Die frühesten Supernovae des Kosmos

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Schlafreise durch das Universum, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon. Unsere anderen Schlafreisereien wie Schlafreise durch vergessene Welten heute Nacht nehme ich dich mit auf eine besondere Reise. Wir reisen nicht nur durch den Raum, sondern auch. Durch die Zeit.

0:24 Wir begeben uns zu den allerersten Supernovae, die jemals im Universum explodiert sind. Dort. Wo das Licht selbst? Noch jung war und die ersten Sterne ihr spektakuläres Ende fanden. Mach es dir bequem, schließe die Augen, atme tief ein und aus, lass die Anspannung des Tages von dir abfallen, dein Körper wird schwer und warm.

0:49 Mit jedem Atemzug sinkst du tiefer in eine friedliche Entspannung. Stell dir vor, du schwebst sanft in der Dunkelheit des Weltraums. Um dich herum erstreckt sich die unendliche Weite des Kosmos, aber wir sind nicht im heutigen Universum, nein, wir reisen zurück, immer weiter, zurück durch Milliarden von Jahren, das Universum um uns herum.

1:18 Wird jünger, die Galaxien rücken näher zusammen, die Sterne werden weniger, wir passieren 13 Milliarden Jahre, dann 13,5 Milliarden Jahre. Das Universum ist nun nur noch wenige 100000000 Jahre alt, eine kosmische Kindheit hier in dieser frühen Epoche, die Astronomen das kosmische Morgengrauen nennen, entstanden die allerersten Sterne.

1:46 Sie werden Population 3 Sterne genannt. Niemand hat jemals einen solchen Stern direkt beobachtet, sie sind zu weit entfernt, ihr Licht zu schwach, ihre Existenz liegt zu lange zurück, aber wir können aus den Gesetzen der Physik ableiten, wie sie gewesen sein müssen. Diese ersten Sterne waren gigantisch.

2:11 Während unsere Sonne eine Masse von etwa 100 Trillionen Trillionen Tonnen hat, besaßen diese kosmischen Pioniere oft die 100 bis dreihundertfache Sonnenmasse. Manche Theorien sprechen sogar von bis zu 1000 Sonnenmassen. Stell dir vor, ein einziger Stern, so massereich wie 1000 sonnen, warum waren sie so groß? Das liegt an der Zusammensetzung des frühen Universums. Nach dem Urknall gab es nur Wasserstoff und Helium, dazu winzige Spuren von Lithium und Beryllium. Keine schweren Elemente, kein Kohlenstoff, kein Sauerstoff, kein Eisen.

2:54 Diese Elemente mussten erst in Sternen entstehen, Gaswolken aus reinem Wasserstoff und Helium kühlen sehr langsam ab, sie können nicht so effizient Wärme abstrahlen wie Wolken, die schwere Elemente enthalten. Und je langsamer eine Gaswolke abkühlt, desto größer wird der Stern, der aus ihr entsteht.

3:17 So bildeten sich diese massereichen Giganten, schwebe mit mir zu einem dieser ersten Sterne, er leuchtet in einem intensiven, bläulich weißen Licht, seine Oberflächentemperatur liegt bei über 50000 Grad Celsius. Zum Vergleich. Unsere Sonne hat eine Oberflächentemperatur von etwa fünfeinhalbtausend Grad.

3:41 Dieser Stern ist fast 10 mal heißer. In seinem Inneren herrschen unvorstellbare Bedingungen, Temperaturen von mehreren 100000000 Grad, ein Druck der Milliarden mal höher ist als der Luftdruck auf der Erde. Hier verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium, diese Kernfusion setzt gewaltige Energiemengen frei.

4:05 Sie ist es, die den Stern zum Leuchten bringt. Aber diese ersten Sterne lebten nicht lange, während unsere Sonne etwa 10 Milliarden Jahre existieren wird, verbrauchten die Population 3 Sterne ihren Brennstoff in nur wenigen Millionen Jahren, manche sogar in nur 100000 Jahren. Je massereicher ein Stern, desto schneller brennt er.

4:32 Lass uns nun miterleben, was geschieht, wenn ein solcher Stern seinem Ende entgegengeht. Der Wasserstoff im Kern ist aufgebraucht, nun beginnt das Helium zu fusionieren, es entstehen Kohlenstoff und Sauerstoff, der Stern bläht sich auf, seine äußeren Schichten dehnen sich aus, während der Kern dann immer heißer wird, die Fusion schreitet fort.

4:59 Kohlenstoff verbrennt zu Neon und Magnesium, Neon wird zu Sauerstoff, Sauerstoff zu Silizium und schließlich bei Temperaturen von mehreren Milliarden Grad entsteht Eisen. Im Zentrum des Sterns bildet sich ein Eisenkern, dieser Moment ist entscheidend, Eisen ist das stabilste Element im Universum. Man kann aus Eisen durch Fusion keine Energie mehr gewinnen. Der Fusionsprozess, der den stern Millionen Jahre lang am Leben gehalten hat, kommt zum Stillstand. Plötzlich fehlt der Strahlungsdruck, der den Stern gegen die Schwerkraft stabilisiert hat, der Eisenkern kollabiert.

5:49 In weniger als einer Sekunde stürzt eine Masse, die dem Anderthalbfachen unserer Sonne entspricht, auf einen Durchmesser von nur etwa 20 Kilometern zusammen. Die Dichte wird so extrem, dass die Elektronen in die Atomkerne gedrückt werden, es entsteht ein Neutronenstern oder bei noch größeren Massen ein schwarzes Loch.

6:13 Die äußeren Schichten des Sterns fallen mit einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit auf diesen kollabierenden Kern, das sind 75000 Kilometer pro Sekunde, wenn sie auf den unglaublich dichten Kern treffen, prallen sie ab wie ein Ball, der auf Beton geworfen wird, eine Schockwelle rast nach außen, sie ist so energiereich, dass sie den gesamten Stern zerreißt.

6:40 Die äußeren Schichten werden mit enormer Gewalt ins All geschleudert, der Stern explodiert. Dies ist eine Supernova, die Helligkeit dieser Explosion übertrifft für kurze Zeit die gesamte Galaxie, in der sie stattfindet, für einige Wochen leuchtet dieser eine explodierende Stern heller als 100 Milliarden normale Sterne zusammen. Die freigesetzte Energie entspricht mehr als der Sonne während ihrer gesamten Lebensdauer von 10 Milliarden Jahren abstrahlen wird, spüre die Energie dieser kosmischen Katastrophe, aber fürchte dich nicht, wir sind sicher hier in der Zeitlosigkeit unserer Reise, wir sind Beobachter, die durch Raum und Zeit gleiten.

7:30 Diese frühen Supernovae waren vermutlich noch spektakulärer als spätere. Manche Wissenschaftler vermuten, dass die massereichsten Population 3 Sterne in sogenannten Par instabilitätssupernova endeten. Bei diesen extremen Ereignissen wird der gesamte Stern zerrissen, es bleibt kein Neutronenstern, kein schwarzes Loch zurück, der Stern löst sich vollständig in Energie und expandierende Gaswolken auf, eine Par instabilitätssupernova.

8:03 Kann bis zu 100 mal mehr Energiefs freisetzen als eine normale Supernova. Sie kann das gesamte innere einer kleinen Galaxie mit ihrer Strahlung durchfluten. Für einen Moment wird ein einziger Stern zum hellsten Objekt in einem Volumen von vielen Millionen Lichtjahren. Aber warum sind diese Supernovae so wichtig für das Universum?

8:30 Die Antwort liegt in den Elementen, die sie erschaffen und ins All schleudern. Während der Explosion in jenen Sekundenbruchteilen höchster Energie und Temperatur entstehen schwere Elemente, Gold und Platin, Silber und Kupfer, Blei und Uran, alle Elemente schwerer als Eisen, werden hauptsächlich in Supernovae gebildet. Die Neutronendichte ist so hoch, die Temperaturen so extrem, dass Atomkerne nach und nach immer mehr Neutronen einfangen und zu schwereren Elementen werden.

9:11 Diese Elemente werden mit der Explosionswolke ins All geschleudert, sie breiten sich aus, vermischen sich mit dem interstellaren Gas, wenn später neue Sterne entstehen, enthalten ihre Gaswolken nun diese schweren Elemente. Die nächste Generation von Sternen ist nicht mehr aus reinem Wasserstoff und Helium. Sie enthält Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Eisen, jede Supernova Reichert das Universum ein klein wenig mehr mit schweren Elementen an, Generation für Generation die ersten Supernovae brachten die ersten schweren Elemente hervor, weitere Supernovae folgten.

9:57 Nach und nach über hunderte von Millionen Jahren veränderte sich die chemische Zusammensetzung des Kosmos. Dies ermöglichte die Entstehung von Planeten Felsplaneten wie unsere Erde bestehen hauptsächlich aus Silizium, Eisen, Magnesium, Aluminium, all diese Elemente stammen aus Sternen aus Supernovae. Ohne diese kosmischen Explosionen gäbe es keine Gesteinsplaneten, keine Ozeane, kein Leben schwebe mit mir durch die expandierende Gaswolke einer dieser frühen Supernovae. Sie dehnt sich mit 10000 Kilometern pro Sekunde aus, das Gas leuchtet in allen Farben Rot von Wasserstoff, Grün von Sauerstoff, blau von Helium.

10:49 Dazwischen Funkelnd die neu geschaffenen schweren Elemente. Diese Wolke wird sich weiter ausdehnen über 10 Tausende von Jahren, sie wird ein riesiges Gebiet des frühen Universums mit neuen Elementen anreichern, in einigen Millionen Jahren wird sie sich mit anderen Gaswolken vermischt haben, und irgendwann wird aus diesem angereicherten Gas ein neuer Stern entstehen.

11:17 Ein Stern der zweiten Generation, der bereits schwere Elemente enthält. Die frühesten Supernovae, die wir tatsächlich beobachtet haben, liegen etwa 13 Milliarden Jahre in der Vergangenheit mit dem Hubble Weltraumteleskop und später mit dem James Webb Space Telescope konnten Astronomen extrem weit entfernte Supernovae aufspüren.

11:44 Ihr Licht war so lange unterwegs, dass wir das Universum sehen, wie es war, als es erst wenige 100000000 Jahre alt war. Diese beobachteten Supernovae sind allerdings vermutlich nicht die allerersten, sie gehören schon zur zweiten oder dritten Generation von Sternen, die wahren ersten Sterne, die Population 3 Sterne, sind noch zu weit entfernt, um sie direkt zu sehen.

12:10 Aber Wissenschaftler hoffen, mit zukünftigen, noch leistungsfähigeren Teleskopen auch diese kosmischen Pioniere zu entdecken. Interessanterweise hat das James Webb Teleskop bereits einige sehr alte Galaxien entdeckt, die überraschend schwere Elemente enthalten, das deutet darauf hin, dass die ersten Supernovae sehr schnell nach dem Urknall stattgefunden haben müssen. Vielleicht schon 150 bis 200000000 Jahre nach dem Urknall.

12:40 Lass uns noch einen Moment bei diesem Gedanken verweilen. Das Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt, die ersten Sterne entstanden vor etwa 13,6 Milliarden Jahren, sie lebten nur wenige Millionen Jahre. Ihre Supernovae fanden statt, als das Universum gerade erst 200000000 Jahre alt war. Das ist eine unvorstellbar lange Zeit in der Vergangenheit, und doch sind wir direkt mit diesem Moment verbunden, die Atome in deinem Körper, jedes einzelne Eisenatom in deinem Blut.

13:22 Jedes Calciumatom in deinen Knochen, jedes Sauerstoffatom, das du einatmest all diese Atome wurden in Sternen geschaffen. Sie wurden in Supernovae in den Weltraum geschleudert. Du bist buchstäblich aus Sternenstaub gemacht, die Atome in dir sind älter als die Erde, älter als die Sonne, sie waren Teil früherer Sterne. Wurden in deren Explosionen freigesetzt, trieben Milliarden Jahre durch den Weltraum, wurden Teil der Gaswolke, aus der unser Sonnensystem entstand und schließlich Teil der Erde und des Lebens.

14:02 Auf ihr. Diese Erkenntnis verbindet uns mit dem gesamten Kosmos, wir sind nicht getrennt vom Universum, wir sind Teil von ihm. Wir sind die Art und Weise, wie das Universum sich selbst bewusst wird, über sich selbst nachdenkt, sich selbst erforscht, spüre diese Verbindung. Du liegst hier auf der Erde, einem kleinen Planeten, der um einen durchschnittlichen Stern kreist, in einer gewöhnlichen Galaxie, und doch trägst du in dir die Geschichte des gesamten Universums von den ersten. Supernova bis heute die Reise der Elemente von jenen frühen Explosionen bis zu dir dauerte über 13 Milliarden Jahre. Sterne wurden geboren und starben, Galaxien formten sich schließlich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren verdichtete sich eine Gaswolke in einem Arm

15:09 der Milchstraße. Diese Wolke enthielt nun alle notwendigen Elemente. Sie kollabierte und bildete die Sonne und die Planeten unseres Sonnensystems. Die Erde entstand aus den Überresten von Sternenexplosionen, jedes Gramm Materie auf unserem Planeten ist Recyceltes Sternenmaterial. Das Wasser in den Ozeanen, die Luft, die wir atmen, die Felsen, die Kontinente bilden, all dies besteht aus Atomen, die in Sternen geformt wurden und dann vor etwa 3,8 Milliarden Jahren geschah.

15:48 Etwas Erstaunliches auf diesem Planeten. Aus Sternenstaub entstand leben, einfache Moleküle verbanden sich zu komplexeren Strukturen. Diese Strukturen lernten, sich zu reproduzieren, zu wachsen, sich an ihre Umgebung anzupassen. Das Leben entwickelte sich über Milliarden Jahre von einzelligen Organismen zu Mehrzelligen, von einfachen Lebensformen zu komplexen Pflanzen entstanden Tiere, schließlich Wesen, die denken können, die das Universum erforschen, die über ihre eigene Existenz staunen.

16:29 All dies war nur möglich, weil vor Milliarden Jahren die ersten Sterne explodierten und ihre Materie ins All schleuderten. Ohne jene frühen Supernovae gäbe es keine schweren Elemente, keine Planeten, kein Leben, keine Zivilisation. In diesem Sinne sind wir die Erben der ersten Supernovae, Wir sind ihre fernen Nachkommen, geschaffen aus dem Material, das sie einst ins Universum hinauswarfen.

16:59 Atme tief ein und aus. Lass dieses Wissen in dir nachklingen. Du bist Teil einer Geschichte, die mit dem Urknall begann und die sich über 13,8 Milliarden Jahre erstreckt. Du bist verbunden mit den ersten Sternen mit den fernsten Galaxien, mit der gesamten kosmischen Entwicklung, diese Perspektive kann uns Demut lehren. Im Maßstab des Universums ist unser Leben kurz. Die Erde ist klein, unsere Sonne ist nur einer von hunderten Milliarden Sternen in unserer Galaxie, unsere Galaxie ist nur eine von hunderten Milliarden Galaxien im beobachtbaren Universum, und doch ist diese kleine Erde unendlich wertvoll, denn soweit wir wissen, ist sie der einzige Ort im Universum, an dem es Leben gibt, der einzige

17:54 Ort, der. An dem die Materie des. Kosmos zu Bewusstsein erwacht. Ist der einzige. Ort, an dem das Universum über sich selbst staunt. Es hat. 13 Milliarden Jahre kosmischer Evolution gebraucht um diesen besonderen Planeten hervorzubringen. Unzählige Supernovae mussten explodieren, Generationen von Sternen mussten leben und sterben, schwere Elemente mussten sich langsam anreichern, die.

18:25 Die Bedingungen mussten genau richtig sein. Unsere Erde ist das Ergebnis eines langen, unwahrscheinlichen kosmischen Prozesses, sie ist ein kostbares Juwel, geformt aus dem Sternenstaub Alter Supernovae, belebt durch die Energie unserer Sonne, getragen durch die Dunkelheit des Weltraums. Diesen Planeten zu schützen, ist nicht nur eine Verantwortung gegenüber uns selbst oder zukünftigen Generationen. Es ist eine Verantwortung gegenüber dem gesamten Universum, gegenüber den 13 Milliarden Jahren Geschichte, die nötig waren, um Leben entstehen zu lassen, wenn wir die Atmosphäre unseres Planeten verschmutzen, die Ozeane vergiften, das Klima destabilisieren, dann gefährden wir nicht nur uns selbst.

19:21 Wir gefährden das Kostbarste, was das Universum bisher hervorgebracht hat. Eine Welt, auf der Materie lebendig wurde, auf der Bewusstsein entstand, auf der die Schönheit des Kosmos wahrgenommen und geschätzt werden kann. Die ersten Supernovae schufen die Elemente, aus denen wir bestehen, sie legten die Grundlage für alles, was folgte. Es liegt nun an uns, dieses Erbe zu bewahren. Diese kleine blaue Welt zu schützen, dafür zu sorgen, dass die lange Geschichte des Universums nicht in einem kurzen Moment der Unachtsamkeit endet, spüre noch einmal die Verbindung von den ersten explodierenden Sternen im jungen Universum über Milliarden Jahre kosmischer Entwicklung bis zu dir jetzt in diesem Binnenmoment.

20:17 Du bist Teil dieser großen Geschichte und du kannst dazu. Beitragen, dass sie. Weitergeht, dass das Leben auf der Erde blüht und gedeiht. Lass diese Gedanken nun langsam verblassen. Kehre zurück aus den Tiefen der Zeit, komm zurück in die Gegenwart, spüre deinen Körper entspannt und ruhig, spüre deinen Atem gleichmäßig und friedlich, du bist sicher. Du bist geborgen, du trägst das Universum in dir und bist gleichzeitig zu Hause hier auf der Erde schlafe nun sanft ein, getragen vom Wissen um deine Verbindung mit den Sternen und vom Bewusstsein der Kostbarkeit unserer Welt. Gute Nacht.