Astrophysik

©2005 Autor: Michael Köchling
 



Die Spektralanalyse und ihre Auswirkung auf die Materie.

Erstmals fand 1802 der englische Chemiker und Mineraloge William Wollaston bei Beugungsversuchen mit Gittern dunkle Linien im Sonnenspektrum. Diese hielt er für Abgrenzungslinien zwischen den einzelnen Farben.
Der Optiker Joseph von Fraunhofer aus Benediktbeuren und spätere Professor in München, fand ebenfalls diese Linien bei Beugungsversuchen im Sonnenlicht. Und ohne zu ahnen, was es damit auf sich hatte, klassifizierte er sie 1814 und ordnete ihnen Buchstaben zu. Dazu setzte er Buchstaben willkürlich ein, weil er die Zusammenhänge mit den verursachenden Elementen noch nicht kannte. Und da bis heute keine Änderung erfolgte, ist diese Anordnung immer noch verbindlich.
Fraunhofer fand etwa 600 solcher Linien. Inzwischen sind zirka 20.000 bekannt. Sogar bei anderen Sternen fand er die Linien, doch es war ihm nicht vergönnt, die Lösung zu finden.
Erst 1860 wurde von Gustav Robert Kirchhoff in brennenden Gasen mit verdampfenden Elementen erkannt, dass von diesen Elementen die hellen Emissionslinien ausgehen (Natriumlinie, Kalziumlinien usw.). Die Linien werden vorzugsweise von den Elektronen erzeugt. Dabei entsprechen die Linien den verschiedenen Elektronenniveaus der Elemente. Es dauerte nicht lange und man stellte die Verbindung zu den dunklen Linien der Absorbtionsspektren her, denn sie wurden von den gleichen Elementen erzeugt, die sich im Sternenlicht befinden. Nur dass hierbei das Licht durch Absobtion ausgefiltert wird.
Alles was damals Rang und Namen hatte, stürzte sich nach dieser Erkenntnis in die Thematik und es wurde so viel wie möglich spektroskopiert. Sodann fand man den Zusammenhang mit den Temperaturen. Hierzu wurde die Strahlung von schwarzen Körpern verglichen. Viele Versuche führten dazu, dass mit ihrer Hilfe die Temperaturen der Elemente in den Sternenatmosphären bestimmt werden konnten. Damit war es erstmals möglich, auch die Temperatur der Sonnenphotosphäre zu messen.
Offensichtlich hatte damit die Spektroskopie ihre Vollendung erlangt und galt als unfehlbares Mittel zur Temperaturbestimmung aller Strukturen im Universum und auf der Erde. Aber es kommt immer anders! Von jeher gab es einige Forscher die versuchten, das Bestehende zu optimieren. So auch in der Spektroskopie.
Der schon mehrfach von mir zitierte Lászó Körtvélyessy schrieb in seinem Buch „THE ELECTRIC UNIVERSE“ ganz erstaunliche Dinge. Dies betraf unter anderem die Materie von ungebundenen Gas- und Staubwolken im Weltall. Die von ihnen ausgehende Strahlung wurde bei einigen Objekten von unseren Wissenschaftlern mit Temperaturen von mehreren Millionen Grad angegeben. Und dies bei Wolkengrößen, die teils viele hunderte bis tausende Kubiklichtjahre beinhalten. Nun stelle man sich vor, dass in ihnen die räumliche Verteilung der Materie kaum dichter ist, als in unserem Sonnensystem. Hier in Erdnähe befinden sich gerade mal 4 Atome pro Kubikmeter im Weltall. Doch die interstellaren Wolken wirken aufgrund ihrer großen Entfernungen und den damit geschrumpften Sichtwinkeln so dicht, dass teils selbst Sternenlicht sie nicht durchdringen kann. Tatsächlich gibt es dort einige Wolkenbereiche, welche durch das Licht von Sternen in ihnen oder dicht bei ihnen zum Leuchten angeregt werden. Kann es aber wirklich sein, dass solch gering verteilte Materie im ansonsten „kalten“ Universum mehrere Millionen Grad warm ist?

Ganz klar, unsere Logik sagt uns: „Dies kann es nicht geben!“

Und doch strahlen die Wolken entsprechend den Elektronenniveaus, welche diese Temperaturen vorgeben. Natürlich trifft dies nicht auf alle Wolken im Kosmos zu, sondern es gibt auch sehr „kühle“ Wolken mit nur wenigen Grad Kelvin. „Kalte“ Wolken im Weltall sind eigentlich etwas ganz Normales, denn selbst hier in Erdnähe kühlt ein Objekt auf der sonnenabgewandten Seite im Weltall auf -170 bis -180 Grad Celsius ab.
Herr Körtvélyessy bietet hierzu eine plausible Erklärung, die jedoch einige Fragen aufwirft. Hierzu allerdings später.
Er deklariert die vermeintlichen Temperaturen als Zustandsausdruck der jeweiligen Materie. In anderen Worten: Nicht die derzeitige Temperatur kommt hierbei zum Ausdruck, sondern welche Temperatur früher einmal zu diesem Zustand geführt hat. Es wurde vor langer Zeit das Gas oder der Staub bei entsprechend hohen Temperaturen ionisiert. Dieser Zustand der Materie bleibt so lange erhalten, wie es keine Veränderung durch Rekombinationseffekte gibt. Dazu müssten die Ionen der Materiewolken Elektronen aufnehmen, um niedrigere Energieniveaus einzunehmen und die damit verbundenen niedrigeren Temperaturen anzeigen. Offensichtlich befinden sich dort aber keine freien Elektronen, weshalb über große Zeiträume von tausenden bis Millionen Jahren der energetische Zustand der Wolkenionen sich nicht ändern kann. Somit ist es gegeben, dass uns diese Wolkenmaterien Temperaturen vortäuschen, die sie keineswegs beinhalten.
Nun zu der daraus folgenden Frage: „Wie können so winzige Teilchen wie Atome und Moleküle über derart lange Zeiträume gleichmäßig strahlen und woher beziehen sie ihre Energie dazu?“ Scheinbar ein Paradoxon, welches noch seiner Lösung harrt.
Sodann gibt es noch einen weiteren Weg der Ionisierung von Materie. Solche Vorgänge kennen wir von Kometen. Wenn sie sich der Sonne nähern, beginnen sie sozusagen eine Atmosphäre zu bilden. Wir nennen es die Koma und kommen Kometen der Sonne noch näher, so bilden sie Schweife aus ionisiertem Gas und Staub. Wir kennen den Staubschweif und den Plasmaschweif.


Bildnachweis: Komet Hale-Bopp, 10.03.97, Stefan Dylus, 300mm, Rettenberg / Allgäu

Auch hierbei werden uns scheinbare Temperaturen angezeigt, die Kometenschweife ungeheuer warm erscheinen lassen. Dabei wurden die Teilchen durch Zusammenprall mit Sonnenwindteilchen oder -wellen ionisiert. Dieser Vorgang der Ionisation erfolgt relativ kühl. Ausgenommen es finden Spallationen statt, wobei Atome oder Moleküle gespalten werden. Dies ist mit Kernspaltungen vergleichbar, welche wegen des Masseverlustes hohe Energien abgeben. Aus diesem Grund wurde bei den letzten großen Kometen sogar Röntgen - Strahlung in deren Koma festgestellt. Die Bruchstücke von Atomen und Molekülen bilden dabei so genannte Radikale. Diese haben das sehr starke Bestreben, sich wieder mit anderen passenden Teilchen zu vereinigen. Aus oben genannten Gründen ist der Schweif des Mondes, welcher überwiegend aus Natriumionen besteht, deshalb mit größter Sicherheit ein „kalter Schweif“! Immerhin dauert es eine ganze Weile, bis sich die neu erzeugten Ionen zum schon bestehenden Schweif gesellt haben und zu seiner Bildung beitragen.
Halten wir also fest:

„Was uns bei den Materiewolken angezeigt wird, ist der jeweilige Zustand der Materie und wir können gegebenenfalls auf die Ursache, die dazu geführt hat, zurück schließen. Grundsätzlich müssen wir daher zwischen realen Temperaturen in kompakten Materieansammlungen wie Sternen und Planeten, und den scheinbaren Temperaturen der fein verteilten Materie im Kosmos unterscheiden.“


In der Astrophysik ist vieles möglich, doch sollte es stets mit den natürlichen Bedingungen vereinbar sein.

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