Am 9. Kurstag wurde es seltsam. Denn nun wollten wir uns den wirklich eigenartigen Objekten im All nähern. Hierzu zählen Himmelskörper, die aufgrund ihrer exotischen Zusammensetzung ein – seltsames – Verhalten zeigen.

Doch was ist seltsam? Wir können hier sagen, dass alles das seltsam ist, was nicht unserer täglichen Erfahrung entspricht aber trotzdem real messbar ist. Und hierzu gehören alle Körper, die von höheren Mächten getrieben werden als von der klassischen Physik.

Doch keine Sorge. Wir wollen jetzt nicht esoterisch werden, sondern uns mit Körpern beschäftigen, bei denen die klassische Physik versagt. Hier gibt es zwei Möglichkeiten, die jedoch auch kombiniert miteinander auftreten können: Die Quantenmechanik und die relativistische Physik der hohen Geschwindkeiten und hohen Massen.

Weiße Zwerge

Eine der Gruppe der seltsamen Himmelsobjekte zugehörigen Körper sind die sogenannten Weißen Zwerge. Es handelt sich bei ihnen um den zurückgebliebenen inneren Kern eines erloschenen leichten bis mittelschweren Sterns.Wie wir aus dem Kurs erfahren hatten, werden Sterne mit Hilfe der Kernfusion am Leben erhalten. Sie erzeugen statistisch gesehen aus vier Protonen ein Heliumkern, Neutrinos und eine Menge Gamma-Strahlung.
Nachdem der Wasserstoffvorrat für die Protonen aufgebraucht wurde, verwandelt sich ein solcher Stern in einen i.a. hübsch bunt anzusehenden, formenreichen Planetarischen Nebel. Doch dieser löst sich im Laufe der Zeit auf und zurück bleibt sein innerer Kern – ein etwa erdgroßer weißer Zwerg. Da in ihm keine wärmeerzeugenden Prozesse mehr ablaufen, erkaltet er im Laufe von Millionen Jahren zu einem roten (weißen) Zwerg.
Er ist sehr dicht gepackt mit Kohenstoff-, Helium- und Wasserstoffatomen. Ein würzelzuckergroßer Kubikzentimeter dieser merkwürdigen Substanz besitzt dabei eine Masse von etwa 10 Tonnen!

Ringnebel M57 im Sternbild Leier. Im Zentrum des planetarischen Nebels befindet sich der noch sehr heiße Kern des erloschenen Sterns – ein Weißer Zwerg.

Neutronensterne

Noch seltsamer wird es, wenn noch schwerere Sterne am Ende Ihres Lebens von einer gewaltigen Supernovaexplosion auseinandergerissen werden. Sie haben in ihrem Kern im Laufe des Sterenlebens weitere, viel schwerere Elemente erbrütet; bis hin zum Eisen.
Bei dem finalen Kollaps des Sterneninneren entsteht jedoch kein Weißer Zwerg; seine Materiestruktur kann dem gewaltigen Druck der auflastenden Materie nicht standhalten. Er kollabiert daher weiter, bis die Atomkerne und Elektronen aneinanderstoßen und zum großen Teil miteinander verschmelzen. Es entsteht ein etwa 20 Kilometer großer Ball, der von der Dichte und Zusammensetzung stark einem überdimensionierten Atomkern ähnelt. Es ist eine der dichtesten Materierpackungen, die vorstellbar ist. Ein würzelzuckergroßer Kubikzentimeter eines Neutronensterns besitzt dabei eine Masse von sage und schreibe bis zu 100 Millionen (!!!) Tonnen.

Messier 1
Supernova-Überrest im Sternbild Stier. Entfernung ca. 6300 Lichtjahre. In seinem Inneren rotiert ein Neutronenstern – ein Pulsar – und lässt den expandierenden Nebel erleuchten.

Schwarze Löcher

Doch da geht noch was. Denn bei der Explosion von noch massereicheren Sternen kann selbst die Atomkernstruktur eines Neutronensterns dem Gravitationsdruck der auflastenden Materie nicht mehr standhalten. Er kollabiert zu einem quantanmechanischen Wölkchen. Die Entweichgeschwindigkeit von der Operfläche dieses Objekts beträgt hier mehr als die Lichtgeschwindigkeit. Mit anderen Worten ausgedrückt kann also nicht einmal mehr Licht seiner Umgebung entweichen. Das Areal dieser kritischen Umgebung, die das Zentrum eines Schwarzen Loches umhüllt, wird auch Ereignishorizont genannt. Alles, was dem Objekt näher kommt, kann ihm nicht mehr entfliehen und fällt unumkehrbar ins das Schwarze Loch – inklusive Licht.
In der dirketen Nachbarschaft des Ereignishorizontes machen sich allerlei merkwürdige relativistische Effekte bemerktbar, etwa die Zeitdehnung, die es unmöglich macht, einem Objekt beim Durchgang durch den Ereignishorizont nachzuschauen – für einen externen Beobachter bleibt es dort gewissermaßen ‚kleben‘!
Gase und andere Materie, die dem Schwarzen Loch zu nahe kommen, stürzen i.a. nicht direkt hinein, sondern spiralen auf immer enger werdenden Umlaufbahnen ins Schwarze Loch. Durch die immensen Kräfte und Gesschwindigkeiten entsteht eine enorme Reibungshitze, die diese sog. Akkretionsscheibe selbst bis in hohe Röntgenfrequenzen stark erglühen lässt. Senkrecht zu dieser Scheibe, an den Polen des Schwarzen Lochs, bilden sich sog. Jets, die zig Lichtjahre ins All hinausreichen!

Wahrhaft seltsam.