Nebel, einem alten Supernova-Überrest, leuchten Sauerstoff, Schwefel und Wasserstoff auf. Foto: Johannes Schedler

Im Cirrus-Nebel, einem alten Supernova-Überrest, leuchten Sauerstoff, Schwefel und Wasserstoff auf. Foto: Johannes Schedler Im Cirrus-Nebel, einem alten Supernova-Überrest, leuchten Sauerstoff, Schwefel und Wasserstoff auf. Foto: Johannes Schedler

Für die alten Griechen bestand die Welt bloß aus vier Elementen: Erde, Wasser, Luft und Feuer. Und deren Mischung brachte die Vielfalt der Stoffe hervor: auch jene Metalle, die Alchemisten mit den sieben damals bekannten Wandelgestirnen verquickten. Das schwere Blei stand für den trägen Saturn, das farblose Zinn für den strahlenden Jupiter. Dem flinken Merkur wurde das Quecksilber, dem gleißenden Mond das Silber zugeschrieben. Kupfer stand für die Venus, während das edle Gold der Sonne vorbehalten blieb. Nur beim Mars, mit Eisen verwoben, lag man richtig: seine rötliche Tönung stammt wirklich von eisenhaltigen Verbindungen.




Chemische Planeten
Mit Hilfe des Teleskops entdeckten Astronomen später weitere Himmelskörper: Ihre prominentesten Funde standen Pate, als Chemiker neue Elemente tauften. Der riesige Saturnmond schenkte dem Element Titan seinen Namen. Die Planeten Uranus und Neptun sowie der zwergenhafte Pluto trugen sich mit Uran, Neptunium und Plutonium in die Chemiebücher ein. Die Kleinplaneten Ceres, Pallas und Vesta fanden dort mit den Elementen Cer, Palladium und Vestium Eingang; letzteres wurde allerdings bald wieder eliminiert. Der Mond bzw. seine Göttin Selene kam mit dem Selen zu späten Ehren, die Erde (lateinisch: tellus ) mit dem Tellur.

Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen untersuchten Linien im Spektrum heißer bzw. kühler Gase. Ab 1859 setzten sie das charakteristische Linienspiel zur Identifikation chemischer Elemente ein.

Nun konnte man endlich auch die " fast unzählig vielen starken und schwachen vertikalen Linien" erklären, die der Optiker Joseph Fraunhofer im Sonnenspektrum gefunden hatte.

Kirchhoff wies dort 1861 zunächst Natrium und Eisen nach. Im Spektrum einer hoch aufragenden Sonnenprotuberanz stieß Norman Lockyer auf ein völlig unbekanntes Element: eingedenk des griechischen Sonnengotts Helios wurde es "Helium" genannt.

Mit Hilfe der spektralen "Fingerabdrücke" wurden erstmals Aussagen über die chemische Beschaffenheit fremder Sonnen möglich. Auch deren Spektren glichen einem kontinuierlichen Regenbogenband, durchsetzt von feinen dunklen Linien. Zwischen den Fixsternen stieß man immer wieder auf matte Nebelflecken. 1864 nahm William Huggins den blaugrün schimmernden Katzenaugennebel ins Visier. Sein Spektrum sah verblüffend anders aus als das der Sterne, bestand bloß aus ein paar einzelnen hellen Linien. Man ordnete sie zunächst dem hypothetischen Element "Nebulium" zu. Erst 1927 wurde klar: Die Astronomen hatten es hier mit ionisiertem Sauerstoff zu tun, eingebettet in noch viel mächtigere Wolken aus Wasserstoff.



"Population-III"
Wasserstoff stellt drei Viertel der kosmischen Materie. Dieses leichteste chemische Element ist, gemeinsam mit Helium sowie Prisen von Lithium und Beryllium, praktisch eine Hinterlassenschaft des Urknalls - also 13,7 Milliarden Jahre alt. Andere Elemente, so machten vor genau 50 Jahren Margaret und Geoffrey Burbidge, William Fowler und Fred Hoyle klar, entstanden erst später.

Dank des reichen Wasserstoff-angebots strahlten wohl schon 200 Millionen Jahre nach dem Urknall die ersten Sterne auf. Es waren Wasserstoffbälle der Superlative, mit jeweils Hunderten von Sonnenmassen und Leuchtkräften, die jene unserer Sonne ums Millionenfache übertrafen. Der schweren Hüllen wegen stellen sich in allen Sternzentren gigantische Druck- und Temperaturwerte ein. Atomkerne müssen dort ihre elektrostatischen Abstoßbarrieren überwinden und miteinander zu neuen Elementen verschmelzen. Sterne sind geradezu verdammt, Energie mithilfe der Kernfusion zu gewinnen. Denn nur so können sie der drückenden Last ihrer Gashüllen Paroli bieten. Dabei bestimmt vor allem die Masse den Lebensweg des Sterns: Die "dicksten" Sonnen altern rasch, verschwinden tausendmal rascher als die "schlanksten". Denn jedes Extragewicht verstärkt den Druck auf das Sternzentrum. Die Temperaturen schnellen noch mehr in die Höhe, beschleunigen die Verwandlung von Masse in Energie. Und das führt zum vorzeitigen Erschöpfen des Brennstoffvorrats.

Astronomen fassen die frühesten Sterngenerationen verallgemeinernd unter dem Begriff "Population-III" zusammen. Die stark übergewichtigen Vertreter lebten nur wenige Millionen Jahre lang. Dann zerstreute eine gewaltige Detonation ihr Material "in alle Winde".

Die hastig kreierten, neuen Elemente vermengten sich mit dem ursprünglichen Gemisch aus Wasserstoff und Helium. Sie wurden den Sternen der nachfolgenden Population-II "in die Wiege" gelegt. Auch deren Goliaths verzehrten sich rasch. Ihre schmächtigeren Brüder exstieren aber noch. Die drängen sich seit 12 oder 13 Milliarden Jahren vor allem in den Kugelsternhaufen am Rande unserer Galaxis zusammen.

Ihr Spektrum zeigt erst relativ schwache Linien von "Metallen" - so bezeichnen Astronomen kurioserweise alles, was schwerer ist als Wasserstoff und Helium. Kaum vorstellbar, dort "feste" Planeten ähnlich Erde, Venus oder Mars anzutreffen. Der älteste bekannte Stern der Milchstraße, HE 1523-0901, leuchtet seit knapp 13,2 Milliarden Jahren.

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Copyright © Wiener Zeitung Online 2018
Dokument erstellt am 2007-11-09 15:07:39
Letzte Änderung am 2007-11-09 15:09:00



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