Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video. Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei Spotify.
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Sternengeschichten Folge 436: Schwarze Zwerge
Im Universum gibt es Dinge, die gibt es gar nicht. Gut, das klingt jetzt ein wenig missverständlich. Die Dinge die es nicht gibt sind natürlich zahlreicher als die, die es gibt. Beziehungsweise nicht, weil es gibt sie ja nicht. Heute soll es aber nicht um philosophische Verwirrungen gehen. Sondern um etwas, dass es im Universum tatsächlich nicht gibt. Aber mit Sicherheit irgendwann geben WIRD. Nämlich „Schwarze Zwerge“, die deswegen trotz ihres Mangels an aktueller Existenz ein gutes Thema für die „Sternengeschichten“ sind.
Um zu verstehen was ein schwarzer Zwerg ist, müssen wir mit Sternen anfangen. Ich werde das jetzt nicht mehr im Detail erzählen, das habe ich in vielen vergangenen Folgen der Sternengeschichten ja schon oft genug getan. Ein Stern von der Größe unserer Sonne lebt nicht ewig. Zumindest nicht als Stern. Also als astronomisches Objekt, das durch Kernfusion in seinem Inneren Energie freisetzt. Dazu braucht es ja ausreichend viel Wasserstoff der fusioniert werden muss. Wenn der zu Ende geht, kann ein Stern für – aus astronomischer Sicht – kurze Zeit noch ein paar andere chemische Elemente fusioniern – Helium zu Beispiel oder Sauerstoff – aber dann ist Schluss. Fällt die Energieproduktion im Inneren des Sterns weg, dann fällt auch was anderes: Nämlich der Stern unter seinem eigenen Gewicht in sich zusammen.
Damit sind wir aber noch lange nicht bei den schwarzen Sternen angekommen. Zuerst einmal kriegen wir einen weißen Zwerg. Die Materie des Sterns kollabiert immer weiter. Die Atome werden immer weiter zusammengedrängt. Jetzt müssen wir auf die Elektronen schauen, die sich in der Hülle der Atome befinden können. Elektronen sind sogenannte „Fermionen“, so nennt man Teilchen, die ein kleines bisschen asozial sind. Soll heißen: Man kann nicht beliebig viele in einem bestimmten Raumbereich konzentrieren. Jedes Elektron braucht seinen eigenen Raum und für ein zweites ist da kein Platz. Im Gegensatz zum Beispiel zu den Lichtteilchen, den Photonen. Die sind sogenannte „Bosonen“ und sie haben kein Problem damit, ihren Platz mit anderen Bosonen zu teilen. Lichtteilchen kann man alle auf einen Haufen packen; Elektronen nicht.
Man kann sich das auch so vorstellen: Je weniger Raum einem Elektron zur Verfügung steht, desto schneller muss es sich bewegen. Das liegt an der berühmten Heisenbergschen Unschärferelation der Quantenmechanik. Ort und Geschwindigkeit (genauer gesagt: Ort und Impuls, aber das kommt am Ende für unseren Fall aufs gleiche raus) eines Teilchens stehen miteinander in Verbindung; multipliziert man beides miteinander, dann kann das Ergebnis auf keinen Fall kleiner sein als eine fundamentale Naturkonstante; das Plancksche Wirkungsquantum. Anders gesagt: Ort und Geschwindigkeit können nicht beide gleichzeitig immer kleiner und kleiner werden. Hat das Elektron also immer weniger Raum zur Verfügung, weil der Stern unter seinem eigenen Gewicht immer weiter in sich zusammenfällt, dann muss seine Geschwindigkeit irgendwann größer werden.
Und ein weiteres Mal anders gesagt: Die durch den Kollaps des Sterns und die Gesetze der Quantenmechanik verursachte Erhöhung der Geschwindigkeit der Elektronen hat einen nach außen gerichteten Druck zur Folge. Die Elektronen widersetzen sich irgendwann der Gravitationskraft, die den Stern immer weiter zusammendrücken will und der Kollaps endet. Das geht natürlich nur, wenn die Masse des Sterns nicht zu groß ist. Überschreitet sie eine bestimmte Masse, dann geht der Kollaps immer weiter und wir kriegen extrem dichte und kleine Objekte wie Neutronensterne oder schwarze Löcher. Aber über solch große Sterne reden wir heute nicht; wir reden über Sterne wie unsere Sonne. Bei deren Masse endet der Zusammenfall, wenn sie eine Größe erreicht hat, die ungefähr der Größe der Erde entspricht. Wir haben dann also ein Objekt, dass so groß wie ein Planet ist, aber immer noch so viel Masse wie ein Stern hat. Die ist jetzt nur eben enorm stark komprimiert. Würde man ein Stück vom weißen Zwerg nehmen, dass so groß ist wie eine kleine Erdbeere – ja, ich weiß, normalerweise ist es immer ein Zuckerwürfel der als Vergleich benutzt wird, aber darauf hab ich keine Lust mehr – nimmt man als ein erbeergroßes Stück, dann würde das so viel wiegen wie ein ganzes Auto.
Das ist ein „weißer Zwerg“ und noch immer sind wir nicht am Ende der Entwicklung angelangt. In so einem weißen Zwerg passiert vorerst nicht mehr viel. Kernfusion findet keine mehr statt. Der Kern des weißen Zwergs besteht aus den schweren Elementen, die früher bei der Kernfusion erzeugt worden sind. Weiter außen liegen Schichten aus Helium und Wasserstoff. Ein weißer Zwerg ist aber immer noch heiß. Sein Inneres hat Temperaturen von ein paar Millionen Grad und das heizt die äußeren Schichten auf. Die können die Wärme abstrahlen und deswegen leuchtet ein weißer Zwerg, obwohl er keine neue Energie mehr produziert.
Aber das geht natürlich nicht ewig so weiter. Ein weißer Zwerg ist – sehr vereinfacht gesagt – ja nur ein sehr heißes Objekt, das einfach so im kalten Universum rumliegt. Und was tut so ein Ding dann im Laufe der Zeit? Es kühlt aus, was sonst. Der weiße Zwerg wird kühler und kühler und kühler – bis er irgendwann genau die gleiche Temperatur hat wie das ihn umgebende Universum. Und DANN ist aus dem weißen Zwerg ein schwarzer Zwerg geworden.
Wir wissen, dass es weiße Zwerg gibt. Wir haben schon jede Menge davon draußen im Universum entdeckt. Wir haben auch schon sehr kühle weiße Zwerge gefunden, deren Oberflächen nur noch knapp 3500 Grad Celsius hatten. Das bedeutet, dass sie schon sehr alt sein müssen; man hat sie auf circa 11 bis 12 Milliarden Jahre geschätzt. Bis zum schwarzen Zwerg ist es aber trotzdem noch ein weiter Weg. Auch wenn es sich um einen „Zwerg“ handelt, ist so ein Ding ja immer noch so groß wie ein Planet. Und hat die Masse eines Sterns. Da passt jede Menge Wärme rein und es DAUERT bis die verschwunden ist. Und das Universum ist kalt. Die Hintergrundtemperatur des Kosmos liegt derzeit bei knapp 3 Kelvin. Also circa -270 Grad Celsius. Man schätzt, das ein typischer weißer Zwerg mindestens eine Billiarde Jahre braucht, um auf 5 Kelvin abzukühlen. Unser Universum ist aber gerade mal 13,8 Milliarden Jahre alt. Wir müssen noch fast hunderttausend Mal so lange warten wie das Universum bis jetzt existiert, um die Chance zu haben, irgendwo einen schwarzen Zwerg zu finden.
Und wenn es blöd läuft, kann es noch viel länger dauern. Denn so ein schwarzer Zwerg kann sich auch wieder erwärmen. Beziehungsweise ist das vielleicht der falsche Ausdruck. So richtig warm wird er nicht mehr, egal was passiert. Aber es gibt Prozesse, die seine Abkühlung verzögern können. Zum Beispiel der Protonenzerfall: Es gibt physikalische Hypothesen, nach denen das Proton, also einer der Bausteine aus denen Atomkerne bestehen, nicht stabil ist. Das bedeutet, dass es irgendwann spontan zerfallen und sich in andere Teilchen umwandeln kann. Wir wissen nicht, ob das wirklich so ist – entsprechende Experimente haben noch keine konkreten Spuren davon gefunden. Aber WENN es so ist, dann muss es sehr, sehr lange dauern, bis so ein Proton zerfällt. Wenn es nicht so wäre, dann würden wir ja dauernd zerfallende Protonen sehen beziehungsweise dann hätte sich gar nicht erst stabile Atome im Universum gebildet. Man schätzt, dass es um die 10 hoch 34 Jahre dauert, bis bei einer vorgegebenen Menge an Protonen die Hälfte zerfallen ist. Das ist ein so absurd langer Zeitraum, das man ihn sich nicht vorstellen kann.
Ein Stern und auch ein weißer Zwerg enthält aber nun mal sehr, sehr viele Protonen. Und rein statistisch gesehen sollten dort immer wieder mal ein paar zerfallen. Das hat normalerweise keinen großen Einfluss. Aber im Laufe der Zeit – und beim Abkühlen hat so ein weißer Zwerg sehr viel Zeit – kann man das nicht mehr ignorieren. Denn die zerfallenden Protonen setzen Energie frei. Nicht viel, aber es reicht, um die Temperatur eines weißen Zwergs für ungefähr 10 hoch 37 Jahre über der Hintergrundtemperatur des Universums zu halten (die ja im Laufe der Zeit ebenfalls sinkt). Es gibt auch noch andere Mechanismen – zum Beispiel die Wechselwirkung des weißen Zwergs mit bestimmten hypothetischen Formen dunkler Materie – die das Abkühlen verzögern können. Wir wissen nicht, ob Protonen zerfallen oder ob es andere Wege gibt, die einen weißen Zwerg warm halten. Sicher ist nur: Es dauert verdammt lange, bis ein weißer Zwerg zu einem schwarzen Zwerg geworden ist.
Das wäre jetzt eigentlich wirklich das Ende. Ein schwarzer Zwerg liegt einfach nur noch rum und macht nichts. Das einzige was er tut, ist dank seiner Masse Gravitation auf die Umgebung auszuüben. Das wäre auch der einzige Weg, um so ein Ding zu finden. Aber man kann davon ausgehen, dass in so einer fernen Zukunft keine irdischen Astronom:innen mehr da sind, um sich auf die Suche zu machen. Aber falls doch noch IRGENDWER in diesem zukünftigen Kosmos mit bewusstem Blick zum Himmel schaut, gäbe es vielleicht die Chance, ein wirklich außergewöhnliches Ereignis zu beobachten: Die Supernova eines schwarzen Zwergs!
Wir wissen, dass auch weiße Zwerge wieder zu leuchten anfangen können. Zum Beispiel, wenn sie irgendwo von außen neue Materie bekommen, etwa von einem sehr nahe gelegenen Nachbarstern. Dann wird der Zwerg immer schwerer, bis seine Masse irgendwann eine Grenzmasse überschreitet, so dass doch wieder Kernfusion einsetzen kann. Das ist dann ein sehr extremes Ereignis und der ganze Stern explodiert bei einer Supernova. Einem schwarzen Zwerg steht aber noch ein weiterer Weg zur Verfügung. Selbst wenn weit und breit kein anderer Stern in der Nähe ist, der Masse spenden könnte, können in seinem Inneren sogenannte pyconuklearen Fusionsreaktionen stattfinden. Normalerweise gibt es im Sterninneren die Kernfusion ja deswegen, weil dort die Temperatur und der Druck so hoch sind. Dadurch bewegen sich die Atome ausreichend schnell und sind ausreichend nahe beieinander, um miteinander verschmelzen zu können. In einem schwarzen Zwerg ist es kalt – aber der Druck ist eben auch enorm hoch und das reicht – vereinfacht gesagt – für die eine oder andere Fusion auch bei niedrigen Temperaturen. Im Laufe der Zeit kann so das Material im Inneren des Sterns immer weiter fusionieren bis irgendwann alles zu Eisen geworden ist. Dann hört jede normale Fusion auf, denn es braucht mehr Energie als man raus bekommen würde, um Eisenatome miteinander zu fusionieren. Ohne auf die Details eingehen zu wollen – es hat mit Quantenmechanik zu tun und mit der durch diese Fusionsreaktionen verursachte Veränderung im Verhältnis der Anzahl an Elektronen zur Anzahl an Atomkernteilchen im Stern – führt das irgendwann dazu, dass der schwarze Zwerg nicht mehr stabil ist. Er fällt in sich zusammen und es gibt eine Supernovaexplosion.
Allerdings nur, wenn das mit dem hypothetischen Protonenzerfall nicht zu schnell geht. Ein schwarzer Zwerg braucht eine gewisse Mindestmasse, um explodieren zu können und wenn die Protonen zu schnell zerfallen sollten, dann verringert sich auch seine Masse zu schnell. Und man muss lange warten. Mit dem explodieren der ersten schwarzen Zwerge ist in circa 10 hoch 1100 Jahren zu rechnen. Ich wüsste nicht, wie ich so einen Zeitraum veranschaulichen sollte, also lasse ich es einfach. Bis alle schwarzen Zwerg die das können, explodiert sind, wird es unvorstellbare 10 hoch 32.000 Jahre dauern. Eine 1, gefolgt von 32.000 Nullen! Matt Caplan, der Astronom der das ausgerechnet hat, sagt dazu: „Das wird das letzte interessante astronomische Phänomen sein, das im Universum stattfindet“. Klingt ein wenig traurig. Aber andererseits ist es immer gut, wenn man etwas hat, auf das man sich freuen kann.
@FF
Das Youtube Video besitzt im Moment (08:06)
den Status privat. 😉
@Karl-Heinz: Sollte sich bald ändern
Ein Stündchen später, 09:04, da gings. Sommerzeit, Korrektur, .. – wer weiß…
Sich noch auf etwas freuen können! (s.letzter Satz) So wichtig in diesen Zeiten ;-)) Danke für Deine Mühe hier und Frohe Ostertage
„Mit dem explodieren der ersten schwarzen Zwerge ist in circa 10 hoch 1100 Jahren zu rechnen.“
Ich stelle mir gerade vor, wie ich dann mit dem Zellaktivator auf der Brust mit dem RAM-Jet (aus notstalgischen Gründen) durch den Linearraum düse und um mich herum macht es „plopp, plopp, plopp,…“
Mal im Ernst, wie steht s denn mit der Falsifizierbarkeit der Theorie? Ich meine, der Nachweis gravitatorischer Raumkrümmung hat ja auch eine Weile bis zur Messung gedauert, aber das sind ja nun ganz andere Zeiträume. Gibt es eine Möglichkeit diese Prozesse im Labor nachzuweisen oder kann die dafür notwendige Energie noch nicht aufgebracht werden? Welche Bedingungungen wären denn notwendig um das nachzuweisen? Muss man dann ein Auto (SUV oder Kleinwagen?) auf Walnussgröße zusammenpressen und auf 3K abkühlen?
PS: Zuckerwürfel ist einfacher als Erdbeere, weil man die Erdbeerform in der Presse schlecht hinbekommt. Einfacher sind da vermutlich annähernd runde oder quadrige Formen. Könnte, möglicherweise, ein Problem des Praktikers sein, der gleich daran denkt, wie er Autos auf so ein geringes Volumen bekommen würde. Hier stehen dauernd welche herum, die vermisst bestimmt niemand …
Was es nicht alles gibt! Sehr schöner Artikel, habe wieder was gelernt und ein paarmal sehr herzlich gelacht, vor allem am Anfang und am Schuß. Danke!
Wäre eigentlich ein ganze nette Attraktion, direkt bei so nem schwarzen Supernova-Zwerg ein Restaurant zu eröffnen. Ein Restaurant am Ende des Univ… oh wait…
Das Beispiel mit der Erdbeere und dem Auto finde ich sehr gelungen. Aber mir stellt sich die Frage, was denn mit der „Erdbeere“ passiert, wenn ich sie – rein hypothetisch – vom weißen Zwerg mit nehme. Poppt die dann irgendwann auf, wie Gru‘s verkleinerter Mond? Schließlich ist die Komprimierung der Materie nur ein Effekt des Gravitationseffektes des Gesamtobjektes.
„Das wäre jetzt eigentlich wirklich das Ende. Ein schwarzer Zwerg liegt einfach nur noch rum und macht nichts. Das einzige was er tut, ist dank seiner Masse Gravitation auf die Umgebung auszuüben.“
Bei Spekulationen über ein absolutes Ende revoltiert sowohl meine Logik wie Intuition.
„Nichts ist so beständig wie die Unbeständigkeit.“
Habe ich Dich richtig verstanden, dass die Masse des weißen bis zum schwarzen Zwergs sich nicht verringert?
1. Wie kann man das wissen, wenn es keine s.Z. gibt?
2. Wie sieht das aus, wenn man das gesamte Sternsystem betrachten würde?
Hätte ein s.Z. bspw. noch eine Oortsche Wolke?
3. Was würde gegen eine „Downsize“-Entwicklung vom weißen Zwerg ÜBER braunen Zwerg (usw.) hin zum s.Z sprechen?
Welche physikalischen Eigenschaften hätte so ein SZ? Obwohl er nach geraumer Zeit abgekühlt wäre, könnte man aufgrund der höllischen Schwerkraft nicht vernünftig darauf herumlaufen, vermute ich mal. Würde er schnell rotieren wie ein Neutronenstern, oder hätte er ein Magnetfeld? Gäbe es hin und wieder so eine Art seismische Aktivität während der Abkühlungsphase? Wäre er wirklich vollkommen schwarz, oder hätte er eine Albedo, die ihn sichtbar macht, zumindest aus der Nähe betrachtet und bei einer vorhandenen Lichtquelle? Könnte er sogar eine Art von Amosphäre haben? Ein Planet, der früher mal ein Stern war… abgefahren.
@How? – Lennon
Kurze Antwort: 1 und 3.: Masse/Energieerhaltungssatz,
2. Prinzipiell genauso wie beim weißen Zwerg, nur dunkler.
Lange Antwort:
1: So lange die physikalischen Gesetze sich nicht grundlegend ändern, haben wir ein recht gutes Verständnis von den Prozessen im Inneren eines Sternes und die daraus resultierenden Vorhersagen wurden bisher experimentell gut bestätigt. Die Stellen an denen wir unsicher sind (Protonenzerfall/ „kalte“ Fusion) hat Florian ja schon behandelt.
2. Da sich vom Weißen zum schwarzen Zwerg die Masse nicht verändert , verändern sich auch die Umlaufbahnen im Sternensystem nicht grundlegend. Alles was um den Weißen Zwerg gekreist ist, kreist prinzipiell auch weiter um den schwarzen Zwerg. Wie das allerdings bei so langen Zeiträumen von 10^1000 Jahren aussieht ist gar nicht so einfach zu sagen, da es sich ja bei einem Planetensystem um ein chaotisches system handelt. Es kann also durchaus passieren, dass der eine oder andere Planet doch einmal miteinander kollidiert.
Ob ein Weißer bzw. schwarzer Stern noch eine OOrtsche Wolke hat bin ich allerdings gar nicht so sicher und hängt vermutlich auch vom Einzelfall ab. In der Rote-Riese-Phase verliert der Stern ja relativ viel Masse, die sich dann als planetarischer Nebel vom weißen Zwerg entfernt. Dabei verringert sich zum einen die Gravitationskraft, die ja in der OOrtschen Wolke eh schon nicht so groß ist und andererseits „bläst“ der vergleichsweise starke Sternenwind Objekte vom Stern weg.
3. Ein brauner Zwerg ist etwas grundlegend anderes als ein Weißer Zwerg. Ein brauner Zwerg hat nur etwa 13-75 Jupitermassen und eine Oberflächentemperatur von ein paar hundert Kelvin. Das ist eher so etwas wie ein schwach glimmender sehr schwerer Planet. Im Gegensatz dazu haben die weißen Zwerge die wir kennen 170-1330 Jupitermassen und Oberflächentemperaturen von mehreren tausend Kelvin. Ein weißer Zwerg kann also nicht zu einem braunen Zwerg werden, da er dafür Masse verlieren müsste. Man könnte einen sehr alten weißen Zwerg der auf einige hundert Kelvin abgekühlt ist auch nicht mit einem braunen Zwerg verwechseln, da der kühle weiße Zwerg sehr viel dichter ist.
@Rolf:
Das ist eine interessante Frage. Soweit ich weiß, hängt die Gravitationskraft an der Oberfläche eines Objektes allein von der Dichte ab. Daher hätte auch die „weiße Erdbeere“ immer noch genügend Gravitationskraft an der Oberfläche um nicht „aufzupoppen“ Im Gegenteil, sie würde Deine „Hand“, mit der Du versuchst sie aufzuheben, auch zu degenerierter Materie komprimieren.
@Schlappohr
Das ist in der Tat ein abegahrener Gedanke: Die „Oberfläche/Atmosphäre“ eines weißen/schwarzen Zwergs besteht vermutlich aus ausdifferenzierten Schichten verschiedener Elemente in total abgefahrenen Aggregatszuständen: Eine Kruste aus metallischem (bei einem schwarzen Zwerg sogar supraleitendem) Sauerstoff, bedeckt von einer Schicht aus Diamant, darüber dann je nach Entstehungsgeschichte evtl. noch ein (sehr flacher) Ozean aus flüssigem Helium und darüber metallischer Wasserstoff. Spektroskopisch sieht man immer nur die äußerste Schicht, die üblicherweise sehr rein ist, weil alle schwereren Atome im starken Gravitationsfeld abgesunken sind.
Wenn Du also versuchtest auf einem schwarzen Zwerg zu laufen, hättest Du das Problem, dass Du zuerst durch die Kompression so stark aufgeheizt würdest, dass Deine Moleküle zerstört würden, Danach würden die verschiedenen Elemente aus denen Du bestehst unterschiedlich schnell absinken und sich in ihre entsprechenden Schichten eingliedern. Du würdest also buchstäblich in deine einzelnen Atome „zerfließen“. Wäre aber vermutlich ein spektakulärer Anblick 😉
@Rolf
Ich wusste gar nicht, dass bei 300.000 flachen Erdbeschleunigung es noch Erdbeeren gibt. 😉
@Till
Erstmal vielen Dank für die lange Antwort.
Dieser spezielle Bereich „Zwerge“ interessiert mich besonders.
Aber:
Wenn Energie abgestrahlt wird, ist das doch gleichbedeutend mit Masseverlust. Energie=Masse(Einstein)
Ich weiß, Grundlagenphysik. Über diesen Punkt habe ich mich schon oft gestritten. Ich denke, wir können diesen speziellen Masseverlust einfach nur nicht messen/beweisen. Ist ein eigenes Thema.
Und(oder):
Es ist doch sehr, sehr wahrscheinlich, dass bei quasi unendlicher Dauer, Körper mit dem w.Z. kollidieren, Masse „absprengen“ und ihn so zum braunen Z. „schrumpfen“ lassen usw.
Logischerweise auch umgekehrt und auch bezüglich auf das gesamte System.
In diesen unvorstellbaren Zeiträumen ist doch quasi alles möglich 🙂
Das allerwichtigste ist, welches Planet in weniger als 200 Jahren 100% die Erde treffen wird, und dabei die Erde retrogad drehen wird… wie Venus
Welches Planet mit der Erde Zusamnenkollidiert z.B kommt es von einem anderen Sternsytem oder unserem Sonnensystem.
Es geschach ja anfangs mit Uranus hat ne extreme Achsendrehung.
Herr Freistetter mich würde die Themen interessieren die ich im Moment Sorgen bereitet, weil ich da nicht zweifle.
Welche Objekte und allgemeine Energien würden die Bahnen der Erde in Gefahr bringen.
Können Sie dann simulieren ob ein Planet mit der Erde treffen prallen würde bzw kommt es so zu einem Ereigniss. Kann man es verhindern?
Da ich 100%ig glaube das es vor 200 Jahren passieren wird, das es den gleichen Schiksaal wie Venus haben wird.
Wir brauchen mehr wissen über jeden Planeten (mit Planeten meine ich natürlich auch Asteroiden mit drin), mehr wissen um Kometen, wird die Erde anfangs Magnetfeldschwächen total kollidiert, es wird einen heftigen Zusammenstoss geben 100%ig.
Das sind nicht nur meine, sondern Sorgen jedes, alles.
@Kozaieffekte: „Da ich 100%ig glaube das es vor 200 Jahren passieren wird, das es den gleichen Schiksaal wie Venus haben wird
Dann erübrigt sich ja meine Antwort, oder? Wenn du „100%ig glaubst“, dann wird dich die Realität – KEIN Planet wird in den nächsten 200 Jahren (oder den nächsten 200 Millionen Jahren) mit der Erde kollidieren – vermutlich nicht interessieren.
„Das sind nicht nur meine, sondern Sorgen jedes, alles.“
Meine Sorge sind keine kollidierende Planeten. Sondern Menschen, die Unsinn verbreiten und Menschen, die das dann leider glauben. Das finde ich schade. Denn es gibt so viel, über das man sich WIRKLICH Sorgen machen sollte…
@Florian/Till
Da mich #16 gerade „triggert“ und auch noch zu #15:
Was mich beim Thema Planetenentstehung besonders wundern lässt, ist ja die gleichzeitige Entstehung mit der Sonne, vor allem bezüglich des extrem S.nahen Merkurs.
Wäre es nicht logischer, anzunehmen, dass zuerst die Sonne entstand und später die Planeten?
Ich könnte mir vorstellen, dass große Eis-Kometen (Kometen-Schauer) in die Sonne stürzten und so gewaltige Explosionen verursachten, aus denen dann die P. entstanden.
Das würde dann auch die verschiedenen (seltsamen) Bahnen und Drehrichtungen erklären.
Zum Vergleich: Wenn nur ein Tropfen Wasser in einen Topf mit siedendem Fett tropft, wissen wir ja, was passiert. Das gleiche bei flüssigem Aluminium und wir haben schon fast eine „Detonation“.
@How? – Lennon
Das einzige was Braune Zwerge mit schwarzen/weißen Zwergen gemeinsam haben ist das „Zwerg“ im Namen.
Vielleicht überzeugt Dich ja die Tatsache, dass weiße Zwerge hauptsächlich aus schweren Elementen (meistens Kohlenstoff und Sauerstoff) bestehen, während braune Zwerge hauptsächlich aus Wasserstoff bestehen. Ich bin mir absolut sicher, dass es keinen Weg gibt, wie ein weißer Zwerg zu einem braunen Zwerg wird.
Versuch mal, Dich von Deiner Hypothese zu braunen Zwergen zu lösen. Es gibt so viele interessantere Vorgänge, mit denen es sich lohnt sich zu beschäftigen. Ich empfehle Dir sehr die Artikelserie von Alderamin bei Alpha Cephei zum Herzsprung Russel Diagramm, dort wird die gesamte Entwicklung von Sternen sehr anschaulich beschrieben – auch die Entstehung von weißen Zwergen.
Bezüglich Deiner Hypothese zur Sternenstehung: Die Idee mit den Planeten als „Spritzern“ von verdampfenden Kometen: Die Kometen verdampfen auf dem Wochenlangen Weg zur Sonne ja allmählich, nicht schlagartig.
Was stört Dich denn an der gleichzeitigen Entstehung von Stern und Planeten? Das sind ja alles Prozesse, die sich über viele underttausende oder gar Millionen von Jahren hinziehen, da ist es doch nicht verwunderlich, dass das überlappt.
Ausserdem ist es immer wahrscheinlicher, dass die Planeten aus Material entstehen, das es nicht in den Stern hinein schafft, als umgekehrt aus Material das hinausgeschleudert wurde. Zum Beispiel ist es von der Erde aus viel schwieriger in die Sonne hinein zu fliegen, als das Sonnensystem zu verlassen. Um in die Sonne hinein zu gelangen, muss man eine Geschwindigkeitsdifferenz von ca 600 km/s überwinden, um das Sonnesystem zu verlassen nur 16,6 km/s
Ich empfehle mal den Artikel zu Sternentstehung auf Wikipedia zu lesen – der ist sehr interessant
@#18How? – Lennon
Was sagst zu dieser Theorie zur Planetenentstehung?
Die Innenbereiche des solaren Urnebels waren relativ heiß, daher konnten dort nur Metalle und Felsen zu winzigen stabilen Körnern kondensieren. Diese Körner lagerten sich zu größeren Planetesimalen zusammen, aus denen schließlich die terrestrischen Planeten entstanden. Außerhalb der so genannten Schneegrenze ermöglichten kühlere Temperaturen die Kondensation der viel häufigeren Wasserstoffverbindungen zu Eis. Daraus entstanden eishaltige Planetesimale. Davon sind einige ausreichend angewachsen, sodass ihre Schwerkraft Wasserstoff- und Heliumgas anziehen konnte und sie schließlich die Gasplaneten bildeten.
@How? – Lennon
Und wenn du nach den beiden letzten Kommentarantworten immer noch an deiner Hypothese festhalten solltest:
Wie erklärst du damit die geordneten Bahnen und Drehrichtungen aller anderen Planeten?
@How? – Lennon
Ein Schmankerl hätte ich noch für dich. 😉
Die Gravitation der Sonne und die Dichte der Planeten Steine sinken aufgrund der Erdanziehungskraft in Wasser nach unten zum Grund. Weil Gestein eine höhere Dichte als Wasser hat, könnte man anhand dieser Alltagserfahrung annehmen, dass die Trennung der verschiedenen Substanzen im solaren Urnebel durch die Anziehungskraft der Sonne verursacht werde. Demnach solle die Sonne die dichteren steinigen und metallischen Mineralien nach innen ziehen, während die leichteren Gase sich nach außen bewegen, da sie von der Anziehungskraft nicht so gut festgehalten werden konnten. Das war im solaren Urnebel aber nicht der Fall. Dort kreisten von Anfang an alle Bestandteile gemeinsam aufgrund der solaren Anziehungskraft um die Sonne. Die Bahn eines Teilchens oder eines Planeten hängt nicht von seiner Größe oder seiner Dichte ab. Daher kann die Anziehungskraft der Sonne nicht die Ursache der unterschiedlichen Arten von Planeten sein. Vielmehr liegt der Grund dafür in den unterschiedlichen Temperaturen bei unterschiedlichen Abständen zum Zentrum des solaren Urnebels.
@How? – Lennon
Man sollte sich folgendes zu Herzen nehmen, wie Kyllyeti es durch die Blume schon sagt. 😉
Eine erfolgreiche Theorie muss vier wesentliche Eigenschaften unseres Sonnensystems erklären: die Bewegungsmuster, die Existenz zweier Gruppen von Planeten (Gesteins- und Gasplaneten), die Existenz der Asteroiden und Kometen sowie die Ausnahmen von den Regeln. Nach einer Entwicklungszeit von über zwei Jahrhunderten ist die Nebulartheorie in der Lage, alle vier Eigenschaften zu erklären und kann auch auf andere Planetensysteme angewendet werden.
Genau, z.B. den Klimawandel. Und für diejenigen, die auf Verschwörungen stehen: Glaubt doch bitte daran, dass sich die Ölindustrie dazu verschworen hat Zweifel am menschengemachten Klimawandel zu säen. Für diese Verschwörung gibt es nämlich Beweise.
@Karl-Heinz #23 Das ist ein sehr schönes Beispiel, wie man eine wissenschaftliche Hypothese überprüfen sollte.
Ganz allgemein gilt: Ideen und Hypothesen sind immer wertvoll!
Es ist allerdings wichtig, dass man eine Idee erst einmal selbst überprüft. Dafür kommt man nicht umhin, sich intensiv mit den bestehenden Erkenntnissen auseinander zu setzen. Ein sehr guter Einstieg dafür ist oft Wikipedia, da man dort eine recht verständliche Zusammenfassung bekommt. Ausserdem findet man dort oft schon sehr wertvolle Links zu Primärliteratur (meist wissenschaftlichen Veröffentlichungen). Dort kann man dann tiefer einsteigen, am besten über einen Review Artikel.
Bei mir selbst führt das in 95% der Fälle dazu, dass ich feststelle, dass schon jemand anderes vor vielen Jahren die selbe Idee hatte und diese entweder verworfen wurde oder bereits wissenschaftlicher Konsens ist. Das empfinde ich dann aber nicht als Fehlschlag sondern als Bestätigung, dass mein Gedankengang gar nicht so abwegig war.
Die verbleibenden 5% sind dann allerdings oft kniffelig. Dann muss ich herausfinden, ob ich irgendwo einen Denkfehler habe (das ist bei der großen Mehrheit der 5% der Fall) oder ob ich wirklich auf eine wertvolle Hypothese gestoßen bin. Nach einer ausführlichen Literaturrecherche hilft dann meist nur, sich mit jemandem auszutauschen, der sich auf dem Gebiet gut auskennt (z.B. hier im Forum, wenn es um Astronomie geht).
Um die Arbeit, sich im Thema einzulesen, sollte man sich aber nicht drücken – das führt fast zwangsläufig zu Enttäuschungen. Auf Dauer kann der häufige Widerspruch, den man so zwangsläufig erntet, dazu führen, dass man sich unverstanden und ausgegrenzt fühlt. Das liegt dann aber nicht an böser Absicht der Gesprächspartner, sondern daran, dass man die Arbeit, die eigenen Ideen zu hinterfragen, an andere abgibt. Dadurch wird die positive Erfahrung – die man macht, wenn man seine eigene Idee in der Literatur wiederfindet – durch die negative Erfahrung ersetzt, dass man Widerspruch von anderen aushalten muss.
@Till
Sehr schön zusammengefasst. Daumen hoch 🙂
Ich danke Euch für die fundierten Antworten und nein nein, alles gut, ich liebe Diskussionen und Kritik! Solange man sich nicht gleich übelst beleidigt oder prügelt 🙂
Auf diese „abwegigen“ Gedanken bin ich zuerst gekommen, weil ich irgendwo mal was gelesen hatte, dass es in der Astronomie ein (größeres) Rätsel sei, wie Merkur so nah an der Sonne entstehen konnte. Hinzukommend die unterschiedlichen Bahnen/Drehrichtung.
Dass die meisten Planeten sich auf gleichen Bahnen entwickelten, könnte man z.B. mit EINEM „riesigen“ Körper erklären, der in die Sonne stürzte.
Dass sich außen die Gasplaneten und weiter innen die dichteren Gesteinsplaneten befinden, widerspricht meine „Hypothese“ ja nicht.
Und Asteroiden/Kometen und kleines Felsgedöns, wurden bei der(n) Explosion(en) eben weiter hinaus gescxhleudert, konnten sich nicht miteinander verklumpen, bzw. kamen von Außerhalb.
Die seltsamen Ausnahmen würde meine Hypothese ja gerade erklären.
„…könnte man z.B. mit EINEM “riesigen” Körper erklären, der in die Sonne stürzte.“
Genauer gesagt: SEITLICH in die Sonne krachte.
Tja, dann bitte erklären:
Wo kam denn da auf einmal dieser Riesenkörper her?
Von irgendwo her.
Diese junge Sonne hätte vielleicht noch nicht mal eine Oortsche Wolke.
Aber nach dem Crash.
Hmm … „weit weit hergeholt“ würde als Kommentar dazu passen. Wäre aber noch weit untertrieben.
Wieso?
1. Waren die Strukturen damals noch viel dichter – Kollisionen also viel wahrscheinlicher.
2. Wie schon beschrieben, wenn der Körper viel Eis enthielt, hätte er relativ klein sein können.
3. Fliegen auch heute noch immer wieder irgendwelche Objekte von Außerhalb in die Sternsysteme. Oder nicht?
4. Gab es Zeit, sehr viel Zeit, was solche Ereignisse fast gewöhnlich werden lässt.
5. Dass die Drehung der Sterne UND der Planeten bei ihrer Entwicklung aus sich selbst heraus entstand, erscheint mir als zumindest etwas weiter hergeholt.
Ja, es fliegen gelegentlich Objekte von außen ins Sonnensystem, aber in die Sonne fällt nicht einfach so mal was rein. Ehe sowas passiert, kannst zu eher eine Fliege in zig km Abstand mit einer Gewehrkugel treffen. Ohne zu zielen.
Jetzt schwächelst Du.
Gerade mal einen Punkt leicht gekratzt…
Na und. Reicht schon. Die realen Verhältnisse da draußen sind halt so.
Was ist eigentlich damit gemeint, dass es Weiße Zwerge gibt mit einem Alter von 11-12 Milliarden Jahren? Sind die damals als neue Sterne entstanden und haben sich in Folge zu Weißen Zwergen entwickelt, oder haben sie sich damals aus „normalen“ Sternen zu Weißen Zwergen entwickelt?
Für den zweiten Fall hätte ich folgende Fragen: Zu welcher Population haben diese Sterne gehört, wie schwer waren sie und wie lange haben sie gebraucht, bis sie zu Weißen Zwergen geworden sind?
@Captain E
Ich vermute, dass es sich hierbei um die Überreste von relativ massereichen Sterne, mit ca 10 Sonnenmassen handelt. Bei dieser Masse bleiben gerade noch Weiße Zwerge (und nicht Neutronensterne) übrig. So massereiche Sterne brennen relativ schnell, sodass sie bereits knapp 2-3 Milliarden Jahre nach dem Urknall ausgebrannt sein konnten, und somit bereits 11-12 Milliarden Jahre seit dem Kollaps zum weißen Zwerg vergangen sind.
Diese Sterne dürften allerdings bereits zur Population II gehört haben, oder?
@Captain E
Vermutlich ja. Population III (also die allerersten Sterne) waren vermutlich extrem massereich und so kurzlebig, dass wir noch keinen Population III Stern direkt beobachten konnten (man würde sie an ihrer extrem geringen Metallizität erkennen).
Andererseits ist über Population III noch sehr wenig bekannt. Daher kann man vermutlich nicht seriös ausschließen, dass davon auch einige als weiße Zwerge geendet sind.
Weiße Zwerge kann man nicht mehr an ihrer geringen Metallizität als Population III identifizieren, da sie aufgrund ihrer starken Gravitation immer eine extrem reine Oberfläche haben, weil alle schwereren Elemente absinken und nur das leichteste an der Oberfläche zu sehen ist. Je nach Entstehungsgeschichte des weißen Zwerges ist das leichteste Element aber nicht unbedingt Wasserstoff oder Helium, da diese in der AGB Phase oft weggeblasen werden.