An einem klaren Abend außerhalb der Stadt fällt es sofort auf: Die Sterne verteilen sich nicht gleichmäßig über den Himmel. An einer Stelle drängen sie sich zu einem hellen Band, an einer anderen bleibt es fast leer. Dahinter steckt keine Laune der Natur, sondern die Schwerkraft, der Aufbau unserer Galaxie und eine Geschichte, die bis zu Galaxienhaufen und heißem Gas zwischen ihnen reicht. Ein Astronom aus Leiden erklärt, was da oben eigentlich zu sehen ist – und am Ende kannst du prüfen, wie du selbst in den Himmel schaust.
Wer sich im Sommer außerhalb der Stadt auf eine Decke legt und nach oben schaut, sieht keinen gleichmäßig bestreuten Himmel. Manche Stellen wirken fast leer, andere sind so dicht gefüllt, dass sich die einzelnen Punkte kaum noch trennen lassen. Die naive Frage danach, warum das so ist, führt erstaunlich weit: zur Schwerkraft, zum Aufbau der Milchstraße, zu drei Typen von Galaxien und schließlich zu einem Forschungsprojekt mit europäischer Förderung.
Reinout van Weeren, Assistenzprofessor an der Universität Leiden, beschreibt die Ausgangslage so: „Es gibt dahingehend eine Struktur, als dass die Verteilung der Sterne nicht völlig zufällig ist, aber die Bildung eines völlig gleichförmigen Bildes wäre etwas ganz Besonderes. In einem Wald beispielsweise sind die Bäume nicht gleichmäßig verteilt.“
Der Grund für das ungleichmäßige Bild ist die Schwerkraft. Materie zieht Materie an, und was einmal etwas dichter ist als seine Umgebung, wird mit der Zeit noch dichter. Aus diesem Prozess entstehen Sternhaufen und Galaxien, statt dass sich der Stoff des Universums gleichmäßig verteilt. Das Universum ist klumpig, und genau deshalb gibt es überhaupt etwas zu sehen.
Dazu kommt ein zweiter Effekt, der weniger mit der Verteilung selbst zu tun hat als mit der Wahrnehmung. Der Vergleich mit dem Wald trägt auch hier: „Auch ein Wald enthält viele verschiedene Baumarten in allen Größen. Das Gleiche gilt für den Nachthimmel. Manche Sterne sind von Natur aus heller als andere, und Sterne können entweder nah oder fern sein; beide Faktoren haben Einfluss darauf, wie wir sie wahrnehmen.“
Die Milchstraße enthält rund 100 Milliarden Sterne, und die Sonne steht nicht in ihrem Zentrum, sondern am Rand. Diese Position entscheidet darüber, was am Nachthimmel zu sehen ist: Der Blick in Richtung Galaxienzentrum trifft auf sehr viel mehr Sterne als der Blick in die Gegenrichtung. Nach van Weeren lässt sich dort sogar ein Band aus Milliarden einander überlappender Sterne erkennen.
Das helle Band, dem die Milchstraße ihren Namen verdankt, ist also nichts anderes als die Scheibe der eigenen Galaxie, von innen und von der Seite betrachtet.
Galaxien lassen sich nach ihrer Form ordnen, und die Form verrät etwas über ihre Geschichte:
Die Reihenfolge ist keine Willkür. Verschmelzen Galaxien miteinander, können aus Spiralen elliptische Galaxien werden. Die Form ist damit auch ein Hinweis darauf, was einer Galaxie bereits widerfahren ist.
Ein solches Ereignis steht der Milchstraße bevor: In etwa 10 Milliarden Jahren wird sie mit der Andromeda-Galaxie zusammenstoßen. Was dann passiert, klingt weniger nach Katastrophe als nach einem Wechsel des Lebensabschnitts: „Dies wird zunächst einen enormen Sternenausbruch auslösen. Danach aber wird das gesamte Gas aufgebraucht sein, und wir könnten als elliptische Galaxie enden, in der keine neuen Sterne mehr geboren werden.“
Eine Ebene höher liegen die Galaxienhaufen, und dort wird das Bild auffällig einseitig: Sie bestehen fast ausschließlich aus elliptischen Galaxien. Warum das so ist, untersucht das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) geförderte Projekt ClusterWeb.
Im Verdacht steht das heiße Gas zwischen den Galaxien eines Haufens. Zieht eine Galaxie hindurch, kann ihr dieses Gas den Vorrat entziehen, aus dem neue Sterne entstehen. Die Umgebung entscheidet also mit über das weitere Schicksal einer Galaxie – und genau dieser Mechanismus wird derzeit untersucht.
Astronomie klingt nach Teleskop und Sternenhimmel, besteht im Alltag aber vor allem aus Physik und Datenverarbeitung. Wer in diese Richtung geht, arbeitet mit großen Messreihen, schreibt Auswertungscode und vergleicht Modelle mit Beobachtungen.
Dazu kommt eine Eigenschaft, die selten in Studienbroschüren auftaucht: Geduld. Manche Fragen werden über Jahre bearbeitet, und aus der ersten naiven Frage unter freiem Himmel wird am Ende ein Projekt mit ERC-Förderung.
Der Himmel ist ungleichmäßig, weil die Schwerkraft Materie zusammenzieht, weil Sterne unterschiedlich hell und unterschiedlich weit entfernt sind und weil wir vom Rand einer Spiralgalaxie aus nach innen und nach außen blicken. Aus derselben Ordnung folgt, wie sich Galaxien entwickeln, was der Milchstraße bevorsteht und warum Galaxienhaufen so einheitlich aussehen.
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