Sternengeschichten Folge 642: Sternentriebwerke und Astro-Engineering

03/14/25 • 11 min

Wie bewegt man einen Stern?

Sternengeschichten Folge 642: Sternentriebwerke und Astro-Engineering

Wenn ich heute von Astro-Engineering spreche, also quasi "Astro-Technik", dann meine ich damit nicht, dass wir jetzt irgendwelche Satelliten zusammenbasteln, Raketen bauen oder Teleskope konstruieren. Es geht tatsächlich um astronomische Vorhaben und "astronomisch" sind sowohl die Größenskalen auf denen sich das abspielt, als auch die beteiligten Objekte. Es geht um die Frage, ob wir ganze Sterne "umbauen" oder modifizieren können, um dadurch diverse Probleme zu lösen. Zum Beispiel, wenn unser Sonnensystem durch eine nahe Supernova bedroht wird und wir der ausweichen wollen: Wären wir dann in der Lage, die Sonne zu verschieben?

Und die Antwort lautet natürlich: Nein! Selbstverständlich können wir das nicht! Wir haben es gerade mal geschafft, kleine Raumstationen in unmittelbarer Nähe der Erde zu bauen und noch kleinere Raumsonden zu den Planeten des Sonnensystems zu schicken. Wir sind definitiv nicht in der Lage, einen Stern zu verschieben! Aber von solchen Realitäten lässt sich die Wissenschaft ungern aufhalten. Nur weil wir etwas jetzt noch nicht können ist das ja noch lange kein Grund, nicht darüber nachzudenken, wie man es vielleicht trotzdem irgendwann mal anstellen kann. Und deswegen haben sich im Laufe der Zeit jede Menge Menschen Gedanken über genau so ein Astro-Engineering gemacht. Die einen, weil sie spannende Science-Fiction-Geschichten schreiben wollten. Und die anderen aus wissenschaftlichem Interesse. Auf jeden Fall aber wissen wir heute, wie wir es anstellen müssten, wenn wir zum Beispiel vorhaben, ein stellares Triebwerk zu bauen, also eine Maschine, mit der sich ein Stern verschieben lässt. Und wenn ich sage, wir wissen, wie man es anstellen müsste, dann meine ich nicht, dass da irgendwo fix-fertige Baupläne in der Schublade liegen. Ich meine, dass wir wissen, wie ein stellares Triebwerk funktionieren könnte, ohne dabei irgendwelche Naturgesetze zu verletzen. Wie man sowas dann konkret baut, ist wieder eine ganz andere Frage.

Diese Frage ignorieren wir jetzt einfach. Und schauen uns an, was wir tatsächlich wissen. Also: Wie kann man einen Stern gezielt bewegen. Und wenn ich im folgenden sage, dass wir einen Stern bewegen oder die Sonne bewegen, dann meine ich immer auch gleichzeitig, dass wir damit das ganze Sonnensystem bewegen. Die Erde und die restlichen Planeten sind durch die Gravitationskraft an die Sonne gebunden und folgen ihr, wohin auch immer sie sich bewegt. Aus unserer Sicht von der Erde aus, spüren wir nichts von der Bewegung der Sonne, so wie wir ja auch jetzt nichts davon spüren, dass sich die Sonne mit gut 200 Kilometer pro Sekunde um das Zentrum der Milchstraße bewegt. Also: Wie bewegen wir die Sonne und damit das ganze Sonnensystem? Im Prinzip gilt hier das, was auch bei allen anderen Antriebsarten gilt, die wir im Weltraum benutzen, nämlich die Newtonschen Bewegungsgesetze. Sehr vereinfacht gesagt: Wenn ich irgendwas in die eine Richtung werfe, bewege ich mich dadurch in die andere Richtung. So funktioniert ja auch ein Raketenantrieb: Treibstoff wird verbrannt und die entstehende Abgase ausgestoßen. Das Resultat: Die Rakete bewegt sich in die andere Richtung.

Mit einem Stern können wir so etwas ähnliches anstellen und sogar auf unterschiedliche Weise. Stellen wir uns dazu zuerst einen riesigen Spiegel vor. Einen wirklich riesigen Spiegel, größer als die Sonne selbst. Diesen Spiegel positionieren wir jetzt auf eine bestimmte Weise im All. Auf so einen Spiegel wirken nämlich zwei unterschiedliche Kräfte: Einerseits die Gravitationskraft der Sonne, die den Spiegel anzieht. Und andererseits auch der Strahlunsdruck. Das ist die Kraft, die durch die Lichtteilchen der Sonne übermittelt wird. Licht hat zwar keine Masse, aber einen Impuls. Wenn Licht irgendwo auftrifft dann wird dadurch eine Kraft übertragen. Die ist normalerweise klein, aber wenn man es mit so enorm viel Licht zu tun hat, wie es von der Sonne kommt, dann ist diese Kraft durchaus relevant. Ich habe mehr darüber in Folge 507 erzählt, als es um das Sonnensegel ging.

Der Strahlungsdruck der Sonne schiebt den Spiegel also weg, die Gravitationskraft der Sonne zieht ihn an. Und wenn wir den Spiegel richtig positionieren, halten sich beide Kräfte die Waage und er bleibt ganz von selbst dort, wo er ist. Was passiert dann? Die Sonne leuchtet weiter wie bisher. Sie schickt ihr Licht in alle Richtungen. Aber in der einen Richtung steht jetzt eben dieser riesige Spiegel und reflektiert dieses Licht zurück in die andere Richtung. Oder anders gesagt: Durch den Spiegel wird die Abstrahlung der Sonne asymmetrisch und damit auch der Strahlungsdruck. Oder noch einmal anders gesagt: Wir haben die selbe Situation wie bei einem Raketenantrieb, nur das es hier keine heißen Abgase sind, die den Schub verursachen, sondern die Strahlung der Sonne. Durch den Spiegel strahlt die Sonne ...

Wie bewegt man einen Stern?

Sternengeschichten Folge 642: Sternentriebwerke und Astro-Engineering

Vorherige Episode

Sternengeschichten Folge 641: W44 - Die Supernova und das flüchtende schwarze Loch

Seltsames Gas und unsichtbare Explosionen

Sternengeschichten Folge 641: W44 - Die Supernova und das flüchtende schwarze Loch

Am 31. Dezember 1958 hat der niederländische Astronom Gart Westerhout die Ergebnisse seiner Beobachtungen mit dem Dwingeloo-Radioteleskop veröffentlicht, dass damals mit einem Durchmesser von 25 Metern das größte der Welt war. Er hat damit unter anderem die Gegend um den galaktischen Äquator abgesucht und dabei im Sternbild Adler einen Supernova-Überrest entdeckt. Das ist, wenig überraschend, dass, was übrig bleibt, wenn ein großer Stern am Ende seines Lebens bei einer Supernova explodiert. Also jede Menge Gas, das sich mit hoher Geschwindigkeit in alle Richtungen ausbreitet. Damals war es nur ein Eintrag in einem Katalog, mit der Bezeichnung W44. Heute ist der Supernova-Überrest W44 Thema jeder Menge wissenschaftlicher Arbeiten und ein einzigartiges Forschungsobjekt, das uns vielleicht zeigt, wie man das Unsichtbare in der Milchstraße entdecken kann.

Fangen wir mit den Grundlagen an. W44 ist um die 10.000 Lichtjahre von uns entfernt. Der Supernova-Überrest ist zwischen 17.000 und 20.000 Jahren alt; vielleicht auch älter, das lässt sich leider nicht so genau sagen. Das erste, was W44 besonders macht, ist seine Umgebung. Der Supernovaüberrest befindet sich direkt in einer Molekülwolke. Das sind die riesigen Wolken aus Gas und Staub die sich überall zwischen den Sternen befinden und aus denen neue Sterne entstehen können. Normalerweise sind Supernovaüberreste halbwegs symmetrisch, weil das Gas aus den äußeren Schichten des explodierenden Sterns in alle Richtungen davon geschleudert wird. Bei W44 ist das nicht so. In der nordwestlichen Region sieht man die charakteristischen Gasströme eines Supernovaüberrestes. In der südöstlichen Ecke dagegen stoßen diese Gase auf das Gas der Molekülwolke. So eine Wechselwirkung zwischen Supernova und Molekülwolke kann man nur ganz selten beobachten und alleine das macht W44 schon besonders und genau deswegen wird so intensiv daran geforscht. Unter anderem hat das auch der japanische Astronom Masaya Yamada von der Keio Universität mit seinem Team gemacht. Sie wollten herausfinden, wie viel Energie von der Supernova-Explosion auf das Gas der Molelekülwolke übertragen wird, unter anderem deswegen, weil diese Energie natürlich dort die Entstehung neuer Sterne anregen kann. Entdeckt haben sie aber etwas ganz anderes mit dem sie überhaupt nicht gerechnet haben.

Wenn man herausfinden will, wie viel Energie von der Supernova auf die Molekülwolke übertragen wird, muss man messen, wie sich das Gas bewegt und vor allem wie schnell sich das Gas bewegt. Dabei haben Yamada und sein Team eine Region entdeckt, wo sich das Gas enorm schnell bewegt. Es war mit über 100 Kilometer pro Sekunde unterwegs, was deutlich schneller ist, als sich Gas dort bewegen sollte. Dieser Bereich aus schnellem Gas ist ungefähr 2 Lichtjahre groß und sehr lang gestreckt. Es sieht aus wie ein Finger aus Gas, der sich aus der Wolke nach außen streckt. Die Spitze dieses Fingers ist dabei am schnellsten unterwegs, mit circa 120 Kilometer pro Sekunde, der Rest ist langsamer. Die Energie, die nötig ist, um diese Gasmassen so stark zu beschleunigen, ist ein paar Dutzend Mal größer als alles, was die Supernova liefern hätte können. Was also passiert dort? Was treibt das Gas mit dieser enormen Geschwindigkeit durchs All?

Yamada und sein Team habe zwei Möglichkeiten vorgeschlagen. Die erste haben sie das "Explosionsmodell" genannt. Es fängt alles ganz normal an, mit dem explodierenden Stern, der seine Gasschichten hinaus ins All schleudert. Wenn dann auf einmal hinter so einer Gasschicht noch eine Explosion stattfindet, könnte die dafür sorgen, dass ein Teil des Gases noch stärker beschleunigt wird und sich Finger ausbildet, wie der, den man beobachtet hat. Nur: Was soll da explodieren? Eine Möglichkeit wäre eine zweite Supernova, die unabhängig von der ersten stattgefunden hat. Die Chancen, das in einer vergleichsweise kleinen Region des Weltalls zwei Sterne so kurz hintereinander explodieren, sind zwar gering. Aber unmöglich ist es nicht.

Genauso wie eine andere Ursache für die Explosion. Vielleicht ist es auch so gelaufen: Der ursprüngliche Stern explodiert und schleudert sein Gas in alle Richtungen, soweit ist alles wie vorhin. Dann aber trifft dieses Gas auf ein Hindernis, nämlich ein schwarzes Loch. Das Gas, das in der Nähe dieses schwarzen Lochs vorbei strömt, wird davon angezogen, wirbelt enorm schnell herum und bildet eine Scheibe um das Loch. Dabei wird sehr viel Strahlung frei, die den Rest der ursprünglichen Gasschichten wie eine Explosion antreibt. Man kann sich das schwarze Loch wie eine Art Tretmine vorstellen. Das schwarze Loch ist irgendwann sehr viel früher entstanden, aus einem noch viel größeren Stern, der am Ende seines Lebens ebenfalls explodiert und dann kollabiert ist. Das ist aber schon so lange her, dass man hier ke...

Nächste Episode

Sternengeschichten Folge 643: Der Meteorit Neuschwanstein

Bayrisches Bombardement aus dem All

Sternengeschichten Folge 643: Der Meteorit Neuschwanstein

Das Schloss Neuschwanstein in Bayern ist eine der berühmtesten Sehenswürdigkeiten Deutschlands; über eine Million Menschen pro Jahr schauen sich das von König Ludwig II. gebaute "Märchenschloss", wie es auch oft genannt wird, an - was den Tourismus freut, die Leute, die direkt dort im Ostallgäu leben aber nicht ganz so sehr. Aber das hier ist ja kein Tourismus- oder Tourismuskritik-Podcast, sondern einer über Astronomie. Und deswegen geht es nicht um das Schloss, sondern um den Meteoriten, der das Schloss fast zerstört hätte.

Ok, das war jetzt ein wenig übertrieben. Aber es ist nicht völlig falsch. Am 6. April 2002 ist ein Meteorit aus dem Weltall in der Nähe von Schloss Neuschwanstein aufgeschlagen und es wäre nicht völlig unmöglich gewesen, dass er das Schloss getroffen hätte. Aber fangen wir am besten im Weltraum an. Von dort stammt der Brocken und er war an diesem Tag auf Kollisionskurs mit der Erde. Gegen halb elf Uhr Abends war er weit genug in die Atmosphäre eingedrungen, um zu leuchten zu beginnen. Oder korrekterweise gesagt: Nicht der Meteorit hat geleuchtet. Aber weil er mit fast 21 Kilometer pro Sekunde in die Atmosphäre eingetreten ist, hat er bei seinem rasanten Flug durch die Luftschichten die Luftmoleküle angeregt und zum Leuchten gebracht. Die Lichtspur, die er dann über den Himmel gezogen hat, hat in Innsbruck begonnen, da war der Meteorit noch 85 Kilometer über dem Boden. Der Brocken hat da vermutlich ein Gewicht von 300 Kilogramm gehabt. Der Meteorit ist weiter von Tirol in Richtung Bayern geflogen, über Garmisch-Partenkirchen war er nur noch 21 Kilometer vom Boden entfernt und hat heller als der Vollmond geleuchtet. Ungefähr zu diesem Zeitpunkt hat er auch die Luftreibung nicht mehr ausgehalten und ist in kleinere Bruchstücke zerplatzt. Ab da befand sich der Meteorit in der sogenannten "Dunkelflugphase", wo er sich durch die Atmosphäre bewegt, ohne die Luft zum Leuchten zu bringen. Dafür waren die Brocken jetzt auch zu langsam, sie waren nur noch wenig mehr als 2 Kilometer pro Sekunde drauf. Ein paar Sekunden später waren sie auch langsamer als die Schallgeschwindigkeit und sind nur noch im freien Fall zum Boden gefallen. Dort, in der Nähe von Schloss Neuschwanstein, sind sie dann mit circa 250 km/h aufgeschlagen. Und in dieser letzten Phase des Falls, wenn die Brocken die untersten Schichten der Atmosphäre durchqueren, spielt auch der Wind eine Rolle. Der war an diesem Abend nicht schwach und hat genau von Neuschwanstein kommend in Richtung Österreich geweht - also dem Meteorit entgegen. Das bedeutet, dass die fallenden Brocken am Ende ihres Flugs durch den Wind entgegen ihrer Flugrichtung abgelenkt worden sind. Ansonsten wären sie noch näher an das Schloss Neuschwanstein heran geflogen und auch wenn es enorm unwahrscheinlich ist, wäre es nicht unmöglich gewesen, dass sie das berühmte Bauwerk getroffen hätten.

Haben sie aber nicht! Und das haben auch jede Menge Menschen gesehen. Denn die extrem helle Lichterscheinung ist natürlich nicht unbeobachtet geblieben. Überall in Bayern haben Leute bei der Polizei und bei den Zeitungen angerufen, um das unerwartete Licht am Himmel zu melden. Und nicht nur Menschen haben den Fall des Meteoriten beobachtet, sondern auch die wissenschaftlichen Kameras des Europäischen Feuerkugelnetzwerks. Das ist genau für solche Situationen da: An unterschiedlichen Stationen überall in Europa beobachten Kameras Nacht für Nacht den gesamten Himmel; auf der Suche nach den Leuchtspuren von Meteoriten. Wenn mehrere Stationen die selbe Leuchtspur aufzeichnen, kann man daraus dann die genaue Flugbahn rekonstruieren. Das ist einerseits wichtig, wenn man wissen möchte, wo eventuelle Bruchstücke auf der Erde gelandet sind. Und andereseits relevant, weil man aus der Flugbahn auch rekonstruieren kann, auf welcher Bahn sich das Objekt vorher um die Sonne bewegt hat.

Aber bleiben wir vorerst noch auf der Erde. Feuerkugelnetz-Stationen in Deutschland, der Tschechischen Republik und in Österreich konnten den Fall beobachten und so herausfinden, dass Bruchstücke irgendwo im Grenzgebiet zwischen Deutschland und Österreich, bei Füssen und Garmisch-Partenkirchen gelandet sein müssten. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat sich dann auch gleich auf die Suche gemacht. Beziehungsweise nicht ganz gleich, denn im April ist es in den bayrischen Bergen noch kühl und überall lag Schnee. Erst im Mai waren die Bedingungen geeignet für eine Suche, die aber dann ohne Erfolg aufgegeben werden musste.

Nicht aufgegeben haben Nadin Bukow und Thomas Grau. Für das Paar aus Brandenburg war die Astronomie nur ein Hobby, die Suche nach dem Meteorit haben sie aber durchaus ernst genommen und am 14. Juli 2002 waren sie erfolgreich. Knapp vor der österreichischen Grenze, an der Westflanke des Ochsenälpeleskopfs haben sie ein 1,7 Kilogramm schw...