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Was passiert, wenn sich Galaxien langsam vereinen? - Die Magellanschen Wolken als kosmische Laboratorien | Fakten zum Einschlafen - Das Universum · Fakten zum Einschlafen – Das Universum

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Willkommen bei Fakten zum Einschlafen. Das Universum.
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Am Südhimmel leuchten zwei weiche, verwaschene
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Flecken, die seit Jahrhunderten die Fantasie
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von Beobachtern anlegen. Die Aborigines sahen
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in ihnen die Lagerfeuer alter Brüder und Ferdinand
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Magellans Mannschaft nutzte sie zur Navigation
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auf dem offenen Ozean. Doch bei diesen Lichtern
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handelt es sich nicht um irdische Wolken, sondern
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um die große und die kleine Magellansche Wolke,
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zwei vollständige Zwerggalaxien, die als unsere
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nächsten galaktischen Nachbarn im Gravitationsfeld
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der Milchstraße gefangen sind. Diese Episode
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beleuchtet. Was diese faszinierenden Objekte
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wirklich sind, wie in ihnen massereiche Sterne
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in gewaltigen Supernovae sterben und wie gigantische
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Gasströme sie bereits jetzt mit unserer Heimatgalaxie
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verbinden. Besondere Aufmerksamkeit gilt der
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Geschichte von Henrietta Swan Leavitt, die zu
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Beginn des 20. Jahrhunderts durch die geduldige
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Beobachtung veränderlicher Sterne in diesen Galaxien
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ein Muster entdeckte, dass es später Edwin Hubble
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ermöglichte, die Entfernung der Andromeda -Galaxie
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zu berechnen. Damit wurde bewiesen, dass das
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Universum nicht nur aus einer einzigen Galaxie
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besteht, sondern Milliarden solcher Sternensysteme
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umfasst. Bei der Arbeit an dieser Episode kehrte
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ich immer wieder zu einer Frage zurück. Wie kann
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ein scheinbar so unscheinbares Detail am Nachthimmel
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unser gesamtes Verständnis von Raum und Zeit
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derart revolutionieren? Mich fasziniert die Idee,
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dass das Licht, das jetzt von der großen Magellanschenwolke
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in unsere Augen fällt, seine Reise antrat, als
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noch Neandertaler die Erde bewohnten. Es ist
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eine Geschichte über die Geduld des Lichts, die
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unsichtbare Architektur der dunklen Materie und
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die Erkenntnis, dass unser Wissen von der Unermesslichkeit
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des Kosmos in einem stillen Büro in Harvard seinen
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Anfang nahm. Das Licht, das du gleich empfangen
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wirst, begann seine Reise, als noch Neandertaler
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über die Erde gingen. Und es trägt die Messung
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in sich, die uns lehrte, dass das Universum nicht
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eine Galaxie enthält, sondern Milliarden. Es
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gibt einen Ort in der chilenischen Atacama, an
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dem die Luft so dünn und klar wird, dass der
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Himmel sein vertrautes Blau verliert. Er vertieft
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sich stattdessen zu etwas, das schwarzen Samt
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näher ist. Und die Sterne erscheinen nicht bloß.
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Sie drängen sich. Sie schichten sich. Sie werden
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so zahlreich, dass das Auge aufhört, sie zählen
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zu wollen. Und die Fülle einfach annimmt. Die
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Wüste hält in der Nacht eine besondere Stille
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bereit. Eine so vollständige Reglosigkeit. dass
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man den eigenen Herzschlag als eine Art Unterbrechung
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wahrnimmt. Die Kälte hier ist trocken und durchdringend.
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Sie trägt keinen Geruch von Vegetation, weil
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fast nichts wächst. Was man riecht, ist mineralisch
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uralt, die freigelegten Knochen eines Kontinents.
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Und dort, über dem südlichen Horizont hängend,
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Wo das Land in Richtung Antarktis abfällt, würde
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man zwei weiche, leuchtende Flecken sehen. Sie
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wirken zunächst wie abgerissene Fragmente der
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Milchstraße selbst. Als hätte eine große Hand
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die Galaxie auseinandergezogen und diese beiden
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Stücke wären leicht davongetrieben. Die Aborigines
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Australiens sahen sie anders. In einer Überlieferung
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sind es die Lagerfeuer zweier alter Brüder, die
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nach einem Streit in den Himmel geschleudert
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wurden. Und sie peinen noch immer dort, wo sie
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niederfielen. Die Maori Neuseelands nannten den
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größeren Fleck Mahutunga. Sie nutzten ihn zur
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Navigation über den weiten Pazifik. Sie lasen
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seine Position unter den Sternen als eine in
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Licht geschriebene Karte. Für die Völker, die
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unter ihnen lebten, waren dies keine dekorativen
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Objekte. Sie waren praktische Werkzeuge, spirituelle
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Anker, sichtbar gemachte Geschichten. Ferdinand
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Magellans Mannschaft, die zwischen 1519 und 1522
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zur ersten Weltumsegelung aufbrach, nutzte diese
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Lichter, um ihren Weg über den offenen Ozean
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zu finden. Doch der Name, den sie ihnen gaben,
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die Magellanschen Wolken, trägt eine Art ihrer
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Führung in sich. Denn dies sind keine Wolken.
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Sie sind nicht einmal Teil unserer Galaxie. Sie
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sind selbst vollständige Galaxien, getrennt und
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vollendet, durch den geduldigen Glyph der Schwerkraft
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nahe an die Milchstraße gebunden. Die größere
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der beiden, schlicht große Magellansche Wolke
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genannt, liegt rund 163 .0 Lichtjahre entfernt.
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Man bedenke, was diese Entfernung in menschlichen
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Begriffen bedeutet. Das Licht, das jetzt von
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dieser Galaxie in dein Auge fällt, begann seine
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Reise, als noch Neandertaler über die Erde gingen.
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Jedes Photon, das uns ihre Gestalt offenbart,
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ist ein Bote aus einer Zeit vor der Landwirtschaft,
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vor den Städten, vor der Beherrschung des Feuers
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in jeder Form, die wir wiedererkennen würden.
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Doch es gibt noch eine andere Art, diese Entfernung
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zu spüren. Eine, die nicht von Zeit spricht,
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sondern von Raum. Stell dir vor, die Entfernung
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von der Erde zu unserer Sonne schrumpfte auf
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die Breite deiner geöffneten Hand. In diesem
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Maßstab läge der nächste Stern Meilen entfernt,
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außerhalb deiner unmittelbaren Sicht. Die große
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Magellansche Wolke läge noch weiter entfernt.
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Jenseits der Umlaufbahn unseres Mondes, jenseits
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jedes vertauten Orientierungspunkts. Eine leuchtende
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Insel, so fern, dass ihr Licht die gesamte Spanne
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der menschlichen Zivilisation durchklären muss,
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um uns zu erreichen. Ihre kleinere Begleiterin,
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die kleine Magellansche Wolke, treibt mit etwa
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200 .0 Lichtjahren noch weiter entfernt. Doch
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in kosmischen Begriffen sind diese Entfernungen
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vertraut. Dies sind unsere nächsten galaktischen
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Nachbarn. Die große Magellansche Wolke erstreckt
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sich über rund 14 .0 Lichtjahre. Sie enthält
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vielleicht 30 Milliarden Sterne. Ihre Masse entspricht
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ungefähr 10 Milliarden Sonnen. Diese Zahlen wirken
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gewaltig, bis man sie neben unsere eigene Milchstraße
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stellt. Die Milchstraße erstreckt sich über 100
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.0 Lichtjahre im Durchmesser. Sie kommt auf etwa
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1 ,5 Billionen Sonnenmassen. Die große Magellansche
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Wolke wirkt dagegen winzig, mehr als 100 Mal
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weniger massereich. Und ihre Gestalt spiegelt
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diesen Unterschied wider. Wo unsere Galaxie in
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einer geordneten Spirale rotiert, erscheint die
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große Magellansche Wolke unregelmäßig, asymmetrisch,
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fast chaotisch. Sie hat keine anmutigen Arme.
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Sie hat keine zentrale Verdickung aus alten,
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zur Ruhe gekommenen Sternen. Etwas hat sie gestört.
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Etwas stört sie weiterhin. Dieses Etwas sind
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wir, oder vielmehr unsere Galaxie, deren Anziehungskraft
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diese beiden kleineren Systeme eingefangen hat.
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Sie hält sie in langgestreckten Umlaufbahnen,
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die sie vermutlich schon viele Male durchlaufen
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haben. Um zu verstehen, was die Magellanschen
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Wolken wirklich sind, müssen wir hinter ihrer
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Erscheinung sanften Leuchtens blicken. Wir müssen
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sie als Orte gewaltsamer Verwandlung erkennen.
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Die große Magellansche Wolke enthält eine der
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außergewöhnlichsten Regionen der Sternenstehung
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in der gesamten lokalen Gruppe von Galaxien.
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Sie wird Tarantelnebel genannt. Sie ist auch
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bekannt unter ihrer Katalogbezeichnung 30 Doradus.
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Dies ist keine bescheidene Stellare -Kinderstube.
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Der Tarantelnebel erstreckt sich über rund 1
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.0 Lichtjahre. In ihm brennen tausende junger,
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heißer Sterne. In seinem Herzen liegt ein Sternhaufen
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mit der Bezeichnung Rhein 136. Dort sind einige
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der massereichsten Sterne, die je entdeckt wurden,
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unter Bedingungen von fast unbegreiflicher Intensität
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zusammengedrängt. Rhein 136er I., der massereichste
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bekannte Stern in diesem Haufen, wiegt ungefähr
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das 315 -fache der Masse unserer Sonne. Er leuchtet
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mit der Helligkeit von 8 -7 Millionen Sonnen
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zusammen. Seine Oberflächentemperatur übersteigt
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50 .0 Grad Celsius. Dadurch strahlt er hauptsächlich
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in blauen und ultravioletten Wellenlängen, die
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unsere Augen nicht direkt wahrnehmen können.
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Stell dir einen Planeten vor, der diesen Stern
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umkreist. Er müsste so weit entfernt sein, dass
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ein einziges Jahr länger dauerte, als die menschliche
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Zivilisation existiert hat. Und selbst in dieser
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Entfernung erschien der Stern nicht als Lichtpunkt.
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Er wäre eine blendende blau -weiße Wand aus Feuer,
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die einen riesigen Teil des Himmels füllte. So
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intensiv, dass keine feste Oberfläche kühl genug
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bleiben könnte für flüssiges Wasser, für Chemie,
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für irgendetwas, das wir als Welt erkennen würden.
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Solche Sterne verkörpern eine grundlegend andere
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Art des Daseins als unsere beständige Sonne.
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Wo unser Stern ungefähr 10 Milliarden Jahre überdauern
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wird und seinen Wasserstoffvorrat mit geduldiger
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Effizienz verbrennt, erschöpfen diese supermassereichen
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Giganten ihre Reserven in bloßen Millionen Jahren.
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Sie leben schnell und sterben jung, wie das Sprichwort
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sagt. Auch wenn die Wendung die Gewalt ihres
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Endes untertreibt. Wenn ein solcher Stern seinen
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nuklearen Brennstoff aufgebraucht hat, verlischt
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er nicht sanft. Er explodiert als Supernova.
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Er überstrahlt kurzzeitig. Das vereinte Licht
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von Milliarden gewöhnlicher Sterne in seiner
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Galaxie. Am 23. Februar 1987 wurden Astronomen
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in der großen Magellanschen Wolke Zeugen genau
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dieses Prozesses. Ein Stern, der ein blauer Überriese
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gewesen war und etwa das 20 -fache der Masse
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unserer Sonne besaß, erreichte das Ende seiner
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lebensfähigen Existenz. Sein Kern kollabierte.
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Seine äußeren Schichten peilten von dieser Implosion
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zurück. Sie brachen nach außen aus in einer Explosion,
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die ihn monatelang mit bloßem Auge von der Südhalbkugel
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der Erde aussichtbar machte. Dies war die Supernova
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1977. Sie war die erste Supernova, die seit 1064
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ohne teleskopische Hilfe sichtbar war. Und sie
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war die erste, die moderne astronomische Instrumente
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in umfassender Detailtiefe untersuchen konnten.
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Das Ereignis veränderte unser Verständnis des
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Sternentods. Nicht nur wegen des Lichts, das
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es erzeugte, sondern wegen etwas anderem, das
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Stunden früher eintraf. Ungefähr drei Stunden,
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bevor das optische Licht der Explosion die Erde
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erreichte, registrierten Detektoren in Japan
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und den Vereinigten Staaten einen Ausbruch von
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Neutrinos. 24 dieser geisterhaften Teilchen insgesamt.
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Neutrinos entstehen im Moment des Kernkolapses
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selbst. Dann wird die Materie im Zentrum des
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Sterns so dicht zusammengepresst, dass Protonen
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und Elektronen zu Neutronen verschmelzen. Die
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bei dieser Umwandlung freigesetzte Energie ungefähr
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das Hundertfache dessen, was unsere Sonne während
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ihrer gesamten Lebensdauer abstrahlen wird, tritt
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hauptsächlich als Neutrinos zutage und nicht
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als Licht. Da Neutrinos so schwach mit gewöhnlicher
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Materiewechsel wirken, entkommen sie dem Sterninneren
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sofort. Die Schockwelle der Explosion dagegen
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muss sich mühsam durch die Masse des Sterns nach
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außen arbeiten. Diese 24 Neutrinos. In kurzer
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Folge von zwei getrennten Instrumenten nachgewiesen,
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stellten die erste direkte Beobachtung des Kernkollapses
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eines Sterns dar. Sie machten etwas greifbar,
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das zuvor theoretisch gewesen war. Den unsichtbaren
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Tod eines Sterninneren, der sich vor der sichtbaren
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Explosion ereignete, die in dem weiteren Universum
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verkündete. Daran ist etwas still Verstörendes.
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Ein Stern starb in einer Galaxie, die wir kaum
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sehen können. Und drei Stunden bevor das Licht
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uns erreichte, durchquerten eine Handvoll Teilchen
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unseren Planeten, als wäre er nicht da. Sie durchquerten
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die Detektoren, das Gestein darunter, jeden,
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der in der Nähe stand, unbemerkt und ungehindert.
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Um sie überhaupt nachzuweisen, brauchte es Instrumente,
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die tief unter der Erde vergraben waren. Abgeschirmt
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von anderer Strahlung, in geduldiger Stille auf
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genau diesen Moment wartend. Die Neutrinos waren
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ein Flüstern aus dem letzten Atemzug des Sterns,
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das dem Schrei vorauseilte. Sie sagten uns, dass
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der Kern bereits versagt hatte. Dass die Explosion,
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die wir bald sehen würden, in ihrem Zentrum bereits
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vollendet war. Dass das, was wir am Himmel sehen,
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immer und unvermeidlich eine mit Verzögerung
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erzählte Geschichte ist. Mehr als 35 Jahre später
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entwickelt sich der Überrest von N177a vor unseren
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Teleskopen weiter. Das bei dieser Explosion ausgestoßene
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Material dehnt sich mit tausenden Kilometern
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pro Sekunde nach außen aus. Es kollidiert mit
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dem interstellaren Medium, das den ursprünglichen
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Stern umgab. Diese Kollisionen erzeugen leuchtende
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Ringe und Stoßfronten, die Instrumente wie das
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Hubble -Weltraumteleskop und das James -Webb
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-Weltraumteleskop weiterhin auflösen. Die Supernova
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ist kein abgeschlossenes Ereignis. Sie ist ein
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Prozess, der sich noch entfaltet. Ein Sternentod,
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den wir nahezu in Echtzeit beobachten, trotz
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der 163 .0 -jährigen Verzögerung, die die endliche
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Lichtgeschwindigkeit auferlegt. Die Magellanschen
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Wolken schenken uns diese Nähe gerade deshalb,
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weil sie nah genug sind, dass einzelne Sterne
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unterschieden und untersuert werden können. Und
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doch sind sie getrennt genug, um eine wirklich
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andere Sternpopulation darzustellen. In den meisten
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fernen Galaxien verschwimmen einzelne Sterne
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zu undifferenziertem Licht. Wir sehen das Gesamte,
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nicht das Einzelne. Aber in den Magellanschen
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Wolken können wir einzelne Sterne untersuchen.
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Wir können ihre Eigenschaften nachzeichnen. Wir
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können sie mit unserer eigenen stellaren Nachbarschaft
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vergleichen. Diese Fähigkeit hat diese Galaxien
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zu mehr gemacht als zu Beobachtungsobjekten.
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Sie sind zu Messinstrumenten geworden. Und die
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Geschichte, wie sie diese Funktion erlangten,
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führt uns zu einer der folgenreichsten Entdeckungen
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in der Geschichte der Astronomie. Im frühen 20.
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Jahrhundert arbeitete eine Astronomin namens
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Henrietta Swan Leavitt am Harvard College Observatorium
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in Cambridge, Massachusetts. Ihr Büro war ein
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stiller Raum im oberen Stockwerk des Gebäudes.
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Es war erhellt von Fenstern, die auf die Backsteinhöfe
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einer Universität hinausblickten, die noch in
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ihre moderne Gestalt hineinwuchs. Das Jahr war
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1908, dann 1912. Die Arbeit war systematisch
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und mühsam. Leabit verbrachte ihre Tage damit,
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fotografische Platten der Magellanschen Wolken
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zu untersuchen. Bilder, die von Teleskopen auf
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der Südhalbkugel aufgenommen und per Dampfschiff
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nach Norden verschifft worden waren. Der Rissames
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Jahr, die Platten waren mit Emulsion beschichtete
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Glasplatten, schwer und zerbrechlich. Jede einzelne
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trug Tausende von Sternen, reduziert auf winzige
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Silberpunkte. Ihre Aufgabe war es, veränderliche
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Sterne zu identifizieren und zu katalogisieren.
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Solche, deren Helligkeit sich mit der Zeit verändert.
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Sie legte eine Platte über die andere, richtete
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die Sternfelder von Hand aus und verglich die
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winzigen Punkte. Sie suchte nach solchen, die
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zwischen den Aufnahmen heller oder schwächer
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geworden waren. Unter diesen Veränderlichen konzentrierte
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sie sich auf einen bestimmten Typ namens Cepheidon.
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Benannt nach dem Prototypstern Delta Cepheidon
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pulsieren mit regelmäßigen Perioden. Sie dehnen
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sich aus und ziehen sich zusammen in einem Rhythmus,
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der sich mit Präzision wiederholt. Levitts entscheidende
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Einsicht erwuchs aus ihrer Beobachtung dieser
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Sterne in der großen Magellanschen Wolke. Da
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alle Sterne in dieser Galaxie ungefähr in derselben
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Entfernung von der Erde liegen, spiegelt ihre
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scheinbare Helligkeit direkt ihre wahre intrinsische
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Leuchtkraft wieder. Sie bemerkte ein Muster.
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Die Zepheiden mit längeren Pulsationsperioden
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waren durchweg heller. Die Beziehung war beständig
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genug, um als mathematische Korrelation ausgedrückt
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zu werden. Die Pulsationsperiode zeigt unmittelbar
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die absolute Helligkeit des Sterns an. Diese
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Entdeckung 1912 veröffentlicht und in den Folgejahren
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verfeinert, verwanderte die Zipheiden in das,
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was Astronomen Standardkerzen nennen. So funktioniert
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das in der Praxis. Wenn man einen Cepheiden in
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einer fernen Galaxie beobachtet und seine Pulsationsperiode
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misst, sagt Lewitts Periodenleuchtkraftbeziehung
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genau, wie hell dieser Stern wirklich ist. Durch
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den Vergleich dieser intrinsischen Helligkeit
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mit der scheinbaren Helligkeit des Sterns von
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der Erde aus gesehen, kann man berechnen, wie
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weit entfernt er sein muss. Je schwächer er erscheint,
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Gemessen an seiner bekannten wahren Leuchtkraft,
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desto weiter liegt er entfernt. Das ist keine
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grobe Schätzung. Es ist eine präzise geometrische
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Bestimmung, verwurzelt in den physikalischen
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Eigenschaften der Sterne selbst. Etwas mehr als
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ein Jahrzehnt nach Leavitts Arbeit nutzte Edwin
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Hubble genau diese Methode, um eine der großen
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Fragen der Astronomie des frühen 20. Jahrhunderts
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zu klären. Der Andromeda -Nebel, sichtbar an
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unserem Nordhimmel, war lange umstritten gewesen.
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War er eine nahe Gaswolke innerhalb unserer eigenen
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Milchstraße? Oder war er eine eigenständige Galaxie,
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vergleichbar in der Größe mit unserer eigenen
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und unermesslich fern? Happel identifizierte
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Zephaiden in Andromeda. Er maß ihre Perioden.
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Er wandte Levits Beziehung an. Und er berechnete
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ihre Entfernung. Das Ergebnis war unmissverständlich.
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Andromeda lag leid jenseits der glänzenden Milchstraße.
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In einer Entfernung, die es unter die Inseluniversen
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einordnete, die einige Theoretiker vorgeschlagen,
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aber niemand bewiesen hatte. Das Universum bestand
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nicht aus einer einzigen Galaxie mit nebelhaften
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Verzierungen. Es enthielt eine Vielzahl. Milliarden
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von Galaxien, jede mit Milliarden von Sternen,
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die sich über Entfernungen erstreckten, die alles
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zuvor vorstellbare winzig erscheinen ließen.
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Und das Werkzeug, das dieses Verständnis erschloss,
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der Schlüssel, der die Tür zur kosmischen Unermesslichkeit
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öffnete, war in der geduldigen Beobachtung blinkender
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Sterne in den Magellanschen Wolken geschmiedet
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worden. Es lohnt sich, innezuhalten und das aufzunehmen.
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Allein die Tatsache, dass wir wissen, dass das
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Universum riesig ist, dass wir mit Zuversicht
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von Milliarden Galaxien sprechen können, statt
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von einem einzelnen Sternsystem, umgeben von
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Nebeln, beruht auf Beobachtungen in diesen zwei
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kleinen Begleitgalaxien, sichtbar nur von der
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Südhalbkugel der Erde. Im Detail untersucht von
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einer Frau, die mit fotografischen Platten in
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einem Harvard -Büro arbeitete. Das Muster, das
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sie in der stellaren Pulsation fand, wurde zur
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Grundlage aller späteren kosmischen Entfernungsmessungen.
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Ohne es hätten wir keine verlässliche Möglichkeit,
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die Entfernungen zu Galaxien zu kalibrieren.
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Keine Möglichkeit, den Maßstab zu bestimmen,
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auf dem das expandierende Universum operiert.
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Die Magellanschen Wolken sind nicht bloß nahe
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Galaxien. Sie sind die Kalibrierungsquelle, der
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Referenzrahmen, das Instrument, das die moderne
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Kosmologie möglich gemacht hat. Die kleine Magellansche
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Wolke, obwohl weniger massereich und unregelmäßiger
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als ihre größere Begleiterin, trägt ihre eigenen
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charakteristischen Merkmale. Sie erstreckt sich
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über rund 7 .0 Lichtjahre. Sie enthält mehrere
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Milliarden Sterne. Und sie unterscheidet sich
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von der großen Magellanschen Wolke in einer Eigenschaft,
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die Astronomen Metallizität nennen. Dieser Begriff
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bezeichnet den Anteil an Elementen, die schwerer
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sind als Wasserstoff und Helium in einer Sternpopulation.
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Die kleine Magellansche Wolke enthält deutlich
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weniger schwere Elemente als entweder die Milchstraße
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oder die große Magellansche Wolke. Könnte man
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irgendwie in ihr stehen, sähen ihre Sternefleinen
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subtil anders aus. Ursprünglicher, weniger angeheichert
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mit dem Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen, aus
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denen Planeten und Menschen bestehen. Sie ist
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eine Galaxie aus einer früheren, einfacheren
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kosmischen Zeit. Weniger verarbeitet durch den
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Kreislauf von Sterngeburt und Sterntod, der galaktisches
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Material über Milliarden von Jahren anreichert.
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Diese niedrige Metallizität erzählt eine Geschichte
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über ihre Vergangenheit. Diese Liebervergangenheit.
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Schwere Elemente werden im Inneren von Sternen
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hergestellt. Sie werden durch Supernova -Explosionen
24:48
in den Weltraum freigesetzt. Eine Galaxie mit
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niedriger Metallizität hat weniger Generationen
24:56
von Sternentstehung und Sterntod durchlaufen.
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Ihre chemische Entwicklung ist weniger fortgeschritten.
25:03
Die kleine Magellansche Wolke ist in diesem Sinne
25:07
jünger in ihrer Sternpopulation. Oder zumindest
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weniger verarbeitet durch den Kreislauf von Sterngeburt
25:14
und Sterntod, der galaktisches Material im Laufe
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der Zeit anreichert. Innerhalb der kleinen Magellanschen
25:21
Wolke liegt eine besonders faszinierende regionaktive
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Sternentstehung. Der junge offene Sternhaufen
25:29
Inge 346. Mit ungefähr drei Millionen Jahren
25:34
ist er nach astronomischen Maßstäben ein Säugling.
25:40
Seine massereichsten Sterne gehören zu den heißesten
25:43
und hellsten in unserer kosmischen Umgebung.
25:46
Ihre intensive ultraviolette Strahlung ionisiert
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das umgebende Gas. Sie bringt es zum Leuchten
25:54
in charakteristischer rosa und roter Emission.
25:58
Bilder des Hubble -Weltraumteleskops zeigen nicht
26:02
nur diese leuchtenden Sterne, sondern auch die
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dunklen Staubsäulen, in denen gegenwärtig neue
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Sterne kondensieren. Es ist eine kosmische Kinderstube
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in vollem Betrieb. Ein Ort, an dem der Prozess
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der Sterngeburt mit außergewöhnlicher Klarheit
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beobachtet werden kann, wegen der allertiefen
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Nähe des Haufens und der Auflösung, die moderne
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Instrumente erreichen können. Beide Magellanschenwolken
26:31
sind gravitativ an die Milchstraße gebunden.
26:35
Sie umkreisen unsere Galaxie auf langgestreckten
26:38
Bahnen, die sie vermutlich schon mehrfach herumgeführt
26:41
haben. Diese Umlaufbahnen sind keine sanften
26:44
Umkreisungen. Die kavitative Wechselwirkung zwischen
26:48
einer massereichen Galaxie und ihren kleineren
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Begleitern erzeugt Gezeitenkräfte, die Material
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aus dem weniger massereichen Körper herausreißen.
26:58
Die Magellanschen Wolken haben bei ihren Durchgängen
27:01
nahe der Milchstraße enorme Mengen an Gas verloren.
27:05
Dieses herausgerissene Material verteilt sich
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nicht einfach im intergalaktischen Raum. Stattdessen
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bildet es das, was Astronomen den Magellanschen
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Strom nennen. Eine gewaltige Gasbrücke, die sich
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über ungefähr 600 .0 Lichtjahre erstreckt und
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die beiden Zwerggalaxien mit unserer eigenen
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verbindet. 1965 entdeckt, stellt dieser Strom
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eine der dramatischsten sichtbaren Erscheinungsformen
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galaktischer Wechselwirkung dar. Die Schmierkraft
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der Milchstraße zieht weiterhin an den Magellanschen
27:42
Wolken. Sie entzieht ihnen noch jetzt Material.
27:46
Irgendwann wird dieses Gas von unserer Galaxie
27:49
eingefangen. Es liefert frisches Rohmaterial
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für künftige Sternentstehung in der Milchstraße.
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Die Magellanschen Wolken sind nicht bloß Nachbarn.
28:01
Sie sind Spender, die ihre Substanz langsam an
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unsere eigene Sternpopulation abgeben. Über Zeitskalen
28:10
hinweg, die die Menschheitsgeschichte winzig
28:13
erscheinen lassen. Die Zukunft dieser Beziehung
28:17
ist bereits bestimmt, auch wenn wir sie nicht
28:19
mehr erleben werden. Computersimulationen zeigen,
28:24
dass die Magellanschen Wolken in ungefähr zwei
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Milliarden Jahren mit der Milchstraße verschmelzen
28:30
werden. Der Prozess wird wahrscheinlich in Stufen
28:33
ablaufen. Die kleine Magellansche Wolke wird
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vermutlich zuerst von ihrer größeren Begleiterin
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aufgenommen. Das vereinte System wird dann in
28:43
unsere Galaxie eingegliedert. Diese Verschmelzung
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wird nicht den katastrophalen Kollisionen ähneln,
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die manchmal in populären Darstellungen gezeigt
28:53
werden. Galaxien sind keine festen Objekte. Sie
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sind gewaltige Verteilungen von Sternen, getrennt
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durch enorme Entfernungen. Der Raum zwischen
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Sternen ist so unermesslich, dass direkte Sternkollisionen
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während einer Galaxienverschmelzung außerordentlich
29:12
unwahrscheinlich sind. Was stattdessen geschieht,
29:17
ist gravitative Störung. Die Umlaufbahnen der
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Sterne werden gestört, umgelenkt, in neue Konfigurationen
29:25
geworfen. Gaswolken kollidieren und werden zusammengepresst.
29:31
Dadurch werden frische Wellen der Sternentstehung
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ausgelöst. Für einen Beobachter auf der Erde,
29:38
vorausgesetzt unser Planet beherbergt in jener
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fernen Epoche noch bewusste Wesen, würde sich
29:44
der Nachthimmel dramatisch verändern. Vertraute
29:48
Sternbilder würden sich auflösen, während ihre
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Sterne in neue Anordnungen zerstreut würden.
29:54
Der Himmel könnte Millionen von Jahren lang von
29:57
jungen, hellen Sternen lodern, während komprimiertes
30:01
Gas zu neuen Sterngenerationen kondensierte.
30:05
Der langsame, majestätische Tanz der Schwerkraft
30:08
hätte einen weiteren Satz vollendet. Die Magellanschen
30:12
Wolken existierten nicht länger als getrennte
30:15
Einheiten, sondern als aufgenommene Bestandteile
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eines größeren Systems. Diese gravitative Wechselwirkung,
30:24
sichtbar im Magellanschen Strom und in Computermodellen
30:28
voraus projiziert, offenbart auch etwas, das
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wir nicht direkt sehen können. Die Bewegungen
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der Sterne innerhalb der Magellanschen Wolken,
30:38
in den letzten Jahrzehnten mit zunehmender Präzision
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gemessen, lassen sich nicht allein durch die
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sichtbare Masse von Sternen und Gas erklären.
30:47
Die Gravitationskräfte, die erforderlich sind,
30:51
um diese Umlaufbahnen und Strukturen aufrecht
30:53
zu erhalten, setzen die Anwesenheit zusätzlicher,
30:57
unsichtbarer Masse voraus. Dies ist die Signatur
31:01
der dunklen Materie. Der rätselhaften Substanz,
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die ungefähr 85 % aller Materie im Universum
31:10
ausmacht. Sie wechselwirkt mit gewöhnlicher Materie
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nur über die Schwerkraft. Wir können dunkle Materie
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nicht direkt beobachten. Sie sendet kein Licht
31:22
aus. Sie absorbiert kein Licht. Sie reflektiert
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nichts. Wir kennen sie nur durch ihre gravitativen
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Wirkungen. Die Magellanschen Wolken müssen wie
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alle Galaxien von enormen Halos aus dunkler Materie
31:38
umhüllt sein, die weit über ihre sichtbaren Grenzen
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hinausreichen. Diese unsichtbare Komponente dominiert
31:46
ihr gravitatives Verhalten. Sie bestimmt ihre
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Bahndynamik. Und sie wird ihre spätere Verschmelzung
31:54
mit der Milchstraße beeinflussen. Die Wolken,
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die uns als kosmisches Labor für sichtbare Phänomene
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dienen, lehren uns gleichzeitig etwas über die
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unsichtbare Architektur des Universums. Die Sternpopulationen
32:10
der Magellanschen Wolken umspannen enorme Altersbereiche.
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Sie bieten eine komprimierte Geschichte der kosmischen
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Entwicklung. Ihre ältesten Sterne nähern sich
32:22
einem Alter von 10 Milliarden Jahren. Fast so
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alt wie das Universum selbst. Diese uralten Sterne
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enthalten fast keine schweren Elemente. Sie bewahren
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die chemische Zusammensetzung des frühen Kosmos
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als Wasserstoff und Helium vorherrschten. Jüngere
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Sterne zeigen fortschreitend höhere Metallizitäten.
32:47
Sie tragen die angesammelten Produkte unzähliger
32:51
Sterngenerationen in sich. Sauerstoff, Eisen
32:57
und das gesamte Spektrum schwererer Elemente,
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die durch Kernfusion und Supernova -Freisetzung
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synthetisiert wurden. Dieser Fortschritt von
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metallarmen zu metallreichen Populationen liefert
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direkte Belege für den Prozess der chemischen
33:11
Anreicherung, der die Zusammensetzung von Galaxien
33:14
über Milliarden von Jahren allmählich verändert.
33:17
Wir können diese Geschichte in den Magellanschen
33:20
Wolken lesen, weil wir einzelne Sterne unterscheiden.
33:24
und ihre Eigenschaften messen können. In weiter
33:27
entfernten Galaxien ist diese Auflösung unmöglich.
33:31
Die Wolken geben uns ein nahes Analogon für Prozesse,
33:35
die überall ablaufen, aber fast nirgendwo sonst
33:38
im Detail beobachtet werden können. Unter den
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vielfältigen stellaren Phänomenen, die in den
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Magellanschen Wolken sichtbar sind, finden sich
33:48
Röntgendoppelsternsysteme. In ihnen umkreist
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ein normaler Stern einen kompakten Begleiter.
33:56
Entweder einen Neutronenstern oder ein schwarzes
34:00
Loch. Das kompakte Objekt zieht Material von
34:04
seinem stellaren Begleiter ab. Wenn dieses Material
34:08
auf die Oberfläche des kompakten Objekts fällt
34:11
oder in seinen Gravitationstrichter, erhitzt
34:15
es sich auf Millionen Grad. Es sendet intensive
34:19
Röntgenstrahlung aus. Die große Magellansche
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Wolke beherbergt Dutzende solcher Systeme. Eines
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der am besten untersuchten, mit der Bezeichnung
34:29
MX3, enthält ein schwarzes Loch von ungefähr
34:34
10 Sonnenmassen. Es umkreist einen massereichen
34:38
Begleitstern in einer Periode von nur 1 ,7 Tagen.
34:43
Das schwarze Loch verzehrt stetig Material von
34:46
seinem Begleiter. Ein Prozess, der den Sternen
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schließlich vollständig verschlingen wird. In
34:54
Millionen von Jahren wird der Begleiter verschwunden
34:57
sein. Das schwarze Loch wird allein durch den
35:01
interstellaren Raum treiben, unsichtbar außer
35:04
durch seinen gravitativen Einfluss auf umgebende
35:07
Materie. Die Magellanschen Wolken enthalten auch
35:11
Kugelsternhaufen. Dichte Konzentrationen von
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Hunderttausenden bis Millionen alter Sterne.
35:18
Diese Haufen sind Relikte des grünen Universums.
35:22
Sie entstanden vor mehr als 10 Milliarden Jahren,
35:25
als die Bedingungen die Bildung solcher massereicher,
35:29
kompakter Sternpopulationen begünstigten. Sie
35:33
fungieren als kosmische Fossilien. Sie bewahren
35:37
Informationen über die chemischen und dynamischen
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Bedingungen des jungen Universums. Einer der
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hellsten Kugelsternhaufen in den Magellanschen
35:47
Wolken, 1978 in der großen Magellanschen Wolke,
35:51
ist für diesen Objekttyp mit ungefähr 2 Milliarden
35:54
Jahren relativ jung. Seine Sterne sind mit außergewöhnlicher
35:59
Dichte gepackt. In den zentralen Regionen des
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Haufens übersteigt die Sterndichte, die unserer
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solaren Nachbarschaft um mehr als das Tausendfache.
36:10
Wenn in solchen Umgebungen Planeten existieren,
36:13
wären ihre Nachthimmel spektakulär jenseits von
36:16
allem, was wir erleben. Erfüllt von brillanten
36:19
Sternen, so zahlreich und so nah, dass die Dunkelheit
36:23
zwischen ihnen auf schmale Lücken reduziert wäre.
36:27
Moderne Teleskope, insbesondere das seit 2022
36:30
in Betrieb befindliche James Webb -Weltraumteleskop,
36:35
lösen nun Details in den Magellanschen Wolken
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auf, die frühere Generationen sich nicht hätten
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vorstellen können. Einzelne Sterne, Staubstrukturen,
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die Prozesse der Planetenentstehung um ferne
36:49
Sonnen. All das wird mit beispielloser Klarheit
36:53
sichtbar. Wir können nun fragen, ob Planeten
36:57
ähnlich der Erde in diesen Galaxien existieren
37:00
könnten. Ob die Bedingungen für Leben anderswo
37:04
in unserer lokalen kosmischen Nachbarschaft entstanden
37:08
sein könnten? Diese Fragen bleiben unbeantwortet.
37:12
Sie mögen es noch für Generationen bleiben. Doch
37:17
selbst wenn wir in den Magellanschen Wolken niemals
37:19
Leben entdecken, hat ihre Erforschung unser Verständnis
37:22
unserer eigenen Position bereits verändert. Man
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bedenke, was wir wissen. Die Erde besetzt eine
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bewohnbare Zone um einen stabilen Stern. Weder
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so nah das Wasser verdampft, noch so fern, dass
37:37
es dauerhaft gefriert. Sie besitzt eine schützende
37:41
Atmosphäre, hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff.
37:45
Dick genug, um den Einschlag kleiner Objekte
37:49
abzufedern und Wärme rund um den Globus zu verteilen.
37:53
Flüssiges Wasser bedeckt den größten Teil ihrer
37:56
Oberfläche. Es füllt Ozeane, die seit Milliarden
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von Jahren existieren. Ein Magnetfeld, erzeugt
38:06
von ihrem geschmolzenen Eisenkern, schirmt die
38:09
Oberfläche vor der schädlichsten kosmischen Strahlung
38:12
ab. Vor den geladenen Teilchen, die von der Sonne
38:16
und von fernen Quellen jenseits davon einströmen.
38:21
Diese Bedingungen, die wir manchmal für selbstverständlich
38:24
halten, mussten mit außergewöhnlicher Präzision
38:28
zusammenkommen, damit Leben entstehen und fortbestehen
38:31
konnte. Die mage, anschen Wolken mit ihren gewaltsamen
38:35
Sterngeburten und Sterntoden, ihrer schließlichen
38:38
Aufnahme in unsere größere Galaxie, ihrer Rolle
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bei der Enthüllung des wahren Maßstabs des Kosmos,
38:45
liefern einen Kontext, um diese Fügung zu würdigen.
38:51
Sie zeigen uns, wie das Universum im Allgemeinen
38:53
beschaffen ist. Riesig, uralt, in ständiger Verwandlung,
38:59
gleichgültig gegenüber der einzelnen Existenz.
39:03
Damit wir besser erkennen können, wie ungewöhnlich,
39:06
wie kostbar, wie schützenswert unsere besondere
39:08
Lage ist. Die Wolken werden ihre langsame Annäherung
39:12
an die Milchstraße fortsetzen. Sie werden weiterhin
39:16
massereiche Sterne bilden, die kurze, brillante
39:19
Leben führen und in Supernova -Explosionen sterben.
39:23
Sie werden weiterhin Material in den Magellanschen
39:27
Strom abgeben. Sie werden ihre Substanz allmählich
39:31
an unsere Galaxie spenden, noch vor ihrer endgültigen
39:34
Verschmelzung. Der Prozess ist einer der Verbindung,
39:38
nicht der Kollision. Der Aufnahme, nicht der
39:43
Zerstörung. Einzelne Sterne werden einander nur
39:47
selten treffen. Aber die gravitative Neukonfiguration
39:51
wird vollständig und unumkehrbar sein. Die getrennten
39:56
Identitäten dieser Galaxien werden sich in ein
39:59
größeres Ganzes auflösen. So wie frühere Galaxien
40:03
verschmolzen sind, um die Milchstraße aufzubauen,
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die wir heute kennen. Sollte es in zwei Milliarden
40:10
Jahren Beobachter auf der Erde geben, werden
40:13
sie einen verwandelten Nachthimmel erleben. Die
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vertauten Muster werden sich zerstreuen und neu
40:19
formen. Neue Sternbilder werden aus den vermischten
40:23
Sternpopulationen hervorgehen. Millionen von
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Jahren lang wird komprimiertes Gas von frischer
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Sternentstehung lodern. Der Himmel wird mit ungewöhnlicher
40:34
Brillanz leuchten. Dann wird das verschmolzene
40:38
System allmählich in ein neues Gleichgewicht
40:40
finden. Die Erinnerung an getrennte Galaxien
40:44
wird nur noch in den orbitalen Besonderheiten
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bestimmter Sterne fortbestehen. In den chemischen
40:50
Signaturen, die Populationen unterschiedlicher
40:53
Herkunft unterscheiden. In den wissenschaftlichen
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Aufzeichnungen, die aus unserer eigenen Epoche
41:00
überdauern mögen. Die Magellanschen Wolken haben
41:03
uns bereits mehr gegeben, als wir von zwei schwachen
41:06
Flecken am Südhimmel hätten erwarten können.
41:09
Sie haben die Standardkerzen geliefert, mit denen
41:13
das Universum vermessen wurde. Sie haben uns
41:16
Plätze in der ersten Reihe für Sternentod und
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Supernovaentwicklung geboten. Sie haben die Anwesenheit
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dunkler Materie durch Bewegungen offenbart, die
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sichtbare Masse nicht erklären kann. Sie haben
41:29
uns gezeigt, wie Galaxien aussehen, die gerade
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durch gravitative Wechselwirkung umgeformt werden.
41:35
Sie haben... Sternpopulationen bewahrt, die von
41:40
fast dem Alter des Universums bis zu Sternen
41:43
reichen, die in diesem Moment entstehen. Sie
41:47
haben uns mit den Navigationstraditionen der
41:50
Völker des Südens verbunden. Und mit der geduldigen
41:54
Beobachtungsarbeit von Henrietta Swan -Levitt,
41:57
deren Entdeckung in diesen Galaxien unsere Vorstellung
42:00
vom kosmischen Maßstab veränderte. Und sie geben
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weiterhin. Jede Beobachtung, jede Messung von
42:08
Sternbewegung oder chemischer Zusammensetzung,
42:11
jedes Bild von Teleskopen im Orbit erweitert
42:14
unser Verständnis davon, wie Galaxien funktionieren.
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Wie Sterne leben und sterben. Wie sich das Universum
42:24
über Zeitskalen hinweg entwickelt, die unsere
42:26
Fähigkeit zu echtem Begreifen übersteigen. Die
42:30
Magellanschen Wolken sind nicht bloß Objekte
42:33
am Himmel. Sie sind Instrumente der Erkenntnis.
42:38
Kosmische Laboratorien, in denen wir Prozesse
42:41
beobachten können, die überall ablaufen, aber
42:44
fast nirgendwo sonst im Detail zu sehen sind.
42:47
Sie sind nah genug, dass einzelne Sterne unterschieden
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werden können. Getrennt genug, um einen anderen
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Entwicklungsweg darzustellen. Dynamisch genug,
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um uns Wandel im Gange zu zeigen. Wenn du das
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nächste Mal den Südhimmel siehst oder Bilder
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dieser beiden leuchtenden Flecken, erinnere dich
43:08
daran, was sie enthalten und was sie ermöglicht
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haben. Erinnere dich an die massereichen Sterne,
43:15
die im Tarantelnebel ihr kurzes Leben verbrennen.
43:19
Erinnere dich an die 24 Neutrinos, die den Kollaps
43:23
eines Sternkerns ankündigten, bevor das Licht
43:25
eintraf. Erinnere dich an die blinkenden Zepheiden,
43:29
deren... Periodenleuchtkraft Beziehung zum Schlüssel
43:33
für kosmische Entfernungen wurde. Erinnere dich
43:36
an den Gasstrom, der diese Galaxien bereits mit
43:40
unserer eigenen verbindet und ihre spätere Verschmelzung
43:43
ankündigt. Erinnere dich an die Halos aus dunkler
43:48
Materie, die ihre Bewegungen formen, obwohl wir
43:51
sie nicht sehen können. Erinnere dich daran,
43:54
dass unser Wissen um die wahre Unermesslichkeit
43:57
des Universums mit der geduldigen Beobachtung
44:00
dieser kleinen, nahen Galaxien begann. Und dass
44:05
dieses Wissen unser Verständnis davon veränderte,
44:08
wo wir sind und was uns umgibt. Die Magellanschen
44:14
Wolken werden ihren langsamen, majestätischen
44:16
Tanz der Schwerkraft noch Millionen von Jahren
44:19
fortsetzen. Sie werden weiterhin über der Südhalbkugel
44:24
leuchten, sichtbar für jeden, der in der Dunkelheit
44:27
aufblickt. In ihrem Licht tragen sie die Information,
44:31
die es uns erlaubt, unseren Platz in einem Universum
44:34
zu verstehen, das weit größer und älter ist,
44:38
als ein einzelnes menschliches Leben fassen kann.
44:41
Sie sind am Ende beides. Fern und vertraut. Sie
44:47
sind vollständige und getrennte Galaxien, und
44:51
doch gravitativ an unsere eigene gebunden. Sie
44:55
sind uralt und entwickeln sich noch immer. Sie
44:58
sind die Instrumente, mit denen wir den Kosmos
45:00
vermessen haben. Und sie bleiben eines der zugänglichsten
45:04
Fenster, die wir besitzen, in die Prozesse, die
45:07
alle Galaxien formen, alle Sterne, alle möglichen
45:11
Welten, über die Weite von Raum und Zeit hinweg.