Alle Artikel mit dem Schlagwort: Helium

AstroGeoPlänkel: Radioaktive Steine, Aasbienen und Ballon-Abenteuer

Veröffentlicht von Karl Urban

In dieser Folge widmen sich Franzi und Karl dem Feedback zu den letzten drei Geschichten im AstroGeo-Podcast. Zuerst springen wir zurück zum Alpen-Dreiteiler. Ein Hörer hat bereits seinen Urlaub umgebucht und ist jetzt begeistert von der Bergwelt ums schweizerische Saas-Fee.

Außerdem werden die verwirrenden Gründe für die Farben der Mineralien korrigiert: Beim milchigen Glanz des Rauchquarzes ist zwar wirklich Radioaktivität im Spiel, doch die geht vom Nebengestein aus. Außerdem sind ins Kristallgitter eingebaute Aluminium-Atome und relativ niedrige Temperaturen für den milchigen Glanz nötig. Um Radioaktivität geht es auch bei einer Sammlung schön gefärbter Gesteine einer Hörerin – die in diesem Fall nicht ganz ungefährlich sind.

Die Evolution der Honigbiene war für die Kommentierenden ein angenehmer Ausflug in die Welt der Biologie, wenn auch auf geologischem Fundament. In den Kommentaren geht es um die Definition von Symbiose, die merkwürdige Welt der Geierbienen und ihren aashaltigen Fleischhonig. Ausführlich sprechen wir über die Fortpflanzung der Bienen und vieler anderer Hautflügler, bei der Weibchen einen doppelten Chromosomensatz besitzen, Männchen aber nur einen einfachen – vermutlich ein wichtiger Faktor für die häufig eusoziale Lebensweise von Bienen oder Ameisen. Zuletzt relativiert Karl seine Aussage zur fragwürdigen Rolle der Biene als Wappentier des Naturschutzes: Denn es gibt auch wilde Honigbienen in Europa – und gerade denen geht es ziemlich schlecht.

Das einzige im All entdeckte chemische Element faszinierte viele Hörende, und das nicht nur wegen des Ballonfahr-Abenteuers. In den Kommentaren geht es um die Begrifflichkeit des im Spektrum aufgespaltenen Lichts, das eher kontinuierlich aufgespreizt wird. Wir sprechen auch über den hypothetischen Blick von Außerirdischen auf die Sonne und über Hyperspektralkameras, die Bilder machen und in jedem Bildpunkt ein einzelnes Spektrum aufnehmen.

Episodenbild: Biene: public domain, Sara Guerrieri, USGS; Spektrum: NOAO/AURA/NSF

Vertikale Streifen in den Farben des Regenbogens sind von vertikalen dunklen Linien durchzogen.

Fingerabdruck der Sonne: Wie Helium entdeckt wurde

Veröffentlicht von Franziska Konitzer

Nachdem Astronominnen und Astronomen angefangen hatten, sich mithilfe von Teleskopen ein genaueres Bild von Sonne, Mond und Sternen zu machen, stand ihnen im 19. Jahrhundert eine weitere Revolution bevor: die Spektroskopie. Dabei wird das Licht eines Himmelskörpers nicht direkt ins Auge gelenkt, sondern durch ein Spektroskop. Das weiße Sonnenlicht wird so beispielsweise in alle Farben des Regenbogens aufgeteilt, von rot über orange und gelb bis hin zu grün und blau-violett.

Doch in diesem Regenbogenspektrum tauchten hunderte von dunklen Linien auf, manche von ihnen pechschwarz, andere eher dünn und blässlich. Wie sich herausstellen sollte, waren diese Absorptionslinien die eigentliche astronomische Revolution. Denn sie verrieten erstmals, welche chemischen Elemente ein Himmelskörper enthält. Mithilfe der Spektroskopie – oder, wie sie später genannt wurde, der Astrophysik – konnten Forschende nicht nur die Bewegung der Himmelskörper beobachten, sondern zum ersten Mal herausfinden, woraus sie bestehen. Es war etwas, von dem Philosophen wie der Franzose Auguste Comte nur wenige Jahre zuvor völlig überzeugt war, dass genau dies ein Ding der Unmöglichkeit sei und für immer bleiben werde.

Das Spektrum der Sonne verrät, dass es in der Sonnenatmosphäre Natrium, Kalzium oder Eisen gibt. Denn die Absorptionslinien im Sonnenspektrum entsprechen den Spektrallinien dieser Elemente, die Chemiker in ihren Laboren auf der Erde messen konnten. Die Linien sind wie eine Art Fingerabdruck eines chemischen Elements. Doch als ein englischer Astronom namens Norman Lockyer im Jahr 1870 sein Spektroskop auf die Sonne richtete, entdeckte er etwas ganz und gar Ungewöhnliches: eine Spektrallinie im orange-gelben Bereich, die sich keinem bekannten Element auf der Erde zuordnen ließ.

In dieser Folge des AstroGeo-Podcasts erzählt Franzi die Geschichte des himmlischen Heliums: Bis heute ist das Edelgas das einzige Element, das zuerst im Weltraum entdeckt wurde, in der Atmosphäre der Sonne, bevor Jahrzehnte später der Nachweis in einem irdischen Labor gelang. Es ist eine Geschichte, in der totale Sonnenfinsternisse eine große Rolle spielen, Prismen, unerschrockene Astronomen – sowie Heißluftballons und eine waghalsige Flucht aus dem belagerten Paris während des Deutsch-Französischen Kriegs.

Episodenbild: NOAO/AURA/NSF

Eine Art bläuliche Wolke mit zahlreichen hell leuchtenden Sternen.

Als im Universum die Lichter angingen: Wo sind die ersten Sterne?

Veröffentlicht von Franziska Konitzer

Nicht viele Sterne können von sich behaupten, beinahe unser Verständnis vom Universum kaputt gemacht zu haben – aber ein Stern mit der Bezeichnung HD 140283 hätte es fast geschafft: Im Jahr 2000 schätzten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sein Alter auf 16 Milliarden Jahre. Und damit wäre dieser so unscheinbare Stern älter als das Universum selbst Er liegt in rund 190 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Waage und ist von der Erde aus zwar nicht mit dem bloßen Auge, aber doch immerhin schon mit einem Fernglas sichtbar. Seinen Spitznamen als „Methusalem-Stern“ hat er sich damit mehr als verdient.

In den darauffolgenden Jahren korrigierten neue Messungen und Studien dieses Alter glücklicherweise nach unten. Inzwischen gilt HD 140283 zwar immer noch als alt, aber nicht mehr als älter als das Universum selbst. Trotz seines stolzen Alters ist eines wissenschaftlich sicher: Der Methusalem-Stern ist keiner von den allerersten Sternen, die es in unserem Universum je gegeben hat – doch auf die haben sie es abgesehen.

Forschende bezeichnen jene ersten Sterne im Universum auch als Sterne der Population III. Es sind die Sterne, die nach dem Urknall als erstes Licht ins Dunkel brachten. Damals, vor Milliarden von Jahren, gab es im Universum vor allem Wasserstoff und Helium. Erst die ersten Sterne haben jene massereicheren Elemente hergestellt, die wir heute kennen und schätzen – und ohne die es uns nicht geben würde: Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, und noch schwerere Elemente bis hin zum Eisen.

Somit ist zwar vollkommen klar, dass es diese ersten Sterne gegeben haben muss. Und doch haben Forschende noch nie einen solchen Stern beobachtet, trotz Jahrzehnten der intensiven Suche.

In dieser Folge erzählt Franzi von dieser Suche nach den Sternen der Population III, die Licht ins Universum gebracht haben – eine Suche, für die Forschende versuchen, mit dem James Webb-Weltraumteleskop so weit in die Vergangenheit zu blicken wie möglich. Aber auch unsere eigene Milchstraße bleibt ein möglicher Fundort für die wahren Methusalem-Sterne.

Das Erbe des Urknalls: Wie die Materie in unser Universum kam

Veröffentlicht von Franziska Konitzer

Der Anfang vom Anfang war gemacht: Zu Beginn des 20. Jahrhunderts hatten Wissenschaftler herausgefunden, dass unser Universum nicht ewig und unveränderlich in all seiner Pracht existiert, sondern dass es in ferner Vergangenheit zunächst entstanden ist. Dieses Ereignis bezeichnen wir heute als Urknall – aber was ist dann passiert?

In dieser Folge erzählt Franzi die Geschichte eines Physikers namens Ralph Alpher, der herausgefunden hat, wie das Weltall und alles in ihm entstanden ist: wie die Materie in unser Universum kam, allen voran die beiden häufigsten chemischen Elemente Wasserstoff und Helium. Diese Urknall-Nukleosynthese ist bis heute eine der stärksten Hinweise darauf, dass das Universum in einem unvorstellbar heißen und dichten Zustand angefangen hat – und sie verrät uns außerdem, wie lange dieser Anfang vom Allem gedauert hat.