Blindnerd Adventskalender 2025, zu heilig Abend

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Vorbemerkung: Kein Verlass, nicht mal an Heilig Abend

Meine lieben,
wie soll es anders sein. Wenn man sich einmal auf die Technik verlässt…
Es ist mir schon nach heilig Abend in meinem Weihnachtsurlaub aufgefallen, dass ihr und ich den vorbereiteten Artikel zu Heilig abend nicht bekommen haben. Eingreifen konnte ich leider nicht, weil ich nur mein Smartphone und keinen Laptop in meinem Gepäck hatte. Ich dachte, ich könnte mir dieses Gewicht sparen. Offenbar doch nicht…
Der Mechanismus der automatischen datums- und uhrzeitgesteuerten Veröffentlichungsfunktion hat mich im Stich gelassen. Das kannte ich auch schon von meinem ersten Adventskalender her. Das Problem war bekannt, und ich vertraute darauf, dass es doch nach fünf Jahren und vielen Updates gelöst wäre. Scheinbar nicht, oder ich habe was falsch eingestellt.
Wie auch immer. Heute ist der 28.12., der heilige Abend liegt hinter uns, aber meine Geschichte ist und wird aktuell bleiben, so lange es Sterne gibt. Also ist eine Woche Verspätung überhaupt nichts.
Nun aber zu unserer Geschenk-Geschichte zu Heilig Abend.

Das größte Geschenk des Universums

Ihr erinnert euch? Heute packen wir aus, worüber wir in den Wochen zuvor gesprochen haben.
Was passiert am Himmel, wenn Sterne aufleuchten, wo sie nicht hin gehören.
Lösen wir also die schöne Schleife des Geschenks und packen vorsichtig aus.
Und das kann ich euch versichern. Es ist nicht einfach nur ein weiteres spannendes Phänomen am Himmel, dass Sterne plötzlich aufleuchten und wieder verlöschen. Es ist das wichtigste von allem. Das wichtigste im Universum. Ihm verdanken wir überhaupt, dass es uns gibt. Ist das nicht weihnachtlich?

Hatschi im Universum

Stellen wir uns einen klaren Nachthimmel vor. Sterne funkeln still, seit Millionen oder gar Milliarden Jahren. Alles wirkt unveränderlich. Und doch gibt es Momente, in denen das Universum plötzlich aufschreit, wenn ein Stern stirbt und sich in eine Supernova verwandelt. Für einen Augenblick wird er so hell wie eine ganze Galaxie. Ein kosmisches Drama, das nicht nur vom Ende erzählt, sondern auch vom Anfang von allem, was nach ihm kommt. Einige davon lernten wir ja letzte Woche kennen, und welche Geschichte der neue Stern von Tycho Brahe erzählte, ebenso. Ach ja, Novae werden diese Vorkommnisse seit Tycho genannt. Steht für „neu“. Stella Nova, ein neuer Stern. Und wenn das Phänomen besonders spektakulär auftritt, dann sind diese Novae auch noch „super“.

Supernovae sind keine Explosionen wie auf der Erde. Sie sind Zeitenwenden im Sternenleben. Sie entscheiden darüber, welche Elemente entstehen, welche Wolken aus Gas und Staub sich verdichten, und ob in ferner Zukunft irgendwo Planeten, Ozeane und Lebewesen entstehen können. In gewisser Weise steckt in jedem Atemzug ein Hauch vergangener Sternenexplosionen.

Astronomisch werden Supernovae in zwei große Familien unterteilt:
Kernkollaps-Supernovae, wenn ein Riesenstern unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht, und thermonukleare Supernovae, wenn ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem zur Bombe wird.
Hinter diesen Begriffen verbergen sich wahre kosmische Geschichten.
Schauen wir uns diese Familien mal etwas näher an.

Supernovae vom Typ 1a – Die Explosion, die Maßstäbe setzt

Normalerweise werden die Novae-Typen nicht mit Ziffern, sondern mit römischen Zahlen bezeichnet, nicht 1A, sondern IA. Da die meisten Sprachausgaben das aber dann so seltsam lesen, weiche ich von dieser Konvention ab, und benutze Ziffern anstelle von römischen Zahlen.
Das aber nur am rande. Weiter geht’s.

Supernovae des Typs 1A beginnen unscheinbar. Ein „Weißer Zwerg“, der ausgebrannte Rest eines sonnenähnlichen Sterns, kreist eng um einen Begleiter. Er zieht langsam Materie von ihm ab — tropfenweise, geduldig, über Jahrtausende.
Irgendwann erreicht er eine kritische Masse. Sein Inneres gerät aus dem Gleichgewicht. Und dann passiert etwas, das man fast poetisch nennen könnte: Der ganze Stern entzündet sich auf einmal. Kohlenstoff fusioniert wie in einem gewaltigen Flächenbrand, eine thermonukleare Kettenreaktion, die den Weißen Zwerg vollständig zerreißt.
Kein Kern bleibt übrig, kein Neutronenstern, kein Schwarzes Loch — nur eine expandierende Wolke aus Nickel, Eisen und schwereren Elementen. Da viele Sterne als Doppelsternsysteme vorkommen, ist das die häufigste Art, wie ein Stern sein Leben lässt. Aber bedenken wir auch vor dem weihnachtlichem Hintergrund. Sterbende Sterne geben uns das Leben, weil in ihnen die Elemente gebacken werden, die dazu nötig sind.

Außerdem sind diese Art von Novae in wichtiger Hinsicht sehr zuverlässig.
Diese Explosionen beginnen fast immer bei derselben Masse. Dadurch leuchten sie mit sehr ähnlicher Helligkeit. Astronomen nutzen sie als „Standardkerzen“ — gewissermaßen als kosmische Entfernungsbestimmer — und konnten damit beispielsweise zeigen, dass sich das Universum sogar beschleunigt, also mit zunehmender Geschwindigkeit ausdehnt.
Ohne Typ-1a-Supernovae wüssten wir vermutlich nichts von der Dunklen Energie.

Supernovae vom Typ 2 – Ein Riese kehrt heim

Am Anfang steht ein Stern, viel größer als unsere Sonne. Vielleicht zehn, zwanzig oder mehr Sonnenmassen. Solche Giganten leben schnell und verschwenderisch. Sie verbrennen ihren Wasserstoff in ihren Kernen sehr rasch, so dass weitere Kernverschmelzungen einsetzen.
Schicht um Schicht wird erst Wasserstoff, dann Helium, später Kohlenstoff, Neon, Sauerstoff, Silizium und andere Elemente fusioniert.
Der Querschnitt eines solchen „Zwiebelsterns“ sieht nun aus, wie die Jahresringe eines Baumes, nur aus glühender Materie.

Doch irgendwann stößt der Stern an eine Grenze. Bei Eisen ist mit der Weihnachtsbäckerei erst mal Schluss, weil man Energie von woanders her benötigte, um auch noch aus Eisen etwas schwereres zu backen.
Plötzlich trägt der Kern die gewaltige Hülle nicht mehr. Für den Stern gibt es nun kein Gleichgewicht mehr, und er kollabiert.
In Sekundenbruchteilen stürzt der Kern ein, wird zu einem Neutronenstern, einem Objekt so dicht, dass ein Teelöffel seiner Materie Milliarden Tonnen wiegen würde. Die Hülle prallt zurück, schwingt auf, und das Universum blitzt auf.

Im Spektrum dieser Explosion erkennt man deutlich Wasserstoff als Die übrig gebliebene äußere Schicht des Sterns. In gewaltigen Stoßwellen werden Elemente hinausgetragen, die für unser Leben wichtig sind.
Sauerstoff für Luft, Kalzium für Knochen, Eisen für Blut und Werkzeuge. Jedes Staubkorn in einer zukünftigen Welt könnte aus dieser Wolke stammen.

Manchmal bleiben am Ende auch Überreste sichtbar, wie der berühmte Krebsnebel, ein glühender Kokon aus Gas und Staub, in dessen Zentrum ein schnell rotierender Neutronenstern wie ein pulsierender Herzschlag schlägt. Wir empfangen seine Radiowellen und können diesen „Herzschlag“ hören.

Typ 2B und 2c – „nackte“ Sterne

Nicht alle Riesensterne sterben mit voller Hülle. Manche verlieren sie durch starke Sternwinde oder durch die gravitative Nähe eines Partners in einem Doppelsternsystem. Diese Sterne gleichen Tragödienhelden, die schon lange vor ihrem Ende Stück für Stück das verlieren, was sie einst bedeckte.

Fehlt die Wasserstoffhülle, sehen Astronominnen und Astronomen im Spektrum keine Wasserstofflinien mehr. diese Explosion wird dann als Typ 2b klassifiziert.
Ist zusätzlich auch das Helium verschwunden, entsteht Typ 2c.

Im Inneren passiert dasselbe wie bei den Typ-2a-Supernovae.
ein Kern kollabiert. Doch die Umgebung der Explosion ist freier, weil ja keine Hülle mehr weggedrückt werden muss und das Material ist kompakter.
Manche dieser Ereignisse sind so extrem energiegeladen, dass sie mit Gammastrahlenausbrüchen in Verbindung stehen, den hellsten Ausbrüchen des Universums.

Man könnte sagen: Typ 2b und 2c sind „nackte“ Supernovae.
Ihre Spektren zeigen uns nicht die äußeren Schichten, sondern direkt das freigelegte, hochenergetische Herz eines sterbenden Sterns.
Hauptverantwortlich dafür, dass bei der Explosion eines Sterns dieser Familie die Hüllen weggesprengt werden, wenn sie noch zum Zeitpunkt der Explosion vorhanden sind, sind die Geisterteilchen, Neutrinos genannt. Die wechselwirken normalerweise nur sehr selten mit etwas anderem. Aber bei solch einem Kollaps entstehen so viele davon, dass sie bei ihrer „Flucht“ die Hülle mit sich reißen. Woher diese Geisterteilchen kommen und wie man sie nachweisen kann, ist so spannend, dass wir uns dieses für eine weitere aufregende Geschichte aufheben müssen.

Kilonovae

Aber selbst diese gewaltigen Ereignisse der Typ-2-Familie reichen noch nicht aus, um unsere Weihnachtsbäckerei vollständig zu machen, um dort alle bekannten Elemente des Periodensystems zu backen.
Ist ein ausgebrannter Sternrest nach seiner Nova noch etwa das anderthalb fache bis zu etwa dem vier fachen der Sonne schwer, endet er nicht wie sie, als weißer Zwerg, der dann langsam auskühlt und verblasst, sondern ihm ist ein anderes Ende beschieden.
Ein Szenario, wie so ein schwerer Stern enden kann, ist ein Neutronenstern. Er ist so dicht, dass die Elektronen der Atome in die Protonen der Kerne gedrückt werden.
Er besteht nun aus entarteter Materie, die es auf Erden nicht gibt.
Dieser Sternenrest hat vielleicht einen Durchmesser von 30 – 40 Kilometern und ist das anderthalb bis das dreifache unserer Sonne schwer, die einen Durchmesser von 1,4 Mio Kilometer besitzt.
Nur am Rande: Noch schwerere Sternreste enden als schwarze Löcher.

Sterne kommen häufig als Pärchen vor. Somit kann es sein, dass beide, wenn sie ähnlich schwer sind, ihr Leben als Neutronensterne beenden.
Kreisen nun zwei Neutronensterne umeinander, so verliert das System langsam Energie, die in Form von Gravitationswellen davon getragen wird. Diese Wellen sind sehr schwach, aber man kann sie mittlerweile mit riesigen Detektoren messen.
Es ist vor einigen Jahren gelungen, die Gravitationswellen eines Zusammenstoßes zweier Neutronensterne zu messen und gleichzeitig mit optischen Teleskopen in diese richtung zu schauen.
Dort fand man, im Lichte des Crashs, dass diese Weihnachtsbäckerei noch viel effektiver alle chemischen Elemente backen kann, als irgendwelche Novae, seien sie auch noch so heftig.
Die hier frei werdende Energie reicht aus, alle Bausteine des Lebens und des Universums zu erzeugen.
Aus so einem Inferno, wo zwei Neutronensterne zusammenkrachen, entstehen beispielsweise ungefähr drei Erdmassen reinen Goldes, das gerade zu Weihnachten bei uns eine große Rolle spielt. Das scheint viel, ist es aber nicht. Bedenken wir, dass jeder am Crash beteiligter Neutronenstern deutlich mehr, als unsere Sonne wiegt. Und bedenken wir dann auch, dass es sich hier nicht um einen Goldklumpen handelt, der jetzt am Stück durch das Weltall vagabundiert, sondern um Gold-Ionen, oder ganz feinen Goldstaub, der in alle Richtungen kugelförmig um die Unfallstelle herum fast mit Lichtgeschwindigkeit ins All geblasen wird. Nimmt man jetzt noch die riesigen Entfernungen von vielleicht Milliarden Lichtjahren zu uns an, dann dürften die Erwartungen von Spekulanten, Börsenmäklern und Schmuckherstellern bald schwinden, dass wir auf einen “Goldregen” hoffen dürfen. Aber will man viel Gold vor Dieben schützen, versteckt man es am besten in einem Stern…

Die Gärtner des Kosmos

So unterschiedlich Sterne auch sterben, erfüllen alle Supernovae dieselbe große Aufgabe:
Sie sind die Gärtner des Universums.
Sie erzeugen und zerstreuen die Elemente, aus denen Sterne, Planeten und Lebewesen entstehen. Sie drücken Gaswolken zusammen, lösen neue Sternentstehung aus, und sorgen dafür, dass das Universum niemals stillsteht, sondern sich ständig weiter entwickelt.

Vielleicht ist das die schönste Erkenntnis:
Jedes Metall in einer Münze, jeder Tropfen Blut, jeder Stein unter unseren Füßen — all das wurde einst im Herzen eines Sterns geschmiedet und in einer Supernova freigesetzt.

Also ich empfinde das alles höchst weihnachtlich.
Jetzt hoffe ich natürlich, dass ihr ein frohes Fest hattet, dass mein Artikel zu Heilig abend euch auch jetzt noch gefällt, und dass ihr etwas nachvollziehen konntet, wie großartig und weihnachtlich das alles ist.
Ich werde mich bald nochmal mit meinem obligatorischen Jahresrückblick bei euch melden, und bin jetzt schon sehr gespannt, was wir gemeinsam im nächsten Jahr erleben dürfen.
Für den Augenblick bleibt mir nur noch, euch auf das letzte Türchen unseres wunderbaren literarischen Adventskalenders zu schicken.
https://www.blautor.de/der-blautor-adventskalender/