Sternengeschichten   /     Sternengeschichten Folge 571 - Die Dunkelwolke Barnard 68

Description

Das Weltall ist generell dunkel; ganz besonders dunkel sind aber die Dunkelwolken. Genau dort aber entsteht das Licht: Dort werden Sterne geboren und darum schauen wir ganz genau hin. Was man in der Dunkelheit sieht erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten. Wer den Podcast finanziell unterst√ľtzen m√∂chte, kann das hier tun: Mit PayPal (https://www.paypal.me/florianfreistetter), Patreon (https://www.patreon.com/sternengeschichten) oder Steady (https://steadyhq.com/sternengeschichten)

Subtitle
In der Dunkelheit entsteht das Licht
Duration
604
Publishing date
2023-11-03 06:00
Link
https://sternengeschichten.podigee.io/571-sternengeschichten-folge-571-die-dunkelwolke-barnard-68
Contributors
  Florian Freistetter
author  
Enclosures
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Shownotes

In der Dunkelheit entsteht das Licht

Sternengeschichten Folge 571 - Die Dunkelwolke Barnard 68

Die Astronomie ist oft sehr direkt, wenn es darum geht, Dinge zu benennen. Wenn es also in der heutigen Folge um "Dunkelwolken" geht, dann ist es also auch wenig √ľberraschend, wenn ich erkl√§re, dass eine "Dunkelwolke" eine dunkle Wolke ist. Aber ein bisschen komplexer ist es nat√ľrlich schon. Es geht nicht um Wolken, wie wir sie bei uns am Himmel finden, dunkel oder nicht. Die astronomischen Dunkelwolken sind deutlich gr√∂√üer; die k√∂nnen einige Lichtjahre gro√ü sein.

Sie bestehen vor allem aus Wasserstoff, enthalten aber auch jede Menge andere Molek√ľle; das, was man √ľblicherweise als "kosmischen Staub" bezeichnet. Die typische Dichte einer Dunkelwolke liegt bei 100 bis 300 Molek√ľlen pro Kubikzentimeter. In einem Labor auf der Erde w√§re das ein ziemlich perfektes Vakuum; im noch viel leereren Weltraum ist das aber eine ganze Menge; vor allem wenn man all die Kubikzentimeter zusammenz√§hlt, die in einen Durchmesser von ein paar Lichtjahren passen.

Eine Dunkelwolke ist also eine enorm gro√üe Ansammlung von Gas und Staub, die sich zwischen den Sternen befindet. Und sie ist deswegen dunkel, weil der ganze Staub das Licht der Sterne blockiert, die sich von uns aus gesehen hinter der Wolke befinden. Eine Dunkelwolke sieht also f√ľr uns tats√§chlich wie ein dunkler Fleck aus, der sich am ansonsten von Sternen √ľbers√§√§ten Himmel befindet; fast so wie ein Loch im Universum.

Die uns n√§chstgelegene Dunkelwolke ist - vermutlich - diejenige mit der Bezeichnung "Barnard 68". Die tr√§gt sie deswegen, weil der amerikanische Astronom Edward Emerson Barnard 1927 einen Katalog voller Dunkelwolken publiziert hat, in dem diese Wolke Nummer 68 war. Sie schaut aus wie ein typischer formloser Blob, sofern es so etwas wie einen "typischen formlosen Blob" √ľberhaupt geben kann. Aber es ist halt nicht jede Dunkelwolke so formsch√∂n wie etwa der Pferdekopfnebel, den ich in Folge 425 der Sternengeschichten ausf√ľhrlich vorgestellt habe. Aber Barnard 68 mangelnde Formgebung wird durch seine N√§he zu Erde auf jeden Fall wettgemacht. Die Distanz liegt bei circa 500 Lichtjahren und weil diese Wolke eben eine deutlich h√∂here Dichte hat als das umgebende Weltall und uns so nahe ist, k√∂nnen wir sie besonders gut beobachten.

Und wir wollen sie besonders gut beobachten! Denn diese Wolken sind genau die Objekte, aus denen später einmal Sterne entstehen. Wenn die Wolke unter ihrem eigenen Gewicht in sich zusammenfällt, ist das Resultat ein Stern. Beziehungsweise meistens mehrere Sterne. Aber bei Barnard 68 ist das noch passiert und deswegen ist diese Dunkelwolke ein super Forschungsobjekt, wenn wir verstehen wollen, wie Sterne entstehen.

Fangen wir damit an, was wir wissen. Barnard 68 hat einen Durchmesser von circa einem halben Lichtjahr. Die Masse der Wolke ist gr√∂√ütenteils Wasserstoff, was bl√∂d ist, weil sich der so schlecht beobachten l√§sst. Zumindest wenn er so kalt ist wie der Wasserstoff in solchen Wolken √ľblicherweise ist, n√§mlich circa -264 Grad Celsius; nur knapp 10 Grad √ľber dem absoluten Nullpunkt. Wir wissen aber auch, dass da jede Menge Staub drin ist; diverse komplexere Molek√ľl-Ansammlungen die ein paar Mikrometer gro√ü sind. Diese Teilchen haben die Angewohnheit, Lichtwellen zu blockieren und zwar umso st√§rker, je k√ľrzer die Wellenl√§nge des Lichts ist. Deswegen erscheinen sie uns ja auch dunkel, wenn wir mit normalen Teleskopen hinschauen. Das Licht der dahinter liegenden Sterne wird vom Staub blockiert und wir k√∂nnen nix sehen. Aber wenn wir langwelligeres Licht beobachten, sieht die Sache ganz anders aus. Infarotstrahlung zum Beispiel. Die k√∂nnen unsere Augen nicht sehen, aber mit den passenden Teleskopen ist es √ľberhaupt kein Problem. Und die langwellige Infrarotstrahlung wird von der Wolke sehr viel weniger oder gar nicht blockiert. Anders gesagt: F√ľr ein Infrarotteleskop wird die Wolke durchsichtig und wir k√∂nnen das Licht der Sterne sehen, die hinter der Wolke liegen.

Man wird nat√ľrlich immer noch eine Abschw√§chung des Lichts beobachten. Vor allem in der zentralen Region der Wolke, wo der Staub am dichtesten ist und das Licht der Hintergrundsterne die gr√∂√üte Strecke durch den Staub zur√ľcklegen muss. Aber genau das hilft uns dabei, die Struktur von Barnard 68 zu verstehen. Die Details sind kompliziert: Aber wenn man sich ansieht, wie sich das Licht der Sterne ver√§ndert hat, die man durch die Wolke hindurch beobachtet hat, kann man daraus berechnen, wie viel Staub dieses Licht durchquert hat. Und bekommt so eine Ahnung von der Staubverteilung innerhalb der Wolke. Durch den Vergleich der Daten mit anderen Beobachtungen und diverser komplexer Berechnungen kann man aus der Menge an Staub auch auf die Menge an Wasserstoffgas in der Wolke schlie√üen und bekommt so eine Gesamtmasse. Bei Barnard 68 liegt sie bei circa der dreifachen Sonnenmasse und nur ein Hundertstel davon ist der Staub, der das Licht blockiert.

Das ist aber erst der Anfang. Diese Beobachtungen von Barnard 68 haben auch gezeigt, wie stark das Licht abgeschw√§cht wird. Um 35 Gr√∂√üenklassen, was echt sehr, sehr viel ist. Zum Vergleich: W√ľrden wir das Licht der Sonne so sehr abschw√§chen, dann w√§re es auf der Erde stockfinster. Wir k√∂nnten die Sonne nicht mal mehr mit freiem Auge wahrnehmen und br√§uchten ein vergleichsweise gutes Teleskop, um sie sehen zu k√∂nnen.

Kurzer Einschub: Wenn eine Wolke das Licht so stark verfinstern kann. Und wenn diese Wolken √ľberall da drau√üen in der Milchstra√üe sind. Und wenn sich Sterne und Wolken durch die Milchstra√üe bewegen: Kann es da nicht sein, dass so eine Wolke mal mit dem Sonnensystem kollidiert? Oder besser gesagt: Kann es sein, dass die Sonne auf ihrem Weg durch die Galaxis mal durch so eine Wolke durchfliegt und dann alles auf einmal finster wird? Nun ja - unm√∂glich ist es nicht. Wir w√ľrden dann zuerst bemerken, dass das Licht der Sterne sehr viel weniger hell leuchtet als fr√ľher. Es w√ľrde vermutlich wenig von dem Staub und Gas der Wolke in das innere Sonnensystem gelangen; da sch√ľtzt uns die Heliosph√§re der Sonne. Also der Bereich, in dem der Sonnenwind noch vergleichsweise stark ist. Die Teilchen, die die Sonne st√§ndig hinaus ins All bl√§st halten die Teilchen der Wolke davon ab, zu tief ins Sonnensystem einzudringen. Aber wenn die Wolke dicht genug ist, k√∂nnte trotzdem was davon bis zu uns gelangen. Dann w√ľrde es zwar nicht stockfinster, aber es k√∂nnte schon ein wenig dunkler werden auf der Erde, mit entsprechenden Auswirkungen auf die Temperatur oder die Photosynthese der Pflanzen. Es gibt Hypothesen, die vergangene Massensterben und Eiszeiten auf den Durchgang des Sonnensystems durch eine Dunkelwolke zur√ľckf√ľhren. Aber es gibt keine wirklich guten Belege daf√ľr, dass das wirklich so war.

Bleiben wir bei dem, was wir tats√§chlich wissen und bei Barnard 68. Die Daten zeigen aber auch, dass Barnard 68 gerade in einer ganz besonderen Phase sein muss. Es dauert typischerweise nur ein paar 100.000 Jahre bis so eine Wolke zu einem Stern kollabiert. Das ist aus astronomischer Sicht ein sehr kurzer Zeitraum und Barnard 68 kann auf diesem Weg noch nicht sehr weit gekommen sein. W√§re der Kollaps der Wolke schon wesentlich voran geschritten, dann w√§re der Staub in ihrem Zentrum schon so dicht, dass wir auch mit Infrarotteleskopen nicht mehr durchsehen k√∂nnten. Barnard 68 muss sich also tats√§chlich in den allerersten Phasen des Prozesses befinden, bei dem am Ende ein Stern entsteht. Deswegen ist ihr Inneres, wie die Messungen zeigen, auch vergleichsweise homogen - es gibt dort keine Klumpen, wie man es gegen Ende der Sternentstehung erwarten w√ľrde.

Barnard 68 befindet sich also noch in einem einigerma√üen guten Gleichgewicht. Die Teilchen in der Wolke bewegen sich; nicht viel, weil es ja so kalt dort ist. Aber ein bisschen Bewegung ist vorhanden und die erzeugt einen nach au√üen gerichteten Druck, der der nach innen gerichteten Kraft entgegen wirkt, die von der Gravitation der Masse der Wolke stammt. Weil die Wolke so ausgedehnt ist, also vergleichsweise wenig Masse auf vergleichsweise viel Raum verteilt, ist die Gravitationskraft, die sie auf sich selbst aus√ľbt und die zu einem Kollaps f√ľhren kann, ziemlich schwach. Und der Druck der Teilchen reicht aus, um den Kollaps zu verhinden. Noch jedenfalls. Die Wolke verh√§lt sich aktuell so wie eine Seifenblase, die zwar ein bisschen vor sich hin wobbelt, aber nicht dauerhaft gr√∂√üer oder kleiner wird. Nur wenn die Gravitationskraft in Barnard 68 ausreichend lange die Oberhand gewinnt, kann die Wolke kollabieren und zu einem Stern werden.

Wann das passiert, wissen wir nicht. Aber wir wissen, dass wir hier eine wirklich gut Gelegenheit haben, die allerersten Schritte zu beobachten, die gegangen werden m√ľssen, wenn ein gro√üer Haufen Wasserstoff und Staub ein Stern werden m√∂chte. Und deswegen werden wir diesen dunklen Fleck im Universum auch weiterhin sehr genau im Blick behalten.