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Astronomie: Was befindet sich im Inneren des dunkelsten Ortes unserer Galaxis?

Ein Loch in einem Universum
Dies ist eine maschinell erzeugte Übersetzung eines Artikels der internationalen Partner von Spektrum.de. Er wurde von uns überprüft, jedoch nicht redaktionell bearbeitet. Gerne können Sie uns Ihr Feedback am Ende des Artikels mitteilen.

Menschen, die gerne die Wunder des Himmels betrachten, haben es heute besser denn je. Jeden Tag gibt es einen neuen atemberaubenden Schnappschuss von mindestens einem der zahllosen Observatorien, die heute am Boden oder im Weltraum arbeiten. Jedes bietet einen neuen Blick auf fremde Welten, explodierende Sterne, kollidierende Galaxien oder eine Vielzahl anderer astrophysikalischer Phänomene. Die meisten dieser Bilder sind ein Lobgesang auf kosmische Kräfte und unvorstellbare Größenordnungen, die aus epischer Gewalt atemberaubende Schönheit machen.

Aber nicht alles in unserer Galaxie (oder darüber hinaus) ist das Ergebnis eines solchen herausfordernden Chaos. Einige der visuell fesselndsten Himmelsobjekte sind ruhig, gleichmäßig, ja sogar gelassen – und so dunkel, dass sie nicht nur kein sichtbares Licht aussenden, sondern es sogar absorbieren und so eine so tiefe Schwärze erzeugen, dass sie wie eine Aussparung im Weltraum wirken.

Diese schattigen Flächen haben viele Beinamen – dunkle Nebel, Staubwolken, Knoten – aber ich ziehe es vor, sie Bok-Kugeln zu nennen, einen Namen, den sie zu Ehren des niederländisch-amerikanischen Astronomen Bart Bok erhalten haben, der sie untersucht hat.

Eine Bok-Kugel ist ein kleiner, dichter Klumpen kosmischen Staubs; Millionen von ihnen sind in unserer Galaxie verstreut. Sie sind kalt und undurchsichtig für sichtbares Licht, so dass man sie bis vor kurzem nur als Silhouette vor einem helleren Hintergrund sehen konnte. Obwohl sie nicht so auffällig sind wie ihre Cousins, die Sternfabriken betreiben, wie zum Beispiel der Orionnebel, können Bok-Kugeln immer noch Sterne produzieren, wenn auch auf handwerklichere Weise: Sie produzieren jeweils nur einen oder einige wenige, die vor unseren neugierigen Augen in den abgrundtiefen Tiefen des Staubes verborgen bleiben.

Von allen dunklen Kugeln, die wir mit unseren Teleskopen sehen können, ist mein Favorit ohne Zweifel Barnard 68, umgangssprachlich B68 genannt. Sie befindet sich etwa 500 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist eine vage kommaförmige, kohleschwarze Wolke, die nur ein halbes Lichtjahr breit ist und sich über etwa fünf Billionen Kilometer erstreckt. Wir können sie leicht sehen, weil sie sich im Sternbild Schlangenträger (Ophiuchus) befindet, mit dem sternübersäten Zentrum unserer Milchstraße im Hintergrund. B68 erscheint uns als negativer Raum, eine Abwesenheit von Sternen.

Warum ist er so dunkel? Obwohl er größtenteils aus Wasserstoffgas besteht (wie so ziemlich alles in unserer Galaxie), enthält B68 auch eine Menge Kohlenstoff. Ein Teil dieses Elements ist in kleinen Molekülen wie Kohlenmonoxid eingeschlossen, aber ein Großteil des Rests befindet sich in langen, komplexen Molekülen, die das bilden, was Astronomen allgemein als Staub bezeichnen. Ein charakteristisches Merkmal von Staub ist seine Fähigkeit, sichtbares Licht zu blockieren.

Und Staubwolken können in der Tat dunkel sein. Im Fall von B68 wird das Licht jedes Sterns, der sich auf der anderen Seite von uns befindet, um einen Faktor von 15 Billionen abgeschwächt. Zum Vergleich: Wenn die Sonne an unserem Himmel um diesen Faktor geschwächt würde, wäre sie nur noch ein Stern der vierten Größenordnung, der selbst an einem leicht lichtverschmutzten Himmel schwer zu erkennen wäre. Befände man sich auf der einen Seite von B68 und die Sonne auf der anderen, würde das Licht der Sonne über dieses halbe Lichtjahr hinweg so abgeschwächt, dass sie mit bloßem Auge nicht mehr zu erkennen wäre.

Diese extreme Dunkelheit macht B68 – und Bok-Kugeln im Allgemeinen – immer wieder zum Gegenstand von Verwechslungen. Vor einigen Jahren entdeckten Astronomen die Existenz riesiger Raumvolumen, in denen es keine Galaxien gibt; diese werden kosmische Leerräume genannt und können viele Millionen Lichtjahre groß sein. Leider habe ich schon viele atemlose Videos und Artikel über sie gesehen, die mit einem Bild von B68 illustriert waren. Für mich als Astronom ist dieser Fehler ärgerlich, weil es sich um sehr unterschiedliche Objekte handelt, aber er ist auch recht amüsant, weil die tatsächlichen Hohlräume, über die gesprochen wird, Millionen Mal größer sind als unsere freundliche Bok-Kugel in der Nähe.

Die erstaunliche Fähigkeit von B68, Licht zu absorbieren, beruht auf einer überraschend bescheidenen Menge an Staub. Selbst in seinem Zentrum, wo er am dichtesten ist, hat B68 weniger als eine Million Materieteilchen pro Kubikzentimeter. Das mag nach viel klingen, aber hier auf der Erde wäre das ein Vakuum in Laborqualität – auf Meereshöhe enthält die Atmosphäre unseres Planeten etwa 1019 Moleküle pro Kubikzentimeter, was bedeutet, dass die Luft, die Sie atmen, etwa 10 Billionen Mal dichter ist als B68 in seinem besten Zustand.

Trotz ihrer allumfassenden Dunkelheit können wir die Dichte von B68 erkennen, denn wie jede Wolke wird sie zu ihren Rändern hin dünner. Daraus ergibt sich eine interessante Situation: Von unserem Standpunkt aus können wir einige Hintergrundsterne durch das relativ dünne Material an den Rändern sehen, aber je näher wir dem Zentrum kommen, desto mehr wird das Licht absorbiert. Die Sterne erscheinen am Rande der Wolke hell, werden aber immer schwächer, je näher wir dem Zentrum kommen. Da Staub dazu neigt, blaues Licht besser zu absorbieren als rote Strahlen, die leichter durchdringen können, verblassen solche Sterne nicht nur, sie werden auch rot. Und infrarotes Licht durchdringt B68 noch leichter, so dass Teleskope, die auf diese Wellenlängen eingestellt sind, noch mehr Sterne sehen können. Astronomen können diese Rötung und Verdunkelung nutzen, um zu messen, wie viel Staub sich in der Wolke befindet.

Mit anderen Techniken können sie auch die Temperatur von B68 messen. Bok-Kugeln sind furchtbar kalt, und B68 bildet da keine Ausnahme: An ihren Rändern werden -256 °C gemessen, die in ihrem Zentrum auf -265 °C fallen. Das ist knapp über dem absoluten Nullpunkt!

Doch dieser Hauch von Wärme reicht aus, um die Bok-Kugel gegen seine eigene Schwerkraft zu halten. B68 ist nicht sonderlich massereich, da er nur etwa drei- bis viermal so viel Masse wie die Sonne hat, aber das ist immer noch mehr als genug, um einen Gravitationskollaps zu verursachen. Die geringe innere Wärme hält B68 jedoch wie einen Heißluftballon aufgeblasen (oder besser gesagt, einen bitterkalten, nahezu vakuumierten Ballon).

Aber diese zerbrechliche Zustand kann nicht ewig andauern. Aufmerksame Beobachtungen von B68 zeigen zwei unterschiedliche »Kerne« aus Material höherer Dichte, einen in der Nähe des Zentrums und einen weiteren in dem stummelartigen »Schweif« in der Nähe des südöstlichen Randes. Radiowellenbeobachtungen deuten darauf hin, dass dieser Schweif einst eine separate, kleinere Wolke war, die nun mit B68 verschmilzt, wodurch das empfindliche Gleichgewicht der Schwerkraft innerhalb der Wolke gestört wird. Infolgedessen könnte B68 nun kollabieren, was bedeutet, dass diese dunkle Wolke buchstäblich eine helle Zukunft vor sich hat: Sie wird einen Stern bilden.

Während das Material in sich zusammenfällt, würde die Dichte im Zentrum zunehmen und damit auch die Temperatur. Dies würde sich über Hunderttausende von Jahren fortsetzen, bis im Kern der Wolke ein Stern geboren wird (vielleicht sogar mehr als einer, da in B68 genug Material vorhanden ist, um mehrere sonnenähnliche Sterne zu bilden). Wenn das passiert, wird fast die gesamte in der Wolke verbliebene Materie vom Licht des oder der neugeborenen Sterne weggeblasen – das heißt, alle, außer vielleicht einem mageren Bruchteil, der in den Gravitationsfängen des Sterns gefangen ist. Dieser wiederum könnte kondensieren und kollabieren, um eine Scheibe aus Material zu schaffen, aus der sich Planeten bilden können.

Und wer weiß? In einigen weiteren Milliarden Jahren könnte auf einigen dieser Welten vielleicht Leben und schließlich Intelligenz entstehen, so dass eines Tages in ferner Zukunft außerirdische Astronomen hinausschauen und sich über das Universum, das sie sehen, wundern werden. Ein Anblick, den sie durch den Sternenlicht verschlingenden Dunst von B68 unmöglich hätten erahnen können. Vielleicht sind die Erde und die Sonne bis dahin längst verschwunden, und die Galaxie wird sich in einen ganz anderen Ort verwandelt haben. Aber selbst dann ist es tröstlich zu wissen, dass wir einst auf ähnliche Weise begannen: Unsere Sonne wurde in einem riesigen, staubdunklen Nebel geboren, der schließlich mit Tausenden von anderen Sternen aufleuchtete, eine stellare Kinderstube, die sich wie ihre kosmischen Kinder längst aufgelöst hat.

Alles im Universum ist vergänglich, und vieles davon ist zyklisch. Wir haben das Privileg, dass wir beobachten dürfen, was wir jetzt sehen können, auch wenn das, was wir sehen, sehr schwer zu sehen ist.

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