Sternfreunde Borken e.V.

Die astronomische Fachwelt wartet gespannt auf  einen „neuen“  Stern, eine Nova. Sie soll hell im Sternbild der Nördlichen Krone erscheinen und dem Sternbild für einige Tage zu einem ungewohnten Anblick verhelfen. Die Astronomen wissen bereits, dass es sich hier um eine Sternenexplosion handelt, die sich etwa alle 80 Jahre wiederholt.  In diesem Fall umkreisen sich ein roter Riesenstern und ein ausgebrannter  Sternenrest, ein weißer Zwerg. Der weiße Zwerg zapft Wasserstoffgas vom roten Riesenstern ab, bis er eine kritische Masse erreicht hat. Es kommt zur thermonuklearen Explosion und diese lässt den Stern  für einige Tage sehr hell erstrahlen.  Der Stern T Coronae Borealis im Sternbild Nördliche Krone wird seit fast 160 Jahren beobachtet und in den Jahren 1866 und 1946 kam es zu hellen Nova-Ausbrüchen. Für spätestens 2026 wäre ein weiterer Ausbruch zu erwarten. Die Astronomen beobachten den Stern gerade sehr genau und es gibt starke Hinweise, dass die Nova bereits in den nächsten Wochen stattfinden wird. Der Stern wird dann für den irdischen Beobachter aus dem Nichts auftauchen. Eine Woche später wird er schon wieder verschwunden sein.  Solche Ereignisse sind äußerst selten.  Die Sternfreunde werden den Sternenhimmel in den nächsten Wochen im Auge behalten. An zwei Terminen, am 5. April und am 18.April werden die Sternfreunde ab 21 Uhr bei gutem Wetter öffentliche Beobachtungen an der Josef Bresser-Sternwarte anbieten. Mit etwas Glück kann die Nova beobachtet werden.

Warten auf den Ausbruch…

Die hellste rekurrierende Nova steht kurz vor einem Ausbruch. T Coronae Borealis, ein eruptiv Veränderlicher Stern, könnte in den nächsten Wochen das Erscheinungsbild der Nördlichen Krone verändern.  In vielen Presseartikeln wurde in den letzten Monaten darüber berichtet. Selbst in einer Frauenzeitschrift fand ich einen Artikel über die funkensprühende Supernova im Frühling. Ganz so auffällig wird sie wohl nicht werden.  Die Nova wird wahrscheinlich nur Mitmenschen auffallen, die etwas sternkundig sind. 

Eine rekurrierende Nova wiederholt sich in regelmäßigen Zeitabständen, wie es der Name schon vermuten lässt. Aufmerksam wurde man auf T  CrB , wie der Stern abgekürzt heißt,  am 12. Mai 1866.  Der Stern erschien mit einer Helligkeit von 2,2 mag und erreichte kurz darauf sogar 2mag.  Damit war er wenig heller als Gemma , der hellste der Stern der nördlichen Krone.  Innerhalb einer Woche fiel die Helligkeit des Sternes wieder rapide ab. Im  Juni 1866 erreichte er wieder die normale Helligkeit von 10,2 mag.  Etwas überraschend verlief dann ein Helligkeitsanstieg auf 8,5 mag nach weiteren 100 Tagen. Dieser hielt 90 Tage an bis der Stern wieder seine „normale“ Helligkeit erreichte.  Trotz intensiver Beobachtung des Sterns verpasste man seinen nächsten Ausbruch um einen Tag. Am 9. Februar 1946, etwa 80 Jahre später, wurde ein plötzlicher Ausbruch von T CrB beobachtet. Der Stern war aber bereits auf die 3. Größe zurückgegangen. Das Ausbruchsmuster war übereinstimmend mit den Beobachtungen aus dem Jahr 1866.  Da der Stern nach 1866 als Veränderlicher Stern bekannt war, wurde er regelmäßig seither beobachtet.  Der Stern schwankt regelmäßig um 0,4mag innerhalb von 113 Tagen. Im Jahr 1938 bemerkte man einen Helligkeitsanstieg des Sterns, insbesondere im blauen Bereich des Spektrums, um eine Größenklasse.  Der Stern sollte insgesamt 19 Jahre auf dem höheren Plateau bleiben.  Aber nach 7 Jahren kam es zu einem starken Helligkeitseinbruch von 1,5 mag. Ein Jahr darauf kam es dann zum Ausbruch des Sterns. Die Helligkeit stieg um 8,2 Größenklassen an, ein Anstieg um das 2000fache. Der weitere Verlauf der Helligkeit entsprach den Erfahrungen aus den vorhergegangenen  Beobachtungen des 19. Jahrhunderts.  Nach diesem Modell würde die Nova T CrB im Jahr 2026 wieder erscheinen.  Jedoch gibt es stichhaltige Hinweise darauf, dass die Nova bereits in den  nächsten Wochen  zu sehen seien wird. Seit 2015 beobachten wir den Helligkeitsanstieg des Sterns auf das hellere Plateau. Und im März des letzten Jahres 2023 sank die Helligkeit dann um 1,5 mag. Diese Beobachtungen nehmen die Astronomen als klare Indizien für einen baldigen Ausbruch.  Es könnte also jede Minute losgehen.  Hier sind auch Amateurbeobachter gefragt, die den Helligkeitsausbruch an die AAVSO melden können.

Was passiert bei T CrB eigentlich ?    T CrB ist ein Doppelsternsystem, ein Roter Riesenstern und ein  Weißer Zwerg umkreisen sich innerhalb von 227,6 Tagen. Das ist übrigens die Ursache für den 113tägigen Lichtwechsel.  Die Umlaufbahn der beiden liegt innerhalb der sogenannten Roche-Grenze, also der Grenze, wo die Gezeitenkräfte die Gravitationskraft des Roten Riesensterns übertrifft und der Weiße Zwerg Materie vom Roten Riesenstern absaugen kann. Im Normalzustand sehen wir also das Leuchten des Roten Riesen und die Helligkeit des akkretierenden Materials auf den Weißen Zwerg.  Sammelt sich hinreichend viel Material,  in diesem Fall in erster Linie Wasserstoff,  wird eine kritische Masse erreicht und der Wasserstoff zündet  die Kernfusion zu Helium. Dabei entstehen Temperarturen von über 100 Millionen Grad Celsius. Explosionsartig breitet sich die Hülle um den Weiße Zwerg aus und wir erleben einen Helligkeitsanstieg, der plötzlich stattfindet und nur wenige Tage anhält. Ungeklärt ist noch das merkwürdige Verhalten des Sternensystems vor und nach dem Ausbruch. Sowohl der Helligkeitsanstieg Jahre vor dem Ausbruch, noch der Helligkeitsabfall ein Jahr vor dem Ausbruch, können zufriedenstellend erklärt werden. Bisher sind sie aber gute Hinweise  auf einen bevorstehenden Ausbruch. Bei den rekurrierenden Novae überleben Stern und Weißer Zwerg die Explosion. Danach wiederholt sich das Ganze wieder.

In historischen Aufzeichnungen fand man übrigens Hinweise auf weitere Beobachtungen. Im Jahr 1217 beobachtete der Mönch Burchard von Ursberg  aus dem Kloster Ursberg in Bayern einen hellen Stern in der Nördlichen Krone, der nach wenigen Tagen verblasste. Eine weitere Beobachtung tat der Astronom und Priester  Francis Wollaston in London im Dezember 1787.  Er sah einen Stern 6. bis 7.Größe.  Wollastons Beobachtung lässt sich nicht in den 80jährigen Rhythmus einordnen. John Herschel verzeichnete den Stern 1842 als Stern 6. Größe.  Auch diese Beobachtung  zeigt, dass die Sterne immer für Überraschungen bereit sind.

Am 20.März 2024 ist Frühlingsbeginn und damit die Tagundnachgleiche.  Die Sonne durchwandert den Frühlingspunkt  auf ihrer scheinbaren Bahn durch die Tierkreiszeichen. Der Frühlingspunkt oder auch Widderpunkt  markiert einen Schnittpunkt der Erdbahnebene um die Sonne und den Äquatorkreis der Erde. Wegen der langsamen Verschiebung des Frühlingspunktes in westlicher Richtung, findet man ihn seit fast 3000 Jahren nicht mehr im Sternbild Widder. Mittlerweile befindet sich die Sonne am 20.März im Sternbild Fische. Für den Osterhasen ist der 20.März ebenso ein wichtiger Tag. Der Ostertermin und damit alle beweglichen kirchlichen Feiertage ergeben sich nach dem Termin des ersten Frühlingsvollmonds.  Der darauffolgende Sonntag ist der Ostersonntag. Am 25 .März ist Vollmond und damit fällt Ostern in diesem Jahr auf den 31.März. Frühester Ostertermin ist übrigens der 22. März.  Ostern ist aber auch noch am 25. April möglich. Die beiden Extreme sind aber sehr selten.  Über den Lauf des Mondes und der Gestirne kann man bei einem Besuch der Sternfreunde  der Josef Bresser-Sternwarte mehr erfahren. Die Sternfreunde bieten öffentliche Beobachtungen am 1 .März  und am 14.März ab 20:30 Uhr an. Die Beobachtung findet nur bei klarem Himmel statt.

Der große Durchbruch in der Kosmologie oder eine Seifenblase, die in Kürze zerplatzt ? Die Pressemitteilung der ESA zur Entdeckung von „ Dunklen Sternen“ scheint geradezu einem Science Fiction-Roman zu entspringen- zumindest vom Titel her. Gibt es Dunkle Sterne? Und was sind Dunkle Sterne?   Ist das seriös, was die verschiedenen Nachrichtenportale berichten?

Die Angelegenheit ist zu spannend, als das man sie in der Tagespresse abarbeitet. Ihre Geschichte geht 100 Jahre zurück.

In den 1930er Jahren untersuchte der Schweizer Astronom Fritz Zwicky die  Eigenschaften von Galaxien im Coma-Galaxienhaufen.  Er fand heraus, dass die Eigengeschwindigkeiten der Galaxien viel zu hoch waren um den Haufencharakter zu bewahren. Die beobachtete Masse der Galaxien reichte bei Weitem nicht aus, um die Galaxien gravitativ aneinander zu binden. Der Coma-Haufen sollte eigentlich regelrecht auseinanderfliegen. Zur gleichen Zeit untersuchte der Niederländer Jan Hendrik Oort die Eigenschaften der Milchstraße.

Es war die Zeit, als man noch darüber diskutierte, ob die Milchstraße das Universum sei oder ob die Milchstraße nur eine von vielen Welteninseln im Universum sei. Die Diskussion ging als Große Debatte in die Wissenschaftsgeschichte ein. Jener niederländische Astronom Jan Hendrik Oort, der sich unter anderem  mit den Geschwindigkeiten von Sternen in unserer eigenen Milchstraße  beschäftigte, wunderte sich über die noch recht hohen Eigengeschwindigkeiten der Sterne, die weiter vom Zentrum der Milchstraße unterwegs sind. Man ging davon aus, dass die Sterne, die weitab vom Zentrum der Milchstraße unterwegs sind, langsamer sein mussten. Doch die beobachteten Geschwindigkeiten hätten zu Folge gehabt, dass die Sterne der Gravitation der Milchstraße entkommen würden. Es fehlte offenbar an leuchtender Masse. Zwicky führte die Hypothese der Dunklen Materie ein, die das Massenproblem erklären sollte. Es sind nahezu 80% der Gesamtmasse, die man der Dunklen Materie zusprechen muss.  Die Dunkle Materie ist also keine Randnotiz. Sie gehört zu den dominanten Kräften der kosmischen Entwicklung. Tragischer Weise gibt bis heute keine zufriedenstellende Theorie zur Dunklen Materie.  Die Entdeckung der Dunklen Energie in den 1990er Jahren  war noch überraschender und stellt die  Kosmologie vor noch größere Rätsel. Aber das ist ein anderes Thema.

Viele Kandidaten wurden für die Dunkle Materie erdacht und man liest von MACHOS, WIMPS, Cold Dark Matter, Hot Dark Matter, Axionen oder der MOND-Theorie, die ohne Dunkle Materie auskäme. Aber wie gesagt, das Rennen ist offen und auch wenn die Existenz der Dunklen Materie als gesichert gilt, hat man sie dennoch nicht entdeckt.  Sie macht sich  nur durch die gravitative Wechselwirkung bemerkbar.

Für die beobachtende Astronomie gilt das James Webb-Teleskop (JWST), dass im Jahr 2022 seine Arbeit aufnahm, als  Meilenstein. Und das zu Recht. Schon in den ersten Monaten konnten ferne Galaxien entdeckt werden, die es eigentlich nach den bisherigen kosmologischen Vorstellungen nicht geben dürfte.  Je weiter entfernt eine Galaxie ist, desto jünger erscheint ihr Bild. Wir schauen schließlich mit zunehmender Tiefe in den Raum auch in die Zeit zurück.  So fand das JWST Galaxien, die nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall vorhanden waren.  Man rechnete nicht damit, dass sich diese komplexen Gebilde so schnell bilden konnten.

Im Sommer 2023 beobachtete das JWST drei Objekte, die noch mysteriöser erschienen. Es waren leuchtkräftige Objekte, die im Infrarotlicht zu beobachten sind. Diese Objekte existierten gute 400 Mio. Jahre nach dem Urknall.  Ihre Leuchtkraft von mehreren Millionen Sonnen deutet auf frühe Galaxien hin.  Dafür ist die Zeit aber zu knapp gewesen. Galaxien sollten sich erst nach etwa einer Milliarde Jahre gebildet haben.   Dieser Umstand führte zu einer sehr radikalen Hypothese. Diese 3 Objekte sind keine Galaxien- es sind riesige Sterne. Sterne einer besonderen Art, die nur wenig mit den heutigen Sternen gemein haben.

Davon ausgehend, dass neben den Elementen Wasserstoff und Helium im frühem Universum beachtliche Mengen an dunkler Materie vorhanden gewesen sein muss,  war man schon recht früh der Ansicht, dass die Dunkle Materie  ein entscheidender Faktor bei der Bildung von Galaxien gewesen sein muss. Die Dunkle Materie kann sich wegen der geringen Wechselwirkung mit anderen Teilchen leichter verklumpen und mit ihrer Masse als Keime der Galaxienbildung fungieren. Nun gehen die Astronomen noch weiter.  Ausgehend von der Existenz von WIMPs ( Weakly interacting massiv particles) als Bestandteil der Dunklen Materie , stellen sich die Wissenschaftler Sterne vor, die in ihrem Innern aus WIMPs und deren Antiteilchen bestehen.  Hierzu würde sich das sogenannte Neutralino anbieten, welches ein vorhergesagtes Teilchen der Supersymmetrie ist, einer Theorie der Teilchenphysik.  Dieses Neutralino würde wie ein fehlendes Puzzleteil passen.  Finden sich im frühen Universum bei hoher Dichte der Dunklen Materie die Neutralinos und ihre Gegenstücke, die Anti-Neutralinos, so würden sie sich in Energie zerstrahlen. Sie würden dann genau die Energie liefern, die unsere Dunklen Sterne zum Leuchten bringen.  Warum aber sieht man das dunkle Leuchten ? Hierzu benötige man herkömmliche Materie, wie Wasserstoff und Helium.  Die energiereiche Strahlung würde die Umgebung aufheizen und das frühe Gas zum Leuchten anregen und die Sterne sichtbar machen.  Dunkle Sterne wären übrigens riesig.  Sie hätten Radien von mehreren astronomischen Einheiten.  Ein typischer dunkler Stern würde sich vom Sonnenzentrum bis zur Jupiterbahn ausdehnen.  Noch sind diese Sterne nicht nachgewiesen. Dennoch liefern die dunklen Sterne eine Möglichkeit ihrer Existenz zu bestätigen. Die Strahlung des Sterns würde durch relativ kühle Wasserstoff und Heliumwolken des frühen Universums laufen und dort von den Atomen bei bestimmten Wellenlängen absorbiert werden. Würde man bei einer Wellenlänge von 1640 Angström die Heliumlinie nachweisen, so wäre die Existenz eines solchen Sterns fast sicher. Findet man nichts, so kann man die Theorie verwerfen.

Die Wissenschaftler würden die Existenz dunkler Sterne begrüßen. Sie erklären die schnelle Entstehung erster Sterne und würden auch die Bildung schwergewichtiger Schwarzer Löcher fördern. Die Schwarzen Löcher sind die „Keime“ entstehender Galaxien.  Die Dunkle Materie ist ein sehr wirksamer Katalysator für die Galaxienbildung in der Frühzeit des Universums.  Das Neutralino wurde auf der Erde bisher noch nicht direkt nachgewiesen. Die Beobachtung Dunkler Sterne sind aber ein gutes Indiz für die Existenz dieser Teilchen. 

Im Prinzip ist dies ein richtiger Glücksfall.  Vorhergesagte Teilchen der Supersymmetrie bestätigen die Dunkle Energie und liefern dabei eine Erklärung für die Entwicklung früher Galaxien. Zudem liefern sie mit der Beobachtung der Absorptionslinien des Heliums noch die Bestätigung oder Nichtbestätigung ihrer Existenz.  Das ist allerdings noch nicht gelungen. 

Wie gesagt, entweder liefern die drei Objekte einen Durchbruch in der Kosmologie mit Erkenntnissen zur Dunklen Materie. Oder die Angelegenheit wird widerlegt und ist eine Sackgasse!