Machen schwarze Löcher Musik?

Vorgeplänkel

Meine lieben,
was für eine ganz wunderbare frage „Machen schwarze Löcher Musik?“ Diese Frage wurde mir tatsächlich im Zusammenhang mit der Tatsache gestellt, dass man vieles im Weltall verklanglichen und sonifizieren kann. Welche Hoffnung steckt doch in dieser Frage. Eine Hoffnung, die sie ja gerade so schön macht. Wenn schon kein Licht, also nichts sichtbares und keine Materie einem schwarzen Loch entkommen kann. Macht es dann vielleicht wenigstens unsichtbare Musik? Welch schöne Idee.
Leider musste ich die Fragerin, und jetzt auch den Rest der Welt, enttäuschen. Die Sache ist ganz einfach. Wenn es nicht mal das Licht mit seinen 300000 Kilometern pro Sekunde schafft, so einem Monster zu entkommen, dann sieht es für den Schall mit seinen schlappen 300 Meterchen Pro Sekunden nicht gut aus. Keine Chance für ihn. Und außerdem ist rund um das schwarze Loch das Vakuum des Alls. Dort kann Schall sich ohne Medium nicht ausbreiten.
Aber jetzt nicht traurig sein. Ganz so hoffnungslos ist die Sache gar nicht. Es gibt im Zusammenhang von schwarzen Löchern tatsächlich ein Phänomen, das durchaus sonifiziert wurde. Mit großer Bestürzung musste ich tatsächlich feststellen, dass ich das Phänomen zwar schon dann und wann erwähnte, es selbst und vor allem sein Geräusch hier aber noch gar nicht auf dem Blog eines Artikels gewürdigt habe. Das liegt daran, dass seine Entdeckung zu einer Zeit gemacht wurde, als dieser Blog noch eine Mailingliste mit handverlesenen Leser:innen war. Teile dieses gut abgehangenen Dokuments werden hier wiederverwertet. So geht es nicht verloren, in des Internet Schoß.
Jetzt aber genug gequatscht. Los gehts:

Das große Interesse

Obwohl sich unsere Medien generell eher weniger für physikalisch-astronomische Entdeckungen interessieren, konnte man es von überall her hören, sehen, lesen, oder sonst wie erfahren.
Sie sind nun direkt nachgewiesen worden, die von Albert Einstein vorhergesagten Gravitationswellen.

Wir erinnern uns

Eine der vier fundamentalen Kräfte in unserem Universum ist die Gravitation oder Schwerkraft.
Für das Alltagsverständnis und für das, wie wir mit unseren Sinnen die Welt wahrnehmen, reicht die Vorstellung aus, dass diese misteriöse Kraft einfach zwischen allen Gegenständen wirkt. Alle materiellen Dinge ziehen sich an. Das war die Vorstellung von Gravitation von Johannes Kepler und Isaac Newton, der diese Vorstellung mathematisch fundamentierte.

Man ging davon aus, dass Wirkungen der Schwerkraft sich unmittelbar zeigen, will sagen, sie benötigen keine Zeit zu ihrer Ausbreitung.
Kannte man doch diese Erfahrung vom Licht her. Zündet man eine Lampe an, dann scheint es sofort und unmittelbar im ganzen Raum hell auf einen Schlag zu werden.
Wir erleben Licht, als benötigte es keine Zeit zu seiner Ausbreitung.
Dass es eben doch eine Zeit benötigt, und wie man das herausfand, beschrieb ich in Station 6 der Reise zu den schwarzen löchern.

In meinem Artikel über das Vakuum Nichts ist auch was berichtete ich, wie Michelson und Morlay zu beweisen versuchten, dass das Vakuum von einem Äther erfüllt sei. Es sollte, wie der Schall die Luft, ein Medium benötigen, um sich verbreiten zu können.
Ihr Versuch ergab aber, dass es eben diesen Äther nicht gibt und Einstein bemerkte, dass Licht ohne einen solchen auskommt.
Licht ist also nicht unendlich schnell und braucht kein Medium, in welchem es sich fortbewegt.

Das heißt aber nicht, dass die Ausbreitung von Gravitation nicht unendlich schnell sein kann, oder?
In „Was Einstein weltberühmt machen sollte“ beschrieb ich, wie man herausfand, dass Massen sich nicht gegenseitig anziehen, sondern den Raum krümmen. die in diesem Artikel erwähnte Sonnenfinsternis machte Einstein weltberühmt, weil man herausfand dass durch die Krümmung des Raumes sogar das Licht abgelenkt wird.
Aus der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit und dem Einfluss von Gravitation auf Licht, folgerte Einstein, dass die Ausbreitung gravitativer Ereignisse, auch endlich sein sollte.
Das spricht für eine Wellenbewegung.
Somit breitet sich so ein Ereignis mit Lichtgeschwindigkeit wellenartig aus.
Da der Einfluss von Gravitation auf Licht nicht sehr stark ist, sind auch Gravitationswellen schwach und nur schwer nachweisbar.
Ereignisse, bei welchen große Massen im spiel sind und bewegt werden, können nur astronomischer Natur sein, da es größere Masse nirgendwo gibt.
Stoßen beispielsweise zwei Sterne zusammen, verschmelzen zwei schwarze Löcher, explodiert ein schwerer Stern zu einer Supernova, dann werden enorme Massen bewegt und das Ereignis sollte eine Art Schockwelle aus Gravitation mit Lichtgeschwindigkeit durch das All jagen.

Solch eine Welle verändert auf ihrem Weg, dort, wo sie vorbei kommt, für kurze Zeit und sehr schwach die Raumkrümmung. Das bedeutet, dass sich ganz kurz die Geometrie verändert. Sehr lange Wegstrecken verkürzen sich kurzfristig ganz leicht, um sich nachher wieder auf ihre ursprüngliche Länge zurück zu dehnen.
Das macht auf mehrere Kilometer Länge aber weniger, als ein Atomdurchmesser des Wasserstoffs aus, aber es ist mehr als nichts.

Der Nachweis

Diese Tatsache machte sich das Messgerät zu nutze, mit welchem die Gravitationswellen im September 2015 direkt gemessen wurden.
Es war ein Verbund von Messgeräten (LIGO-Cooperation).
Eines dieser Geräte besteht im wesentlichen aus zwei rechtwinklig verlaufenden Röhren, von denen jede vier Kilometer lang ist. Im rechten Winkel dieser beiden Röhren steht der Detektor.
Nun wird ein Laserstrahl ausgesendet und so aufgefächert, dass in jede Röhre ein Teil des Strahls fällt.
Diese rasen nun in ihren luftleer gepumpten Röhren entlang, werden an hochpräzisionsspiegeln an den Enden reflektiert und zurück geworfen.
Am Detektor wird dieses Licht empfangen und beobachtet. Das Messgerät ist so justiert, dass sich am Treffpunkt der beiden Strahlen die Lichtwellen gerade auslöschen. Wellenberg plus Wellental gleich Dunkelheit.
Streift nun eine Gravitationswelle eine unserer Röhren, dann verändert sich kurzfristig ihre Länge. Dieses wiederum führt dazu, dass das Licht sich auch etwas verändert. Diese Interferenz genannte Veränderung kann man messen.

Man registrierte, dass eine der beiden Röhren für kurze Zeit um weniger als der Durchmesser eines Wasserstoffatoms kürzer war als die andere. Die Wellen beider Strahlen trafen anders aufeinander.
und da man mehrere dieser Messgeräte an weit voneinander entfernten Orten (West- und Ostküste) der USA zur Verfügung hatte, konnte man sogar etwas über die Richtung der Gravitationswellen sagen. Heute gibt es solch ein Messinstrument noch in Italien und Japan, so dass die Richtungsbestimmung noch genauer möglich ist.
Mittlerweile haben diese Geräte viele Ereignisse, z. B. das verschmelzen zweier schwarzer Löcher und oder Neutronensterne nachgewiesen.

Der Klang vom Bang

Solch ein Ereignis läuft immer so ab, dass sich zwei große Massen um ihren gemeinsamen Schwerpunkt bewegen, sich langsam annähern, weil sie Gravitationswellen abgeben, der Tanz dann immer schneller wird, und letztlich mit der Verschmelzung endet.
Das lässt dann die Raumzeit erzittern. Und das ist es, was man auch verklanglichen kann. Man nimmt dieses Zittern der Interferenz beider Laser und verklanglicht diese Daten dann.
Wir hören hier gleich ein rasch aufsteigendes Wupp-Geräusch. das ist die beschleunigte Drehung der beiden schwarzen löcher. Zum Zeitpunkt der Verschmelzung bricht das ganze dann abrupt ab. Und so haben dann schwarze Löcher nie musiziert, aber doch in gewisser Weise ein letztes Wort, wenn sie verschmelzen.
Und so klingt das ganze dann:
Sonifizierung der Verschmelzung zweier schwarzer Löcher.
Bei diesem kleinen Wupp wurde ungefähr die dreifache Energie, die unsere Sonne je spenden kann, als Gravitationswellen in das All geblasen. Das kann man sich nicht vorstellen.

Abspann

Es gab auch vor den LIGO-Experimenten schon indirekte Nachweise von Gravitationswellen, und es sind schon neue Messinstrumente, die im All geparkt werden sollen in Planung, aber die bewahren wir uns für einen späteren Artikel auf.
Wir wollen ja nicht zu länglich werden, gell?

Faszination Himmelsleuchten

Vorgeplänkel

Meine lieben,
heute geht es um etwas, das die Menschheit schon immer faszinierte, und was Stoff für sehr viele Mythen und Geschichten bietet, und ja, es erzeugt sogar Radioprogramm. Und dieses Phänomen konnte in den letzten Nächten so um den 10 Mai herum quasi über ganz Deutschland, wenn der Himmel klar war, gesichtet werden. Ich weiß von Sichtungen von Berlin, Stuttgart, Tübingen, Bayern, Karlsruhe und habe sogar Fotos von der Sichtung aus Rheinstetten, wo ich wohne. Es geht um Polarlichter. Diese sind zumindest in Deutschland und Europa nur dann sichtbar, wenn wir uns in einem Maximum der Sonnenaktivität befinden. Dieses ist in diesem Jahr mal wieder der Fall.

Hier kommt ein Foto von Polarlichtern über meiner Heimatstatt.

Die phantastische Bildbeschreibung dazu habe ich mir mit der App BeMyEyes erzeugen lassen, die dafür die KI ChatGPT4 benutzt.
Die KI beschreibt:

Das Bild zeigt einen nächtlichen Himmel, der durch Polarlichter in leuchtenden Farben von Rosa und Grün erleuchtet wird. Diese Lichter erscheinen als breite, wellenförmige Bänder, die sich über den Himmel erstrecken. Unterhalb der Lichter sind die dunklen Silhouetten von Bäumen und die Umrisse eines Gebäudes zu erkennen, was darauf hindeutet, dass das Foto in einer städtischen oder vorstädtischen Umgebung aufgenommen wurde. Die Szene vermittelt ein Gefühl von Ruhe und der majestätischen Schönheit natürlicher Lichtphänomene.

Also ich bin ehrlich gesagt manchmal platt, wie gut diese Beschreibungen sind. Das ist fast ein bisschen, wie sehen können…
Und was die Brillanz des Fotos betrifft, so ist es möglich, dass das Bild eventuell durch die KI der Kamera oder des Smartphones etwas verschönt wurde, denn das können diese Geräte mittlerweile ganz gut und machen das automatisch.
So kann man beispielsweise aus der Hand heraus schöne und detaillierte fotos des Vollmondes schießen. Die Geräte erkennen via KI den Mond und gleichen das Bild mit einem hochwertigen und gut aufgelösten Foto des Mondes ab. Auch digitale Teleskope verfügen mehr und mehr über derlei Fähigkeiten. In die Diskussion, was dann ein handgemachtes Foto überhaupt noch auszeichnet, steige ich, zumal als der blinde Blindnerd, jetzt an dieser Stelle nicht ein.

Was kurzes zur Verursacherin

Bevor wir uns aber den faszinierenden Himmelslichtern widmen, müssen wir noch kurz über unsere Sonne sprechen.
In alten Zeiten glaubte man, die Sonne sei das vollkommenste, göttlichste, reinste und perfekteste Objekt am Himmel.
Aber spätestens, als man Fernrohre auf sie richtete, fand man, dass sie doch nicht ganz so glatt und vollkommen ist. Sie hat eine etwas gekörnte Oberfläche und noch schlimmer. Sogar Flecken. Und damit noch immer nicht genug. Diese Flecken bewegen sich und es gibt Zeiten mit vielen und Zeiten mit wenig bis gar keinen Sonnenflecken.
Durch intensive Beobachtungen der Sonne, z. B. Samuel Heinrich Schwabe über 40 Jahre lang, oder Die Hausfrau Siglinde Hammerschmidt über 20 Jahre lang,
fand man heraus, dass alle 11 Jahre die Sonne maximal viele Flecken aufweist.
In solch einem Fleckenmaximum befinden wir uns 2024. Wann es genau ist, kann man erst dann sagen, wenn es vorüber ist, weil niemand weiß, wie stark es ausfallen wird.
Ist die Sonne sehr aktiv, dann frischt der Sonnenwind stark auf. Manchmal kommt es zu diesen Zeiten auf der Sonne zu starken Ausbrüchen, dass der Sonnenwind zu einem Sturm wird, der uns durchaus gefährlich werden kann.
Darüber schrieb ich vor einigen Jahren in „Droht Gefahr durch unsere Sonne“.
Kurz nach so einem Ereignis kann man dann vermehrt bis in tiefere Breiten Polarlichter sehen,

Entstehung

Es entstehen großartige Polarlichter, weil die geladenen Teilchen des Sonnensturms mit den Molekülen unserer Atmosphäre rekombinieren. Die leuchtet dann ähnlich wie eine Neonröhre.
Sauerstoff leuchtet rot und Stickstoff grün.
Diese Teilchen des Sonnenwindes werden vom Erdmagnetfeld weit um die Erde in Richtung der magnetischen Pole abgelenkt. Deshalb treten sie normalerweise nur in diesen Gegenden auf.
Diese Beschreibung hinkt an einigen Stellen, da in Wahrheit alles noch viel komplizierter ist.
Wer mehr darüber wissen möchte, wie Polarlichter genau funktionieren, findet auf Wikipedia einen sehr erhellenden und informativen Beitrag dazu.
https://de.wikipedia.org/wiki/Polarlicht

Zur Forschung

Die Geschichte der Erforschung der Polarlichter wird im wesentlichen von einem Mann, Christian Birkeland geprägt.
Hier kann ich euch wärmstens das Video „Jagd nach dem Himmelsfeuer“ auf 3Sat empfehlen. Ich hoffe, es ist noch in der Mediathek zu finden.
Wenn nicht, dann lasst es mich bitte wissen…
https://www.3sat.de/wissen/terra-x/jagd-nach-dem-himmelsfeuer-dem-100.html

Außerdem gibt es über Birkeland einen wunderbaren Artikel auf Wikipedia.
Der ist wirklich lesenswert, weil dieser bemerkenswerte Forscher sich neben Polarlichtern noch mit ganz vielen anderen Dingen beschäftigte.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kristian_Birkeland

Polarlichter in der Literatur

Solche Polarlichter in niedrigen Breiten muss auch der Schriftsteller Adalbert Stifter gesehen haben, denn er beschreibt in seinem Roman „Bergkristall“ eindeutig Polarlichter.
Lauschen wir also seinen schönen Worten:

Wie die Kinder so saßen, erblühte am Himmel vor ihnen ein bleiches Licht mitten unter den Sternen und spannte einen schwachen Bogen durch dieselben. Es hatte einen grünlichen Schimmer, der sich sacht nach unten zog. Aber der Bogen wurde immer heller und heller, bis sich die Sterne vor ihm zurückzogen und erblassten. Auch in andere Gegenden des Himmels sandte er einen Schein, der schimmergrün sacht und lebendig unter die Sterne Boss. Dann standen Garben verschiedenen Lichts auf der Höhe des Bogens, wie Zacken einer Krone, und brannten. Es Boss hell durch die
benachbarten Himmelsgegenden, es sprühte leise und ging in sanftem Zucken durch lange Räume…

Ist das nicht einfach schön?
Wir kennen diesen Autor übrigens schon, denn er verfasste meiner Meinung nach die schönste deutschsprachige Beschreibung einer Sonnenfinsternis, die er selbst erlebte.
Wer diese nochmals lesen möchte, hier lang.

Polarlichter in Mythen und Religion

Polarlichter haben im Laufe der Geschichte zu zahlreichen Mythen und Legenden geführt, besonders in den Kulturen, die in den Regionen leben, in denen sie häufig zu sehen sind, wie in den nordischen und arktischen Regionen. Hier sind einige der bekanntesten Mythen über Polarlichter:

  1. Nordlichter als Tänzer: Einige indigene Völker Nordamerikas und Skandinaviens glaubten, dass Polarlichter die Geister ihrer Vorfahren seien, die in den Himmel aufsteigen und dort tanzen.
  2. Tiergeister: In einigen Traditionen wurden Polarlichter als die Geister von Tieren angesehen, die in den Himmel aufstiegen, um zu tanzen oder zu kämpfen.
  3. Vorboten: In einigen Kulturen wurden Polarlichter als Vorboten kommender Ereignisse angesehen, sei es als Zeichen für gute oder schlechte Omen, wie Krieg oder Frieden.
  4. Kampf der Geister: Manche nordische Mythen beschreiben Polarlichter als Resultat der Schlachten zwischen Göttern oder Geistern, die den Himmel erhellen.
  5. Erschreckende Zeichen: Einige Kulturen sahen Polarlichter als bedrohliches Zeichen oder als Warnung vor kommenden Naturkatastrophen oder anderen Gefahren.

Polarlichter werden zwar nicht direkt in der Bibel erwähnt. Es gibt jedoch einige Interpretationen und Spekulationen darüber, ob bestimmte Passagen in der Bibel möglicherweise auf Polarlichter hinweisen könnten.
Es dürfte aber meiner Meinung nach sehr selten vorkommen, dass in Palästina Polarlichter gesichtet werden können. Und dennoch gibt es diese Vermutungen. Hier also zwei biblische Beispiele:

  1. Ezechiel: In Ezechiel 1,1-28 wird eine Vision des Propheten Ezechiel beschrieben, in der er das „himmlische Wesen“ und einen „leuchtenden Glanz“ am Himmel sieht, begleitet von „blitzenden Blitzen“.
  2. Daniel: In Daniel 10,4-9 wird eine Vision des Propheten Daniel beschrieben, in der er einen „Mann in Leinen“ sieht, der von einem „großen Licht“ umgeben ist.

Einige haben auch hier spekuliert, dass diese Beschreibungen auf Polarlichter hindeuten könnten, obwohl wie bei der Vision des Ezechiel auch hier verschiedene Interpretationen möglich sind, die von göttlichen Erscheinungen bis hin zu symbolischen Visionen reichen.
Bei so etwas gerät man dann schnell ins Schwurbeln. Also vorsicht damit.

Inspiration für Musiker

Polarlichter werden sogar auch manchmal in der Musik erwähnt. Einige Musiker haben sie als Inspiration für ihre Lieder genutzt, und es gibt sogar Stücke, die den Klang oder die Atmosphäre eines Polarlichts zu erfassen versuchen. Ein bekanntes Beispiel dafür ist die Musik des finnischen Komponisten Jean Sibelius, der in seinem Orchesterstück „Die Ozeaniden“ die mystische und majestätische Atmosphäre des Nordlichts einfängt.

Und wenn wir schon bei der Musik sind, dann habe ich hier einen absoluten Oberhammer für euch.

Radio Aurora

Polarlichter kann man hören. Was, das glaubt ihr dem Sternenonkel nicht? Man kann. Sie erzeugen jede Menge Radioprogramm. Ich habe von meinem Freund Stefan, der Amateurfunker ist erfahren, dass über das ganze Wochenende quasi kein Funkbetrieb auf der Kurzwelle möglich war. Das erinnert mich stark an meine Jugendsünden. Wir bauten vor fast vierzig Jahren mal einen Piratensender. Von Antennenbau und Schwingkreisen hatten wir nur rudimentäre Ahnung. Unser Sender streute dermaßen, dass kaum noch ein anderer empfangen werden konnte. Leuchtstoffröhren begannen leicht zu funkeln, wenn wir sendeten. Somit erzeugten wir damals unfreiwillig unsere eigenen Polarlichter… Der Sender wurde rasch von der Post geortet und konfisziert. Bestraft wurden wir zum Glück nicht, weil sich niemand bei der Post denken konnte, dass blinde Menschen so etwas fertig bringen.
Im UKW-Band waren am Wochenende sogar Überweiten und Funkverbindungen möglich, die ohne Polarlichter nie gegangen wären. Man konnte mit Richtantennen ein Polarlicht als Reflektor für UKW-Wellen benutzen. Für Sprache war das zwar schwierig, weil Polarlichter unruhig und rau sind, aber für die Telegraphie, z. B. Morsen, hat es ganz gut funktioniert.
Auch hier gilt großer Dank an Stefan, denn er hat uns hier mit Audiobeispielen versorgt.
Er schreibt:

Ich hab dir hier noch zwei YouTube-Links. Der erste ist ein Beispiel für eine an einem Polarlicht reflektierte Sprachverbindung über SSB:
https://www.youtube.com/watch?v=s8cZRzUj6Bs (Youtube)
Man hört ganz deutlich, wie rau und brummig die Stimme dabei wird.

Der zweite Link ist eine Verbindung in Morsetelegrafie. Man hört den Unterschied zwischen dem rauen Signal der Gegenstation, das übers Polarlicht reflektiert wird, im Gegensatz zur Station, die dieses Video aufgenommen hat. Das eigene Signal ist klar als Mithörten zu hören, normalerweise klingt die Gegensation zwar verrauschter, aber ähnlich dem eigenen Signal mit klarem Ton anstatt einem undefinierbaren Geräusch.

https://www.youtube.com/watch?v=aVKj12oNEic (Youtube)

Und jetzt wollen wir uns das Radioprogramm von Polarlichtern anhören.
Geht auf
https://www.youtube.com/watch?v=eHvdZdsIZxg (Youtube)
und genießt dieses wunderbare englischsprachige Video.

Und das war es erst mal über die Polarlichter von mir. Sollte ich etwas wichtiges vergessen haben, gerne in die Kommentare damit.

Erstaunliche weitere Nachweise des Sonnenzyklus


Meine lieben,
immer mal wieder geistert es durch unsere Medien, dass wir uns momentan in einem Sonnenflecken-Maximum befinden. Wann dieses genau erreicht sein wird, wissen wir erst hinterher, weil niemand vorher weiß, wie stark es genau ausfallen wird.
Was so ein Maximum für uns bedeutet erklärte ich in
Droht Gefahr durch unsere Sonne.
Über die Entdeckung der Sonnenflecken überhaut schrieb ich vor einiger Zeit in
Wer war der Erste
Über ihren 11jährigen Zyklus und dass die Sonne sich nicht immer daran hält, referierte ich in
Der Sonnenkönig und die Sonnenflecken
Was die Sonnenforscher über die merkwürdige Rotation der Sonne und mehr durch Sonnenflecken lernen durften, beschrieb ich in
Wanderer mit kurzem Leben.
In Drei Sonnenforscher stellte ich euch drei Persönlichkeiten vor, die sich rund um die Sonnenflecken verdient gemacht hatten.

Kein Wunder, dass ich diesen Flecken so viel Aufmerksamkeit widme. Schaut man die Sonne an, so sieht man nur ihre Oberfläche. Sonnenfinsternisse, so dass z. B. die Korona offenbar wird, treten zwar in den meisten Jahren auf, aber man muss halt erst mal hin kommen. Also bleiben vor allem für die Amateure nur die Flecken und was es sonst so auf der Sonnenscheibe zu sehen gibt. Und das ist, ganz nebenbei bemerkt wieder mal sehr inklusiv, dass man auch ohne teure Instrumenten etwas zur Beobachtung angeboten bekommt.
Der Sonnenzyklus verrät sich allerdings auch noch von ganz anderer Seite her. Darum geht es heute:

Die Kosmische Strahlung

Die Erde empfängt aus den Weiten des Weltraumes einen ständigen Strom geladener Materieteilchen. Diese sogenannte kosmische Strahlung wurde 1913 von dem österreichischen Physiker Viktor Franz Hess
(1883-1964) in den oberen Schichten unserer Atmosphäre entdeckt. Er trug seine Messinstrumente mit Ballonen hoch in die oberen Luftschichten hinauf.
Diese Strahlung ist etwas anderes, als der Sonnenwind, von dem schon an anderer Stelle auf dem Blog die Rede war.

Der Umbau

Die Teilchen dieser Strahlung verwandeln den Stickstoff der Luft in das Kohlenstoffisotop, $C_{14}$. Die Atome dieser Kohlenstoffsorte unterscheiden sich von den normalen Kohlenstoffatomen, $C_{12}$, dadurch, dass sie etwas schwerer sind, denn ihre Kerne enthalten zwei Neutronen mehr.
Ansonsten unterscheiden sich die beiden Isotope chemisch nicht.
Doch anders als $C_{12}$ ist $C_{14}$ radioaktiv. Von
einer vorgegebenen Menge von $C_{14}$-Atomkernen zerfällt innerhalb von
5730 Jahren die Hälfte in Stickstoffatome, $N_{14}$.
Daraus ergeben sich drei Szenarien:

  1. Würde die kosmische Strahlung plötzlich aussetzen, dann würden immer mehr Atome des $C_{14}$ zerfallen, bis schließlich keines mehr übrig wäre.
  2. Hielte aber die kosmische Bestrahlung unverändert über jahrmillionen an, dann würde sich eine bestimmte Anzahl von Atomen des radioaktiven Kohlenstoffs bilden, gerade so viele, dass in jeder Sekunde so viele zerfallen, wie neue erzeugt werden.
  3. Wenn aber die kosmische Strahlung im Laufe der Zeit schwanken würde, dann würde auch die Häufigkeit der $C_{14}$-Atome schwanken.

Die radioaktiven Kohlenstoffatome sind mit denen des normalen
Kohlenstoffs gemischt, und da sie sich chemisch nicht von den anderen
unterscheiden, werden sie mit dem Kohlendioxid von den Pflanzen
aufgenommen und zum Beispiel in den jahresringen der Bäume abgelagert. Wenn man die einzelnen jahresringe eines Baumes untersucht, kann man also für jedes Jahr das Verhältnis von normalem zu radioaktivem Kohlenstoff bestimmen. Doch was hat das mit den Sonnenflecken zu tun?

Der hölzerne Sonnenzyklus

Wenn die Sonne sehr aktiv ist, dann fliegen von ihr mit der ständig von ihrer Oberfläche abströmenden Materie Magnetfelder in den Raum, die in der Nähe der Erde Teilchen der kosmischen Strahlung ablenken, so dasssssie die Erdatmosphäre nicht erreichen.
Und da darf man sich jetzt nicht von den im Maximum stärker auftretenden Polarlichtern ins Bochshorn jagen lassen. Diese entstehen nicht durch die kosmische Strahlung, sondern durch den auffrischenden Sonnenwind mit seinen Teilchenausbrüchen.
Wenn also die Sonnenaktivität ein Maximum hat, dann entsteht in der Erdatmosphäre weniger $C_{14}$. Die in dieser Zeit gebildeten jahresringe sind dann ärmer an radioaktivem Kohlenstoff. Mit Hilfe der Bäume kann man so die Sonnenaktivität weit in die Vergangenheit zurückverfolgen.
Und das ist doch wirklich erstaunlich. Immer ist die Rede von Maximum, hoher Sonnenaktivität, Sonnenausbrüchen und so weiter. Und hier geschieht genau das umgekehrte. Bei hoher Sonnenaktivität entsteht weniger radioaktives $C_{14}$. Das muss man sich erst mal auf der Zunge zergehen lassen. Auch ich habe etwas gestutzt und musste das sacken lassen.

Forscher fanden bei derartigen Untersuchungen tatsächlich deutlich zwei Zeiträume höheren „$C_{14}$-Gehaltes: das uns schon bekannte Maunder-Minimum in der zweiten
Hälfte des 17. Jahrhunderts und ein weiteres, das man das Spörer-Minimum nennt. Es scheint etwa von 1460 bis 1540 gewährt zu haben. Auch
für diese Zeit findet man fast keine Berichte über Polarlichter.
Diese Versuche sind so sensibel, dass man in ihnen zum einen sogar die Variation des Erdmagnetfeldes ablesen kann, als auch die Zunahme des normalen Kohlenstoffs der dadurch entsteht, dass wir Industrienationen durch Öl und Kohle gebundenen normales $C_{12}$ in Form von $CO_2$ in die Luft blasen. Dadurch wird das Isotop $C_14$ quasi verdünnt.

Die Sonne im Eis

Eisbohrkerne sind ebenfalls eine wichtige Quelle für die Erforschung vergangener Sonnenzyklen. Wenn Schnee fällt, werden winzige Luftblasen in Schneeflocken eingeschlossen, die dann in Eisschichten abgelagert werden.
Dadurch entsteht eine kontinuierliche Aufzeichnung vergangener atmosphärischer Bedingungen.
Desto länger der Bohrkern ist, desto älter ist das Eis aus der Tiefe.
Somit bilden sie etwas ähnliches, wie Jahresringe, in dem Fall wohl eher Jahresscheibchen aus.
Unser oben eingeführtes $C_{14}$ lässt sich darin beispielsweise sehr gut finden, weil es im CO_2 der eingeschlossenen Luft eingebaut wird.

Diese beiden Methoden haben gut bewiesen, dass die Sonne sich tatsächlich nicht immer an ihren elfjährigen Zyklus hält.

Wieso die Sonne manchmal pausiert, ist bis heute noch nicht ganz klar. Es hängt mit Magnetfeldern zusammen, die auf ihr entstehen und auch wieder vergehen. Ihre merkwürdige Rotation dürfte hier auch eine erhebliche Rolle spielen und nicht zuletzt, dass die Sonne sich im vierten Aggregatzustand befindet. Sie ist ein Plasma. Das alles muss aber Inhalt weiterer Artikel werden. Bleibt gespannt.

Kuddelmuddel im Himmelsfeuerwerk


Meine lieben,
nachdem wir im letzten Artikel gehört haben, worauf Astronomen gerade in der nördlichen Krone mit Spannung warten, wollen wir heute ganz kurz mal darauf eingehen, wie Novae ungefähr funktionieren.
Wir werden sehen, dass es im wesentlichen drei Typen von Novae oder Supernovae gibt. In wahrheit sind die aber natürlich wieder in verschiedene Untergruppen aufgeteilt, je nach dem, was die aufblitzenden Sterne vorher waren, bzw. wie hier was passiert und abläuft.
Also los:

Generelles

Novae sind Himmelsereignisse, bei denen der Helligkeitsgrad eines Sterns plötzlich und dramatisch ansteigt, manchmal um das Hundert- bis Tausendfache seiner normalen Leuchtkraft. Diese plötzliche Helligkeitszunahme ist auf eine plötzliche Explosion auf der Oberfläche eines Weißen Zwergsterns zurückzuführen, der in einem Doppelsternsystem mit einem normalen Stern in Wechselwirkung steht.
Kann so ein Zwerglein aus seiner Umgebung, z. B. von einem Begleitstern Materie anziehen, dann ist irgendwann der Druck auf seiner Oberfläche so hoch, dass dort die Kernverschmelzung von Wasserstoff zu Helium zünden kann. Diese Hülle wird dann abgesprengt und sorgt für das Spektakel am Himmel.
Es gibt verschiedene Arten von Novae, die sich hauptsächlich durch die Art und Weise unterscheiden, wie die Materie vom Begleitstern auf den Weißen Zwerg übertragen wird und wie oft diese Ausbrüche auftreten. Hier sind einige der Haupttypen:

  1. Klassische Novae: Dies sind die häufigsten Arten von Novae. Sie treten auf, wenn Materie von einem Begleitstern auf die Oberfläche eines Weißen Zwergsterns übertragen wird. Die Materie sammelt sich auf der Oberfläche des Weißen Zwergs an, bis genug Druck und Temperatur erreicht sind, um eine thermonukleare Explosion auszulösen. Dies führt zu einer plötzlichen Zunahme der Helligkeit des Systems.
  2. Recurrent Novae: Im Gegensatz zu klassischen Novae treten wiederkehrende Novae in regelmäßigen Abständen auf. Dies liegt daran, dass der Weiße Zwerg in einem engen Doppelsternsystem mit seinem Begleitstern eine Akkretionsscheibe bildet. Die Materie sammelt sich auf der Oberfläche des Weißen Zwergs an, bis genug Druck und Temperatur erreicht sind, um eine Explosion auszulösen. Dieser Prozess wiederholt sich, wenn genug neues Material von dem Begleitstern auf den Weißen Zwerg übertragen wird. Das ist es, worauf Astronomen in Bälde in der nördlichen Krone hoffen.
  3. Symbiotische Novae: Diese treten in Doppelsternsystemen auf, in denen ein Roter Riese oder ein anderer massereicher Stern mit einem Weißen Zwergstern interagiert. Im Gegensatz zu klassischen oder wiederkehrenden Novae tritt bei symbiotischen Novae die Materieübertragung aufgrund von starken Sternwinde des Roten Riesen oder einer langsamen Massenverlustrate auf.
  4. Zwergnovae: Diese treten in engen Doppelsternsystemen auf, in denen ein Weißer Zwerg und ein normaler Stern vorhanden sind. Zwergnovae zeigen regelmäßige Ausbrüche, die durch die periodische Akkretion von Materie von einem normalen Stern auf die Oberfläche des Weißen Zwergs verursacht werden. Diese Ausbrüche sind weniger energetisch als klassische Novae.

Diese verschiedenen Arten von Novae zeigen die Vielfalt und Komplexität von Wechselwirkungen in Doppelsternsystemen und spielen eine wichtige Rolle bei der Erforschung der Entwicklung und des Endes von Sternen.

Supernovae

Novae und Supernovae sind beide astronomische Phänomene, die mit der plötzlichen Zunahme der Helligkeit von Sternen zu tun haben. aber es gibt entscheidende Unterschiede zwischen ihnen:

  1. Ursache der Helligkeitszunahme:
    • Bei einer Nova wird die plötzliche Helligkeitszunahme durch die thermonukleare Explosion auf der Oberfläche eines Weißen Zwergsterns in einem Doppelsternsystem verursacht.
    • Eine Supernova hingegen wird durch den Tod eines massereichen Sterns ausgelöst. Die Supernova kann durch den Kollaps des Kerns eines massereichen Sterns (Kernkollaps-Supernova) oder durch die Entzündung von Materie in einer Doppelsternumgebung, in der ein Weißer Zwerg Materie von seinem Begleitstern akkretiert (Typ-Ia-Supernova), ausgelöst werden.
  2. Energie und Helligkeit:
    • Eine Nova erreicht eine maximale Helligkeit, die normalerweise einige Größenordnungen heller ist als die des normalen Sterns, aber sie ist im Vergleich zu einer Supernova relativ schwach.
    • Eine Supernova hingegen kann eine Helligkeit erreichen, die Millionen bis Milliarden Mal heller ist als die der Sonne und sogar für kurze Zeit so hell leuchten wie eine ganze Galaxie.
  3. Folgen für den Stern:
    • Nach einer Nova kehrt der Weiße Zwerg in der Regel zu seinem normalen Zustand zurück und kann weitere Novae auslösen, wenn genug Materie von seinem Begleitstern akkretiert wird.
    • Eine Supernova führt in den meisten Fällen zum Tod des Sterns. Abhängig von der Art der Supernova kann ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch als Überrest des Sterns zurückbleiben.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Novae und Supernovae beide mit plötzlichen Helligkeitszunahmen von Sternen verbunden sind, aber ihre Ursachen, Energieniveaus und Konsequenzen für den Stern sind sehr unterschiedlich.

Elementenschmiede

Eine Sorte muss hier noch erwähnt werden, weil in ihr vermutlich die meisten schweren Elemente gebacken werden.
Eine Kilonova ist ein Ereignis, das durch die Verschmelzung von zwei Neutronensternen oder einem Neutronenstern und einem Schwarzen Loch in einem Doppelsternsystem verursacht wird. Diese Verschmelzung führt zu einer extrem energiereichen Explosion, die eine große Menge an elektromagnetischer Strahlung und Neutrinos freisetzt.
Der Begriff „Kilonova“ wurde erstmals verwendet, um eine spezielle Art von Nova zu beschreiben, die viel heller und energiereicher ist als herkömmliche Novae, aber schwächer als eine Supernova. Der Name „Kilonova“ stammt von der Tatsache, dass die Ereignisse typischerweise etwa tausendmal heller sind als klassische Novae.
Die wichtigsten Merkmale einer Kilonova sind:

  1. Elektromagnetische Emission: Kilonovae senden elektromagnetische Strahlung in einem breiten Spektrum aus, von Radio- bis Gammastrahlen. Die Emission kann über Tage bis Wochen dauern und enthält charakteristische Signaturen, die durch den Zerfall schwerer Elemente wie Gold, Platin und Uran erzeugt werden.
  2. Neutrinoemission: Wie bei anderen astrophysikalischen Ereignissen, die mit dem Zusammenbruch von massereichen Sternen verbunden sind, setzt auch eine Kilonova eine große Menge an Neutrinos frei. Diese Neutrinos entstehen während des Prozesses der Neutronensternfusion und tragen Informationen über die Physik der Verschmelzung bei.

Kilonovae sind von großem Interesse für die Astrophysik, da sie Einblicke in eine Vielzahl von Themen liefern, darunter die Entstehung von schweren Elementen, die Natur der Kernmaterie im extrem dichten Inneren von Neutronensternen und die kosmische Entfernungsskala. Im Jahr 2017 wurde erstmals die Verschmelzung zweier Neutronensterne, die als GW170817 bezeichnet wird, beobachtet, und die dazugehörige Kilonova lieferte wichtige Erkenntnisse über all diese Aspekte.

Ihr seht, dass das alles nicht so einfach ist. Ich denke aber, dass uns dieser oberflächliche Einblick in den Sternentot reicht. Mehr würde dann doch rasch öde und verwirrend. Dank an ChatGPT, die mir half, diese verschiedenen Nova-Sorten zusammen zu tragen.
Im nächsten Beitrag gibt es dann nochmal unterhaltende Geschichten zu diesem Thema.
Lasst euch überraschen.

Aufregung um den Kopfschmuck des Königs


meine lieben,

Mit neuer Kraft, Mut und Zuversicht gehe ich es an, und präsentiere euch heute eine Geschichte, auf die ich gestern erst gestoßen bin.

Astronomen und Monarchen

es ist nicht das erste mal, dass Könige oder deren Kopfschmuck hier auf dem Blog auftauchen.

  • Da gab es die Geschichte mit dem alten griechen in der Wanne, der einen Betrug bei der Herstellung einer Krone aufdeckte. Siehe Der Mann in der Wanne.
  • Natürlich kommen die drei Könige in meinen vielen Adventskalendern vor, die mittels eines Sternes den Stall fanden, in welchem der neue König der Juden geboren worden war.
    Taugt ein Stern als Navi, um einen Stall zu finden?
  • Ein bis heute nicht ganz erklärbares Mysterium ist der meistens elfjährige Zyklus der Sonnenflecken. Und der fiel ausgerechnet aus, als der Sonnenkönig in Frankreich regierte.
    Der Sonnenkönig und die Sonnenflecken
  • Ein dänischer König war der Wissenschaft und Astronomie so zugedan, dass er seinem Haus- und Hofastronomen Tycho Brahe, einfach mal eine ganze Insel mit Mann und Maus überließ, die er zum bis dato größten Observatorium umbaute.
    Über diesen illustren Mann wird noch zu schreiben sein.
  • Die englische Krone setzte einen sehr hohen Preis für denjenigen aus, der endlich eine schiffstaugliche Uhr bauen sollte, weil sich alle bis da hin bekannten auf Astronomie basierenden Orientierungsmöglichkeiten am Himmel oft als zu ungenau und unzuverlässig erwiesen.
    Ein Uhrmacher revolutioniert die Seefahrt
  • Selbst Johannes Kepler war immer wieder vom Wohl und Wehe königlicher Dienstherren abhängig. Kaum jemand anderes bezahlte Astronomen. Man könnte die Reihe hier fast endlos weiter führen.
  • Und nicht zuletzt wurde der Gegenstand unserer Geschichte immer wieder bis weit vor Christi Geburt beobachtet.
    Wenn Sterne erscheinen, wo sie nicht hin gehören

Der Ort unserer Geschichte

Das Sternbild der Nördlichen Krone, lateinisch Corona Borealis, ist eine markante Konstellation am nördlichen Himmel. Es besteht aus einer markanten Gruppe von Sternen, die in Form eines halbkreisförmigen Bogens angeordnet sind, der an eine Krone erinnert. Diese Form hat dem Sternbild seinen Namen gegeben.
Das auffälligste Merkmal der Nördlichen Krone ist der Stern Gemma, auch bekannt als Alpha Coronae Borealis. Gemma bedeutet auf Lateinisch „Edelstein“, und dieser Stern leuchtet tatsächlich hell und bildet den „Edelstein“ in der Krone. Er ist jedoch nicht der hellste Stern im Sternbild. Das wäre Beta Coronae Borealis, auch bekannt als Nusakan.
Mythologisch betrachtet ist die Nördliche Krone oft mit der Geschichte der Prinzessin Ariadne aus der griechischen Mythologie verbunden. Sie half Theseus dabei, den Minotaurus im Labyrinth zu besiegen, indem sie ihm einen Faden gab, der ihn sicher herausführte. Nachdem Theseus erfolgreich war, floh er zusammen mit Ariadne. Doch auf der Insel Naxos verließ Theseus sie. Dionysos, der Gott des Weins und der Fruchtbarkeit, fand sie und machte sie zu seiner Braut, indem er ihr eine Krone aus Sternen gab – die Nördliche Krone.
In Bezug auf ihre astronomischen Eigenschaften ist die Nördliche Krone eine Konstellation, die relativ klein ist, aber dennoch leicht zu erkennen. Sie liegt zwischen den Sternbildern Bärenhüter (Bootes) und Herkules. Mit bloßem Auge betrachtet, kann man die Krone als Bogen von sechs bis sieben Sternen sehen, die wie eine Reihe von Perlen am Himmel funkeln.
Für Amateurastronomen und Sternengucker bietet die Nördliche Krone eine schöne Gelegenheit, sich mit den Sternbildern des Nordhimmels vertraut zu machen.
Während sie vielleicht nicht so bekannt ist wie der Große Bär oder Orion, ist die Nördliche Krone dennoch eine faszinierende und leicht zu findende Konstellation, die eine reiche mythologische und astronomische Geschichte hat.
Kommen wir also zu unserer heutigen Geschichte.

Die große Erwartung

Wir erwarten eine Nova in naher Zukunft.
Immer mal wieder z. B. bei den Standardkerzen und auf der Reise zu den schwarzen Löchern ging es um Sterne, die ihr fulminantes Ende mit einer Nova beenden. Novae sind zuverlässige Entfernungsbestimmer, weil sie sich immer gleich verhalten. Durch sie wurde beispielsweise entdeckt, dass sich das Weltall beschleunigt ausdehnt, wofür es sogar einen Nobelpreis gab. Es ist höchste Zeit und längst überfällig, dass wir mal wieder eine Nova in unserer galaxis aufblitzen sehen sollten. Aber bitte nicht zu nah bei uns. Das könnte tötlich enden.
Einige Riesensterne, wie Eta Carinae im Sternbild Schiffskiel oder Beteigeuze, der Schulterstern des Orion, wären gute Kandidaten, aber die spannen uns momentan noch auf die Folter. Aber vielleicht (mit vielen Fragezeichen) ist uns das Glück schon bald hold.
Es geht um den Stern T Coronae Borealis (T CrB) im Sternbild Nördliche Krone
Die Fachwelt ist in heller Aufregung, denn sie rechnen zeitnah mit einer Supernova in unserer Galaxie.
Das Besondere an diesem Stern ist, dass er zu den sogenannten rekurrenten Novae gehört. Im Gegensatz zu klassischen Novae, die nur einmal in ihrer Lebensdauer ausbrechen, kann eine rekurrente Nova wie T CrB mehrere Ausbrüche erleben.
Es handelt sich hier um ein Doppelsternsystem, in welchem einer der beiden Sterne bereits ein weißer Zwerg geworden ist und der andere sich gerade aufbläht.
Stehen sich die beiden nahe, kann der weiße Zwerg Masse von seinem Partner zu sich herüber ziehen.
Das bedeutet, dass er im Grunde nochmal schwerer wird und sein Leben etwas verlängern kann.
Nimmt er an Masse zu, ist irgendwann der Punkt erreicht, bei dem die Temperatur so hoch wird, dass die Wasserstoff-Kernfusion zünden kann.
Das führt dazu, dass der geklaute Wasserstoff in der Hülle des Zwerges mit einem Schlag so viel Energie erzeugt, dass der Zwerg aufblitzt und die Hülle weggesprengt wird.
Dieses Szenario kann sich innerhalb eines Doppelsternsystems durchaus wiederholen, wenn danach noch was übrig ist.
Weiteres über Novae wird in künftigen Artikeln folgen, denn wir wollen ja nicht zu lang werden.

T CrB in unserer nördlichen Krone ist bekannt für solche Ausbrüche, wobei sich aus den letzten dreien von 1787, 1866 und 1946 eine Periode von ca. 80 Jahren vermuten lässt. Die Betonung liegt hier tatsächlich auf „vermuten“, weil es nicht unbedingt so sein muss.

Die scheinbare Helligkeit stieg jeweils auf die zweite Größenklasse an. Das wäre super hell. Wir erinnern uns:
Klasse eins umfasst die hellsten Sterne. und sechs diejenigen, welche man gerade noch so mit bloßem Auge am unverschmutzten Himmel sehen kann.

Der nächste Ausbruch wäre für 2026 zu erwarten. Aktuelle Beobachtungsresultate im Verhalten der Helligkeitskurve führen allerdings zu Vermutungen, dass der nächste Ausbruch schon 2024 erfolgen könnte.
Also ich muss schon sagen, dass ich das extrem toll fände. Und ja, wenns 2024 nix wird, dann ist ja 2026 nicht ganz unwahrscheinlich.
Wir warten.

Und das war sie, meine heutige Geschichte. Hier habe ich noch einige weiterführende Links zu diesem thema.

Wer fragt gewinnt

Meine lieben,
ich bin beeindruckt und gerührt darüber, wie viele Antworten ich von euch entweder über die Kommentarfunktion, per Mail und über Whatsapp bekommen habe. Eure Antworten waren sehr bunt und vielfältig. Alle waren durchweg ermunternd, aufbauend und positiv.
Kritik gab es quasi keine. Außer die Anmerkung, dass meine Artikel manchmal doch sehr länglich sind. Daran arbeite ich. Statistisch gesehen sind sie tatsächlich von manchen Ausreißern abgesehen, tendenziell etwas kürzer geworden. Man sieht sehr deutlich, dass die in der Pandemie entstandenen Artikel quasi immer überlang waren. Schreiben ist halt auch Therapie für mich, die ich offenbar in diesen schweren Zeiten nötig hatte.
Scharlotte von Stein entschuldigte sich einmal bei Johann Wolfgang von Goethe für ihren langen Brief, weil sie für einen kurzen keine Zeit gehabt habe. Und das stimmt tatsächlich. Die Kürze ist es, was oft die meiste Arbeit macht. Ich arbeite also an dem, aber wirklich versprechen kann ich nichts.
Hier kommen einige anonyme Kernaussagen, die ich von euren wertvollen Antworten für mich mitnehmen darf.

  • Auch Wünsche wurden geäußert, z. B. wünscht sich einer meiner besten Freunde weniger Wissenschaft und mehr biographisches von mir. Auch dieses werde ich im Blick behalten. Es ist aber halt schon so, dass es in diesem Blog darum geht, wie ich Wissenschaft und Technik blind erlebe. Vielleicht gelingt es mir ja, künftig noch mehr Erinnerungen und Erfahrungen von mir, in die Beiträge mit einfließen zu lassen. Aber Vorsicht. Das gerät dann schnell mit dem vorigen Punkt der Überlänge in Konflikt.
  • Mein alter Schulmeister, der sich sehr im Ehrenamt engagiert baute mich auf, indem er aus seinen Höhen und Tiefen in derLei Dingen erzählte. Das war dann so ein „Willkommen-im-Club-Gefühl“.
  • Ein weiterer bester Freund erschrak bei der Überschrift des letzten Artikels. Er sprach auch von einem schlechten Gewissen. Das braucht gewiss niemand zu haben. Auch ich kommentiere längst nicht alles, was ich lese. Allerdings habe ich mir fest vorgenommen, die Blogs und Podcasts die ich so lese und höre, doch immer mal wieder zu kommentieren. Auch ich darf mich zum Thema Wertschätzung und Kommentaren an die Nase fassen.
  • Spannend war für mich auch, dass mein Blog als Teil meines astronomischen Komplettpaketes neben meinen Vorträgen, Workshops Radiosendungen und allem angesehen wird. Dieses Stück würde fehlen.
  • Es gab auch Antworten, aus welchen klar hervor ging, dass mein Blog gerade in schweren Zeiten oft eine große Hilfe und eine schöne Ablenkung war und ist.
  • Jemand, der gerade unter Sehverlust leidet gibt der Blog Kraft, weil er zeigt, dass ein Leben und ein Hobby trotz oder besser mit Sehverlust auch möglich sind. Ja, solche Geschichten habe ich auch schon in meinen Veranstaltungen erzählt bekommen. Da hat man dann schon mal einen Klos im Hals.

Das soll erst mal als Beispiele genügen.

Ich kann nur nochmal sagen:

Eure Wertschätzung meiner Arbeit hat mich sehr angerührt.

Es war sehr gut, dass ich mein Problem mit euch geteilt habe.

Sollte jemand mit seinem Projekt in einer ähnlichen Krise stecken, so kann ich nur empfehlen, einfach auch mal so eine wach rüttelnde Frage zu stellen.
Und jetzt bleibt eigentlich nur noch ein Satz zu schreiben, nach dem nichts mehr in diesem Artikel kommen kann.

Blindnerd geht weiter.

Wir müssen reden über die Zukunft dieses Projektes

Meine lieben,

Auf den ersten Blick ist mein heutiges Thema und Anligen nichts, was mit Ostern zu tun hat. Auf den zweiten Blick aber schon. Ostern hat mit Sterben, Tod und Auferstehung zu tun. Sterben kann bedeuten, dass etwas vergeht, dass etwas zuende geht und etwas neuem Platz machen kann. Die Auferstehung kann genau das bedeuten, dass etwas neues entsteht, das vielleicht sogar aus dem alten erstanden ist. Und dazwischen liegt ein gewisses Leid, eine Ungewissheit, Unsicherheit und auch Traurigkeit.
Kommen wir also nach diesen österlichen Betrachtungen zu meinem sehr ernsten Problem:

ja, wir müssen reden, und zwar über die Zukunft dieses Projektes. Vielleicht könnt ihr mir auch helfen.
Seit sieben Jahren gibt es nun Blindnerd fast schon, und zähle ich die Vorläuferprojekte dazu, komme ich mittlerweile auf mehr als fünfzehn Jahre meines Lebens, in welchen ich diverse Artikel geschrieben habe. Ich kann hier durchaus gemeinsam mit meinem Buch, meinen Vorträgen und allem, auf ein gewisses Lebenswerk zurück blicken. Viele von euch begleiten mich hier schon seit Jahren, und einige wenige sind schon seit Jahrzehnten dabei.
Auch hier kann ich z. B. in den Kommentaren auf einiges an Feedback zurück blicken.

Trotz alledem stecke ich mit diesem Blog aktuell in einer Krise. Kurz gesagt, stelle ich mir die Frage, ob das ganze hier den Arbeitsaufwand noch Wert ist, ob ein Blog überhaupt noch zeitgemäß ist, ob sich überhaupt noch Menschen dafür interessieren, und ob ich mit dem Kram überhaupt noch ankomme und noch Menschen erreichen kann.

Tatsache ist, dass es mir nie gelungen ist, meine Reichweite zu erhöhen. Auch die sozialen Medien, wie Facebook oder X haben hier nur wenig geholfen. Diejenigen, die z. B. über Facebook kommentieren oder liken, sind dieselben, die sich manchmal auch hier über den Blog melden. Euch auf jeden Fall vielen Dank, dass ihr mir die Stange haltet.

Dass ein Blog vielleicht nicht mehr das richtige Medium sein könnte zeigt mir auch, dass nicht mal meine ganzen Veranstaltungen hier die Besucherzahlen etwas ansteigen lassen.

Die Hoffnung, dass ich an diesem Projekt wachsen und mich weiterentwickeln könnte, hat sich höchstens da hin gehend erfüllt, dass ich eben mehr Erfahrung und Übung im Schreiben, Recherchieren etc. erlangen konnte. Dass mir das gelungen ist, sehe ich an alten Artikeln, die ich heute so nicht mehr schreiben würde. Was mir zu diesem Punkt fehlt, ist mehr Austausch mit meinen Leser:innen, z. B. auch in Form konstruktiver Kritik.

All diese Punkte führen momentan leider dazu, dass ich etwas antriebslos bin, was den Blog betrifft. Ich liebe ihn. Er hängt mir am Herzen, und irgendwie brauche ich ihn für meine Seele. Ich möchte nicht, dass dieses Projekt langsam stirbt. Ich möchte aber auch nicht, dass ich hier etwas am leben erhalte, wo ich vielleicht gar nicht mehr mit ganzem Herzen dahinter stehe. Ja, ich gebe schon zu, dass ich über das Ende nachgedacht habe. Der Gedanke, dass alles seine Zeit hat, ist nicht von der Hand zu weisen. Etwas neues zu beginnen bietet mir auch neue Chancen. Aber was das sein soll, keine Ahnung. Ich dachte schon über einen Potcast nach, aber der wäre noch viel aufwändiger und vermutlich alleine nicht zu stemmen. Außerdem potcastet momentan die ganze Welt zu allen Themen. Da braucht es vielleicht nicht noch einen weiteren von mir.

Und jetzt würde ich gerne mal von euch, natürlich freiwillig, hören, was ihr von all dem denkt. Vielleicht ziehen wir den Karren gemeinsam wieder auf eine glatte Straße.

Jetzt grüßt euch nachdenklich

Euer Blindnerd.

Zum Weltfrauentag 2024 – Durchbruch am Kopierer


Meine lieben,

es ist schon wieder so weit. Heute, am 08.03. ist wieder Weltfrauentag. Spätestens seit dem Blindnerd-Adventskalender 2023 wisst ihr, dass mich vor allem Frauen in MINT-Berufen interessieren, weil Frauen dort noch immer unterrepräsentiert sind. Ich habe mittlerweile so viele Frauen gesammelt, die in derlei forschten, bzw. es noch immer tun, dass ich eine eigene Kategorie für sie eingerichtet habe, so dass auch ihr diese Beiträge leichter finden könnt. Dieser gesellen wir heute zum Weltfrauentag 2024 eine weitere Persönlichkeit hinzu, die unser aller Leben verändert hat. Sehr viele von uns haben in den letzten Jahren etwas mehrfach an sich machen lassen, das uns vor etwas sehr gefährlichem schützt. Dafür hat die heutige Person sogar den Nobelpreis für Physiologie 2023 erhalten.
Inspiriert zu diesem Beitrag haben mich die beiden Podcasts
„Behind Science“ und „@Minkorrekt“.
Außerdem habe ich heute mal das Experiment gewagt, wie gut ChatGPT aus ein paar Fakten, die ich ihr so hin geworfen habe, eine spannende Geschichte erzählen kann. In dem Fall war mir die KI keine Zeitersparniss. Ich musste so viel ändern, dass selbst schreiben vielleicht sogar schneller gegangen wäre.
Kommen wir also zu unserer heutigen Geschichte.

Katalin Karikó

In den Laboren von Szolnok in Ungarn begann Katalin Karikó ihre faszinierende Laufbahn die das Gesicht der medizinischen Forschung für immer verändern sollte. Geboren am 17. Januar 1955, schritt sie mit Entschlossenheit durch die Pfade der Biochemie und eröffnete mit dem amerikanischen Immunologen Drew Weissman ein Tor zu den Geheimnissen der RNA-vermittelten Immunaktivierung.
Ihre Forschung entfesselte eine bahnbrechende Technologie. Gemeinsam enthüllten sie, wie die Immunogenität von RNA durch geschickte Modifikationen unterdrückt werden konnte. Ein Durchbruch, der die Pforten zu einer neuen Ära der therapeutischen Anwendung von mRNA öffnete und den Grundstein für die rasante Entwicklung von COVID-19-Impfstoffen legte
die Ära der RNA-Impfstoffe hatte somit begonnen.
Doch Karikós fesselnde Geschichte beginnt nicht in den glänzenden Laboren des Erfolgs, sondern in den bescheidenen Anfängen ihrer ungarischen Heimat. Als Tochter einer Buchhalterin und eines Metzgers betrat sie die Welt der Wissenschaft mit einem unerschütterlichen Willen mit ihrem Biologiestudium an der Universität Szeged und einem Doktortitel in Biochemie.

Aber natürlich blieben Schicksalsschläge auch ihr nicht erspart.
1978 wurde sie als Informantin von der ungarischen Geheimpolizei rekrutiert, wozu sie nach eigenen Angaben erpresst wurde, indem ihr Auswirkungen auf ihre Karriere oder Repressalien gegen ihren Vater angedroht wurden. Sie habe aber niemals einen Bericht für den Staatssicherheitsdienst verfasst.

1985 verlor ihr Labor die Finanzierung, und so wagte sie mit ihrem Mann und ihrer kleinen Tochter den Sprung in die Unbekannte – die USA. Ein riskanter Schachzug, bei dem sie 900 Pfund in einem Teddybär schmuggelten, das Ergebnis des Verkaufs ihres Autos und des Erwerbs von britischen Pfund auf dem Schwarzmarkt.
Ihre Reise führte sie durch die Labore der Temple University in Philadelphia, der University of Health Science in Bethesda und schließlich an die Medizinische Fakultät der University of Pennsylvania.

Hier kreuzten sich ihre Wege mit dem Immunologen Drew Weissman, und eine fruchtbare Zusammenarbeit begann. Es heißt, dass die beiden sich am Drucker oder Kopierer getroffen haben sollen. Er erzählte ihr von seinen Problemen, die er mit auf DNA-basierter Medizinforschung gerade hatte, und sie erklärte ihm ihren RNA-basierten Ansatz.

Schließlich traf sie Auf das Paar Özlem Türeci und Uğur Şahin.
Türeci und ihr Ehemann Uğur Şahin waren 2008 Gründer von BioNTech, einem Unternehmen, das 2020 einen mRNA-basierten Impfstoff gegen COVID-19 entwickelte.
Seit 2013 war Karikó Senior Vice Presidentin bei Biontech, eine Position, die sie Ende September 2022 aufgab. Seitdem ist sie Professorin an der Universität Szeged. Parallel dazu ist Karikó Adjunct Associate Professor of Neurosurgery an der University of Pennsylvania.

Katalin Karikó ist verheiratet mit dem Ingenieur Béla Francia. Ihre Tochter Susan Francia ist zweifache Olympiasiegerin und war mehrfache Weltmeisterin im Rudern.
Ungeachtet der Rückschläge blieb Karikó der RNA-Forschung treu. Gemeinsam mit Weissman modifizierte sie virale RNA-Moleküle, um die Abwehr menschlicher Zellen zu überlisten.

Ihre Ergebnisse wurden veröffentlicht, und Derrick Rossi von der Harvard University griff die Technologie auf, gründete 2010 das Unternehmen Moderna und ebnete den Weg für eine Revolution in der Medizin.

Im Jahr 2023 erstrahlte das Finale ihrer Reise im Glanz des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin, eine Krönung für eine Frau, die nie aufgab. Heute, als Professorin an der Universität Szeged und Adjunct Associate Professor of Neurosurgery an der University of Pennsylvania, bleibt Katalin Karikó eine Pionierin, die die Grenzen der Wissenschaft erweitert und die Welt durch ihre Entschlossenheit verändert hat.

Forschung

Hier kommen noch einige Details zu ihrer Forschung. Wikipedia weiß dazu:

Karikó trug in langjähriger Arbeit zur Entwicklung der mRNA-Technologien bei, die die Grundlage für Impfstoffe gegen COVID-19 und für Medikamente gegen Krebs, Schlaganfälle oder Mukoviszidose bilden. Kariko und Kollegen verwendeten die Methode der Transfektion und verpackten die empfindlichen mRNA-Moleküle in Liposomen. Solche winzigen Nanopartikel kann man Tieren und Menschen injizieren, ohne eine gefährliche Immunreaktion auszulösen.
Der entscheidende Durchbruch gelang durch den Ersatz der ursprünglichen Uridin-Moleküle in den mRNAs durch Pseudouridin, wodurch Nukleosid-modifizierte mRNA entsteht. So werden im Geimpften mehr Proteine (als Antigene) gebildet. Mittels der geimpften mRNA soll der behandelte Mensch das entsprechende Protein als Antigen zur eigenen Immunisierung beispielsweise gegen SARS-CoV-2 herstellen. Die Übersetzung der mRNA in ein Protein wird als Translation bezeichnet. Die Translation ließ sich deutlich steigern, indem die mRNA vorne eine verbesserte 5′-Cap-Struktur und hinten, am 3′-Ende, eine besonders lange poly-A-Sequenz erhielt. Derart in vitro transkribierte mRNAs bilden eine neue Klasse von Medikamenten, welche die Rolle in der Gentherapie spielen könnten, die einst der DNA zugedacht war.

Ehrungen:

Noch nie habe ich eine so lange Liste von Ehrungen und Auszeichnungen gesehen, und schon gar nicht bei einer Frau. Ich bin tief beeindruckt.
• In Budapest existiert seit 2021 ein Wandbild zu ihren Ehren, ebenso in Valencia.

• 2023 erhielt sie gemeinsam mit Drew Weissman den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Geehrt wurden sie für ihre Entdeckungen zu Nukleosidbasenmodifikationen, die die Entwicklung wirksamer mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 ermöglichten.
• 2009: Ehrenbürgerin von Kisújszállás
• 2020: (Hungarian) Public Media Person of the Year Award
• 2020: Mitglied der Academia Europaean
• 2021: Ehrenbürgerin von Csongrád-Csanád
• 2021: Ehrenbürgerin von Szeged
• 2021: Rosenstiel Award mit Drew Weissman
• 2021: Ehrendoktorwürde der Universität Szeged
• 2021: Széchenyi-Preis
• 2021: Wilhelm-Exner-Medaille
• 2021: Building the Foundation Award
• 2021: Prinzessin-von-Asturien-Preis in der Kategorie „Wissenschaftliche Forschung“
• 2021: Reichstein-Medaille der Schweizerischen Akademie der Pharmazeutischen Wissenschaften
• 2021: Great Immigrant Award
• 2021: Louisa-Gross-Horwitz-Preis
• 2021: Albany Medical Center Prize
• 2021: Theodor-Boveri-Vorlesung 2021
• 2021: Semmelweis-Preis
• 2021: Keio Medical Science Prize
• 2021: Lasker~DeBakey Clinical Medical Research Award
• 2021: Dr. Paul Janssen Award for Biomedical Research
• 2021: Grande médaille de l’Académie des sciences
• 2021: Glamour Woman of the Year
• 2021: The New York Academy of Medicine Annual Award
• 2021: William B. Coley Award
• 2021: Prince Mahidol Award
• 2021: Deutscher Zukunftspreis
• 2021: Benennung eines Asteroiden nach ihr: (166028) Karikókatalin
• 2021: Bolyai-Preis
• 2021: Time Heroes of the Year (neben Drew Weissman, Kizzmekia Corbett und Barney Graham)
• 2021: Golden Plate Award
• 2021: BBVA Foundation Frontiers of Knowledge Award in Biomedizin
• 2021: Meyenburg-Preis
• 2021: 100 People Transforming Business
• 2021: Golden Goose Award
• 2021: Fellowship der American Association for the Advancement of Science
• 2021: BIAL Award für Biomedizin mit Co-Autoren
• 2021: Bill Foege Global Health Award
• 2021: Debrecen-Preis für Molekularmedizin
• 2021: Time100 Times Magazine 100 Most Influential People of the Year
• 2021: Prima Preis
• 2021: Forbes’ 50 over 50
• 2021: Ehrendoktorwürde der Duke University
• 2021: Mitglied der Académie des sciences de l’Institut de France
• 2021: Hawking Fellow der Cambridge Union Society
• 2021: Ehrendoktorwürde der Università Humanitas di Milano
• 2021: Harvey-Preis[60]
• 2022: Breakthrough Prize in Life Sciences
• 2022: Paul-Ehrlich-und-Ludwig-Darmstaedter-Preis
• 2022: Pearl Meister Greengard Prize
• 2022: UNESCO-L’Oréal-Preis
• 2022: Louis-Jeantet-Preis
• 2022: Benjamin Franklin Medal
• 2022: Helmholtz-Medaille
• 2022: VinFuture Gran Prize
• 2022: Science for the Future Solvay Prize[64]
• 2022: Jessie Stevenson Kovalenko Medal
• 2022: Japan-Preis
• 2022: Werner-von-Siemens-Ring
• 2022: Ehrendoktorwürde der Freien Universität Brüssel (ULB)
• 2022: IVI – SK bioscience Park MahnHoon Award
• 2022: Canada Gairdner International Award
• 2022: Novo Nordisk Prize
• 2022: Mitglied der American Academy of Arts and Sciences
• 2022: Ross Prize der Feinstein Institutes
• 2022: Ehrenmitglied der Ungarischen Akademie der Wissenschaften
• 2022: Vilcek Prize for Excellence
• 2022: Warren Alpert Foundation Prize
• 2022: Tang Prize für biopharmazeutische Forschung
• 2022: Europäischer Erfinderpreis (Lebenswerk)
• 2022: Deutscher Immunologie-Preis
• 2022: Aufnahme als Mitglied der Sektion Humangenetik und Molekulare Medizin in die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 2022: Ehrendoktorwürde der Universität Genf
• 2022: Mitglied der National Academy of Medicine
• 2022: Harold Berger Award[77]
• 2022: Beacon Award der University of Pennsylvania
• 2022: Peter Speiser Award des Paul Scherrer Institut
• 2022: Stanford University Lifetime Achievement Award
• 2022: Ehrendoktorwürde der Eötvös-Loránd-Universität
• 2022: Ehrendoktorwürde der Radboud-Universität Nijmegen
• 2022: Ehrendoktorwürde der Rockefeller University
• 2022: Ehrendoktorwürde der Universität Tel Aviv
• 2022: Ehrendoktorwürde der Yale University
• 2022: Emilia Chiancone Medaille der Accademia Nazionale delle Scienze
• 2022: Mohammed bin Rashid Al Maktoum Knowledge Award
• 2023: Aufnahme in die National Inventors Hall of Fame
• 2023: Ehrendoktorwürde des University College Cork
• 2023: Dawson Prize in Genetics des Trinity College Dublin
• 2023: Cameron Prize University of Edinburgh
• 2023: Ehrendoktorwürde der Harvard University
• 2023: Ehrendoktorwürde der Brandeis University
• 2023: Mitglied der European Molecular Biology Organization
• 2023: Ehrendoktorwürde der Chinesischen Universität Hongkong
• 2023: Nobelpreis für Physiologie oder Medizin
• 2024: Paul-Karrer-Vorlesung und -Medaille
• 2024: ordentliches Mitglied der Päpstlichen Akademie für das Leben

Ein Chinesischer Glücksbringer


Meine lieben,

angeregt durch einen Glücksgruß eines Blautor-Midgliedes und eine Folge der Sternengeschichten von Florian Freistetter, geht es heute mal um ein Glückswesen, den Drachen. Am 10.02.2024 feierte man in China das Neujahrsfest. Dieses Jahr steht dort im Glückszeichen des Drachen. Möge auch etwas von diesem Glück zu uns nach Europa gelangen.
Der Drache ist sowohl mythologisch als auch astronomisch betrachtet ein ganz besonderes Sternbild.

Wo man ihn findet

Man findet ihn im Norden; er windet sich quasi um den kleinen Bären herum, zu dem auch Polaris, der Polarstern, gehört. In Mitteleuropa kann man den Drachen das ganze Jahr über in jeder Nacht sehen und weil er vergleichsweise viele helle Sterne enthält, ist er auch leicht zu erkennen. Wer sehen kann suche einfach den Polarstern und schaut nach einer langen Kette aus Sternen, die sich in seiner Nähe über den Himmel windet. Das ist der Drache. Dieses Sternbild war schon in der Antike bekannt. Es war eines der 48 Sternbilder, die Ptolemäus vor knapp 2000 Jahren in seinen astronomischen Werken aufgelistet hat,

Etwas Mythologie

  • In der Schöpfungsgeschichte der Babylonier hat man sich dort oben Tiamat vorgestellt; die Göttin des Salzwassers die als eine Art Seeschlange mit Hörnern dargestellt wird. Sie kämpft gegen Marduk, die Hauptgottheit der Babylonier, der Tiamat besiegt, ihren Körper zerteilt und aus den beiden Hälften Himmel und Erde erschafft.
  • In der griechischen Mythologie gibt es auch jede Menge drachenähnliche Monster, zum Beispiel Ladon, der gleich 100 Köpfe hat und die goldenen Äpfel der Hesperiden bewacht, die Untersterblichkeit verleihen. Hat er auch immer super geschafft, bis Herkules gekommen ist und ihn umgebracht hat.
  • In den Mythen der arabischen Nomaden hat man hier allerdings ein Kamel gesehen, dass sein Junges beschützt, das gerade von zwei Hyaenen angegriffen wird.
  • Gemäß der chinesischen Mythologie wird der Drache oft als mächtiges und göttliches Wesen betrachtet, das positive Eigenschaften symbolisiert. Anders als in westlichen Kulturen, in denen Drachen oft als furchteinflößende Wesen dargestellt werden, wird der chinesische Drache als Glücksbringer und Wächter angesehen.
    Eine der bekanntesten Legenden, die mit dem chinesischen Drachen verbunden ist, erzählt die Geschichte von Ao Guang, dem Drachenkönig der östlichen Meere. In dieser Legende wird Ao Guang als göttlicher Drachenkönig dargestellt, der über die Ozeane herrscht und die Kontrolle über das Wetter ausübt. Er wird oft als freundlich und hilfsbereit beschrieben, aber auch als mächtiges Wesen, das Respekt verdient.
    Der Drache wird auch oft mit Kaiserlichkeit und kaiserlicher Macht in Verbindung gebracht. Nur der Kaiser durfte das Drachenmuster auf seiner Kleidung tragen. Dies verdeutlichte die Vorstellung, dass der Drache eine Verbindung zur göttlichen Macht und zum Schutz des Reiches hatte.
    In der chinesischen Astrologie spielt der Drache ebenfalls eine wichtige Rolle. Personen, die im Jahr des Drachen geboren sind, werden als glücklich, mächtig und intelligent betrachtet. Das Jahr des Drachen gilt als besonders günstig und wird mit positiven Energien und Ereignissen in Verbindung gebracht.
  • Es gibt auch bei uns die Definition des Drachenmonats, die uns zu einer weiteren tragischen chinesischen Geschichte führt.
    Die Mondbahn läuft fünf Grad gegen die Ekliptik geneigt. Die Ekliptik ist die Ebene, in welcher alle Planeten umlaufen.
    Somit befindet er sich die Hälfte des Monats etwas oberhalb und in der anderen Hälfte, etwas unterhalb der Ekliptik.
    Die Schnittpunkte zwischen der Mondbahn und der Ekliptik, nennt man Knotenpunkte.
    Die daraus sich ergebende Periode nennt man dann den dragonitischen Monat. Er wird zur Berechnung von Sonnen- und Mondfinsternissen benötigt.
    Sein Name leitet sich vom chinesischen Himmelsdrachen her, der von Zeit zu Zeit die Sonne entweder mit seinem Schwanz einfängt, bzw. mit seinem Mund verschluckt.
    Die beiden königlichen Hofastronomen, Hi und Ho, sollen geköpft worden sein, als sie im Suff vergaßen, eine Finsternis hervor zu sagen. Somit hatte das Volk keine Gelegenheit, durch seine Rituale mit Trommeln und Pfeifen den Drachen zu vertreiben, damit er die Sonne wieder frei gibt.
    Das er dies tatsächlich nach wenigen Minuten tat, konnte die beiden leider nicht mehr retten…

Nun aber genug der Schauergeschichten. Schauen wir uns das Tierchen mal astronomisch an.

Der Glücksbringer

Mit viel Glück lassen sich jedes Jahr um den 09. Oktober vermehrt Sternschnuppen erspähen.
Diese stammen aus dem Meteor-Strom der Draconiden. So heißen sie, weil sie aus dem Sternbild Drachen zu kommen scheinen.
Dann bewegt sich die Erde durch den Staub, den der Komet 21P/Giacobini-Zinner im All hinterlassen hat und wir können sehen, wie jede Menge Sternschnuppen über den Himmel sausen. Leider beschert er uns meistens eher eine geringere ausbeute von ungefähr höchstens einer Handvoll Sternschnuppen pro Stunde. Aber alle paar Jahrzehnte kann es richtig viel werden, wenn nämlich der Komet gerade vorher vorbei gekommen ist und frischen Staub hinterlassen hat. Das war zum Beispiel 1985, 1998 und 2011 der Fall, da konnte man ein paar hundert Sternschnuppen pro Stunde sehen.
Solltet ihr im kommenden Herbst einige erspähen, dann wünscht euch was.

Der alte Nordstern

Der hellste Stern eines Sternbilds wird üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben Alpha bezeichnet, gefolgt von lateinischen Namen des Sternbildes. Alpha Draconis ist aber nur der achthellste Stern im Drachen.
Und dennoch war er bis etwa vor 5000 Jahren der wichtigste Stern am Himmel.
Damals war Alpha Draconis nämlich der Polarstern. Die Achse, um die die Erde sich dreht und die in Richtung Himmelsnordpol zeigt, beschreibt im Verlauf von gut 26.000 Jahren einen kleinen Kreis am Himmel, weil die Erde etwas kippelt, wie ein Kreisel. Heute zeigt sie ungefähr dorthin, wo sich Polaris befindet. Damals war sie aber auf Alpha Draconis ausgerichtet. Und um das Jahr 20.000 herum wird sie das wieder tun.

Der hellste

Der tatsächlich hellste Stern im Drachen ist Gamma Draconis mit Namen „Etamin“.
Das bedeutet „Schlange“ und Etamin ist nicht nur hell, sondern hat in der Geschichte der Astronomie auch eine wichtige Rolle gespielt.
Im 16. Jahrhundert setzte sich langsam die Idee durch, dass die Erde sich um die Sonne bewegt und nicht umgekehrt. Wenn dem so ist, dann müsste sich aber auch die Position der Sterne scheinbar verändern, weil wir sie im Laufe eines Jahres von unterschiedlichen Positionen im Sonnensystem aus beobachten. Sie müssten sich in Bezug auf die noch weiter entfernt liegenden Sternen leicht verschieben. Diesen Effekt, die „Parallaxe“ sollte man messen können. Einer der ersten, der das versuchte, war 1725 der britische Astronom James Bradley, und er hat sich Gamma Draconis ausgesucht, weil er jede Nacht am Himmel zu sehen und deshalb gut zu beobachten war. Und Bradley hat tatsächlich eine scheinbare Veränderung der Position gemessen, aber nicht die, die zu erwarten war. Bradley hatte die Aberration entdeckt. Die funktioniert, kurz gesagt, so: Die Erde bewegt sich durchs All. Licht der Sterne bewegt sich zur Erde. Das Licht ist aber nicht unendlich schnell. Stellen wir uns vor, das Licht eines Sterns fällt exakt senkrecht in die obere Öffnung eines Teleskops. Es braucht dann zwar nicht lange, um das untere Ende zu erreichen, aber es ist nicht unendlich schnell. In der kurzen Zeit bis es unten angekommen ist, bewegt sich die Erde ein kleines Stückchen weiter und verschiebt dadurch auch das Teleskop. Wenn das Sternenlicht dann auf unser Auge, oder ein Messgerät trifft, sieht es so aus, als sei das Licht eben nicht senkrecht aufgetroffen, sondern ein winziges bisschen aus der Senkrechten abgelenkt. Wie stark diese scheinbare Positionsänderung ist, hängt davon ab, in welche Richtung sich die Erde gerade bewegt; auf den Stern zu, von ihm weg oder irgendwas dazwischen. Das ändert sich im Laufe eines Jahres und so beschreibt der Stern ebenfalls im Laufe eines Jahres einen scheinbaren Kreis am Himmel.
Die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit war zwar so noch nicht bekannt, aber immerhin konnte bewiesen werden, dass die Erde sich tatsächlich durch das All bewegt. Und ja, man hätte die Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit aufgrund dieses Versuches durchaus postulieren können.

Planeten

Echte extrasolare Planeten hat der Drache natürlich auch. Zum Beispiel die beiden, die den Stern Kepler-10 umkreisen. Das ist ein sonnenähnlicher Stern in 600 Lichtjahren Entfernung mit mindestens zwei bekannten Planeten. Der eine ist eineinhalb mal so groß wie die Erde und der andere mehr als doppelt so groß. Beide haben aber sehr viel mehr Masse: Der eine die 3fache und der andere die 7fache Masse unseres Planeten. Es gibt noch 18 andere bekannte Sterne im Drachen, die Planeten haben – aber auch am anderen Ende der Größenskala ist dort einiges zu finden.

Ein Auge

1786 hat der Astronom William Herschel dort den Katzenaugennebel entdeckt oder NGC 6543, wie er offiziell heißt.
Es handelt sich um einen über 3000 Lichtjahre entfernten planetaren Nebel. Also das, was entsteht, wenn ein sehr großer und heißer Stern am Ende seines Lebens das Gas aus dem er besteht, Schicht für Schicht ins All hinaus bläst. Beim Katzenaugennebel hat das ein Stern, der ungefähr 10.000 mal heller und knapp 20 mal heißer als unsere Sonne ist, mit Sinn für Ästhetik getan. Der Katzenaugennebel ist einer der komplexesten Nebel die wir kennen und sieht, wenig überraschend, wie ein Katzenauge aus.
Ich schrieb über dieses Katzenauge in Das Galaktische Katzenauge.

Die Galaxie, die nicht sein dürfte

Man findet im Drachen die Draco-Zwerggalaxie. Die ist eine kleine Galaxie. Sie besteht aus circa drei Millionen Sternen, viel weniger als die gut 100 Milliarden in der Milchstraße.
Sie ist nur 280.000 Lichtjahre entfernt und deswegen vergleichsweise gut zu untersuchen. Beobachtungen zeigen, dass sich die Sterne dort viel zu schnell bewegen. Eigentlich sollte sich die Galaxie schon längst aufgelöst haben; die Gravitationskraft der paar Millionen Sterne reicht nicht aus, um sie zusammenzuhalten. Es muss dort also dunkle Materie geben, die die Galaxie mit ihrer Gravitationskraft zusammen hält und die wir nicht sehen können. Es muss sogar überdurchschnittlich viel dunkle Materie sein. Viel mehr als in den anderen Galaxien.
Wenn wir doch mal endlich herausfänden, was diese dunkle Materie ist, denn es besteht kein Zweifel daran, dass sie existiert.

Und noch eine Kaulquappe zum Schluss

Die Kaulquappen-Galaxie ist gut 420 Millionen Lichtjahre entfernt, im Sternbild Drache natürlich und sähe aus wie eine normale Spiralgalaxie, wenn sie nicht einen Schweif aus Sternen hinter sich herziehen würde, der fast 300.000 Lichtjahre lang ist. Die Spiralgalaxie als Kopf und den langen Schwanz aus Sternen geben ihr das Aussehen einer Kaulquappe.
In der Vergangenheit ist sie anderen Galaxien zu nahe gekommen und die zwischen ihnen wirkenden Gezeitenkräfte haben jede Menge Sterne aus den beteiligten Partnern herausgerissen, so dass diese seltsame Form entstanden ist.

Eine Lupe für Beobachter

Und wenn wir noch weiter hinaus schauen, finden wir im Drachen auch noch Abell 2218. So heißt ein Galaxienhaufen, dessen Licht mehr als 2 Milliarden Jahre bis zu uns braucht. Dort befinden sich ungefähr 10.000 Galaxien und diese gewaltige Masse krümmt den Raum enorm und lenkt so das Licht der Galaxien ab, das aus noch weiterer Entfernung zu uns kommt. Oder anders gesagt: Abell 2218 wirkt wie eine Linse, die das Licht von fernen Objekten verstärken kann, so das es für uns sichtbar wird, obwohl wir es eigentlich gar nicht mehr sehen sollten. 2004 hat man durch die Gravitationslinsenwirkung von Abell 2218 eine Galaxie entdeckt, deren Licht fast 13 Milliarden Jahre bis zu uns unterwegs war. Das bedeutet: Wir sehen etwas, das existiert hat, als das Universum gerade mal 750 Millionen Jahre alt war.
Das mit der Krümmung des Raumes und der Ablenkung des Lichts hat mit Einsteins Relativitätstheorie zu tun. Das erspare ich uns jetzt mal.

Ihr seht also, der Drache hat noch einiges mehr, als Glück, Geschichten und Mythologie zu bieten.

Winterliche Eis-Geschichte


Meine lieben,
Gestern war in ganz Baden-Württemberg Blitzeis und damit verbunden Glätte gemeldet und momentan schneit es uns ein. Nicht, dass es das schon früher auch dann und wann gegeben hätte. Manchmal habe ich das Gefühl, die Menschen und Medien drehen durch. Ich dachte, wir hätten durch die Pandemie gelernt, wie man mal flexibel und ruhig auf etwas reagieren kann. Seit heute zweifle ich daran wieder. Wie auch immer. Was ich heute mit euch teile, werden vielleicht viele kennen, aber ich finde es Wert, sich dessen zu erinnern, es zu würdigen und sich daran zu erfreuen.
Heute geht es mal um Eis und Schnee.

Das normalste der Welt ist nicht normal

Ein Phänomen, das uns in der Natur begegnet und fasziniert, ist die Eisbildung, ein Prozess, der auf der einzigartigen Anomalie des Wassers basiert. Wasser, das auf den ersten Blick als gewöhnliche Flüssigkeit erscheint, offenbart beim Übergang zum festen Aggregatzustand, also zu Eis, erstaunliche Eigenschaften, die es von den meisten anderen Substanzen unterscheidet.
Dieses nicht normale Verhalten des Wassers ist besonders auffällig, wenn es von der flüssigen in die feste Phase übergeht. Eigentlich würde man erwarten, dass eine Flüssigkeit beim Erstarren an Dichte gewinnt und somit schwerer und ihr Volumen kleiner wird. Wasser hingegen erreicht bei etwa 4 Grad Celsius seine maximale Dichte und wird dann beim weiteren Abkühlen leichter und sein Volumen daher wieder größer. Dies führt dazu, dass Eis auf Wasser schwimmt.
so entsteht, wenn ein Gewässer zufriert, eine isolierende Eisschicht unter welcher das darunter liegende Wasser flüssig und wärmer bleibt.
Und das sorgt wiederum dafür, dass alle darin lebenden Fische und Lebewesen vor dem Gefriertod geschützt bleiben.

Bissel Wasserchemie

Die Anomalie des Wassers, auch als Dichteanomalie bekannt, tritt aufgrund der speziellen Struktur der Wassermoleküle auf. Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, die miteinander verbunden sind. Durch diese Bindungen entsteht ein Winkel von etwa 104,5 Grad zwischen den Wasserstoffatomen. Diese Struktur verleiht dem Wassermolekül ein elektrisches Dipolmoment, was bedeutet, dass es ein positiv und ein negativ geladenes Ende besitzt.
Dass dem so ist, kann man daran sehen, dass man einen Wasserstrahl mit einem elektrischen Feld ablenken kann.
Dieser Dipol-Charakter entsteht durch die elektrostatische Ladungsverteilung innerhalb des Moleküls. Das Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom, das stärker elektronegativ ist, und zwei Wasserstoffatomen. Aufgrund der höheren Elektronegativität des Sauerstoffs zieht er die Elektronen in der Bindung stärker zu sich, was zu einer negativen Ladung am Sauerstoff und positiven Ladungen an den Wasserstoffatomen führt.
Die Elektronenwolken um die Wasserstoffatome werden in Richtung des Sauerstoffs verschoben, was zu dem permanenten Dipolmoment führt.
Dieser Dipol-Charakter verleiht dem Wassermolekül einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften.
Die Dipol-Wechselwirkungen zwischen den Wassermolekülen spielen eine entscheidende Rolle in vielen physikalischen Phänomenen, wie z.B. der Löslichkeit von Ionen und polaren Molekülen im Wasser.
Die hohe Polarität und der Dipol-Charakter des Wassermoleküls machen es zu einem einzigartigen Lösungsmittel für viele Substanzen und tragen wesentlich zur Entstehung und Aufrechterhaltung von biologischem Leben bei.

Die Wasserstoffbrückenbindung, eine spezielle Form der Dipol-Wechselwirkung, ist besonders wichtig und verantwortlich für Eigenschaften wie die hohe Oberflächenspannung und die ungewöhnliche Dichteanomalie von Wasser.
Die Oberflächenspannung kann man fühlen, indem man eine Hand flach auf Wasser legt. Drückt man sie flach in das Wasser hinein, so hat man das Gefühl, eine dünne Haut zu durchdringen. Es gibt auch Insekten, die auf dieser „Haut“ laufen können, ohne einzusinken.

Veränderung und Energie

Der Übergang vom flüssigen zum festen Zustand, sprich die Eisbildung, erfolgt bei null Grad Celsius. Während dieses Übergangs werden große Mengen an Energie freigesetzt, was als latente Wärme bezeichnet wird. Dieser Wärmefreisetzungseffekt hat erhebliche Auswirkungen auf das Klima und den Energieaustausch in den Ozeanen und Atmosphäre.
Ich habe mal gelesen, dass man mit der Energiemenge, die man zur Überführung von 0 Grad kaltem Eis in 0 grad flüssiges Wasser benötigt, diese Menge an flüssigen Wassers auf 84 Grad aufwärmen könnte. Und ja, null Grad flüssiges wasser kommt auch vor, wenn es beispielsweise etwas verunreinigt ist. Dann kann etwas, das hinein fältt die Eisbildung anstoßen.
Nun ja. Das erklärt auch, weshalb man Anfang des Sommers manchmal in kurzen Hosen neben einem Schneehaufen in den Bergen stehen kann, weil Schnee und Eis viel Energie zum auftauen benötigen. Und nämlich genau die Menge, die der Schnee abgegeben hat, als er von Wasser zu Schnee oder Eis wurde.

Energie beim Übergang im Alltag

Den Effekt mit der Energie und dem Übergang beim Wasser kann man im Alltag tatsächlich nur so erleben, indem man darüber staunt, wie lange sich Schnee manchmal hält, oder wie lange es dauert, bis sich ein Eiswürfel endlich mal auflöst.
Meine Großmutter erzählte mir oft davon, dass im Winter auf zugefrorenen Gewässern Eis geerntet wurde, womit das ganze Jahr über dann z. B. die Eiskeller von Brauereien gekühlt wurden. Fuhren die Eiswagen durch den Ort, versuchten die Kinder immer etwas abzubekommen. Und nicht vergessen. Das war Wassereis. Wer weiß noch, wie ein Eiszapfen schmeckt? Nichts schöneres, als sich einen auf einem Spaziergang abzubrechen und daran zu lecken.
Auch dieses Eis zeigt uns, wie viel Energie nötig ist, um es zu tauen.

Es gibt aber noch andere chemische Verbindungen, die entweder Wärme abgeben bzw. aufnehmen, wenn sie ihren Aggregatzustand ändern. Wir kennen das von Wärme, bzw. Kühl-Pads her. Durch das Biegen eines kleinen Stäbchens entsteht ein kleiner Strom, der die Flüssigkeit veranlasst, aus zu kristallisieren. Dabei wird je nach Substanz dann wärme bei Wärmekissen, und Kälte bei Kältekissen frei. Möchte man diese Dinger wieder benutzen, muss man neu Energie in sie hinein pumpen, indem man die Gel-Pads auskocht. Die Kristalle werden dann wieder flüssig, und die Sache kann von vorne los gehen.

Und noch eine Schönheit

Die vielfältigen und schönen Formen von Schneekristallen haben Menschen schon immer fasziniert. Schneeflocken sind zum einen sehr regelmäßig und harmonisch und
zum anderen scheint die genaue Form stark vom Zufall abzuhängen. Die Vielfalt der Formen ist so groß, dass man sagen kann: „Keine Schneeflocke gleicht der anderen.“ Wie kann es zu einer solchen Mischung aus Vielfalt und Regelmäßigkeit kommen?

Die sechseckige Kristallstruktur von Schneeflocken ist eine weitere faszinierende Eigenschaftdes Wassers. Die Wassermoleküle ordnen sich in einem regelmäßigen Muster an, was zu einem Volumenanstieg führt. Dies ist der Grund dafür, dass Eis im Vergleich zu flüssigem Wasser ein größeres Volumen einnimmt.

Kein geringerer als Johannes Kepler stellte sich hierzu einige Fragen.

  • Welche mathematischen und physikalischen Gesetze bestimmen das Wachstum von Schneekristallen?
  • Können mathematische und physikalische Theorien helfen, die Form von Schneeflocken zu verstehen?

Und mit diesen Fragen hatte Kepler eine ganz besondere Geschichte, die der Sternenonkel euch jetzt zum Schluss noch erzählt:

Was schenkt man, wenn man nichts hat?

Während seiner Zeit in Prag wird Kepler von seinem Freund und Gönner Matthäus Wacker von Wackenfels vielfältig unterstützt. So leiht ihm Wacker von Wackenfels sein Fernrohr für nächtliche Beobachtungen, er versorgt ihn mit Büchern, und beide diskutieren über Galileis Entdeckungen. Kepler möchte sich zum Neujahrstag des Jahres 1611 nun mit einem Geschenk bedanken.
Auf seinem täglichen Spaziergang durch das winterliche Prag lösen sich alle Ideen für ein Geschenk in nichts auf, da Kepler über keine finanziellen Mittel verfügt.
Kepler schreibt:

Auf der Karlsbrücke schließlich wurde durch einen glücklichen Umstand Wasserdampf und Kälte zu Schnee und einige Schneeflocken fielen da und dort auf meinen Mantel, alle sechseckig und von gefächertem Aussehen.
das war die richtige Sache für einen Mathematiker, der nichts hat und nichts erhält, etwas zu überreichen, das vom Himmel
fällt und wie ein Stern aussieht.

Kepler machte sich also daran, für Wacker eine Abhandlung über die sechseckige Form von Schneekristallen anzufertigen. Wie seine
Arbeiten über die Planetengesetze enthält auch diese Schrift viele neue Gedanken.
Keplers Schrift für Wacker hatte den Titel „Strena Seu de Nive Sexangula“ (Neujahrsgeschenk, oder: Über die
sechseckige Schneeflocke“). Kepler ging in seinem Büchlein der Frage nach, warum Schneekristalle stets eine sechsfache Symmetrie aufweisen. Er schrieb:

Es muss einen bestimmten Grund geben, warum bei Einsetzen des Schneefalls die Anfangsformationen unverändert die Form eines sechseckigen Sternchens haben. Sollte es durch Zufall erfolgen, warum fallen sie dann nicht mit fünf oder sieben Ecken.

Und so wurde der Astronom und Mathematiker Johannes Kepler zum ersten Forscher, der Schneekristalle wissenschaftlich untersuchte.
Er war einer der Pioniere der Schneekristallforschung, und eine in seinen Studien zu diesem Thema formulierte Vermutung konnte erst über vierhundert Jahre später bewiesen werden. Und diese Vermutung wird uns in diesem Jahr nochmal begegnen. Lasst euch überraschen.