Wenn wir die Möglichkeit haben, in einer klaren Nacht viele Sterne am Himmel zu sehen, dann fühlen wir die Magie. Obwohl die Lichttupfen über uns so klein und so weit weg sind, spüren wir es. Wir wissen: In Wahrheit sind wir die Winzlinge, die nur ahnen können, was da oben im All alles existiert.
Wissenschaftler haben über die letzten Jahrhunderte tausende Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Sie haben die unterschiedlichsten Beschaffenheiten, Temperaturen und Umfänge. Manche Planeten stehen in Flammen, andere wiederum sind eiskalt.
Hier wollen wir Euch die gigantischsten Objekte im All zeigen. Um uns orientieren zu können, beginnen wir bei etwas Vertrautem: der Erde.
1. Die Erde
Unser Heimatplanet mag nicht der Größte sein, aber er ist trotzdem etwas ganz besonderes. Denn die Erde ist nachweislich der einzige Planet, auf dem Leben existiert. Die Oberfläche der Erde besteht zu zwei Dritteln aus Wasser. Betrachtet man sie aus dem Weltall, dann leuchtet sie deshalb überwiegend blau. So kam sie auch zu ihrem Titel: Blauer Planet.
Der Durchmesser der Erde liegt bei 12.756 Kilometern. Sie ist der fünftgrößte Planet im Sonnensystem. Zwischen Erde und Sonne liegen noch zwei kleinere Planeten. Der Sonne am nächsten liegt Merkur, dann kommt die Venus, dann die Erde. Ihr Abstand zur Sonne bemisst an die 150 Millionen Kilometer.
2. Sonnensystem
Obiges Bild veranschaulicht gut den Abstand und die Größenverhältnisse. Die orange Kugel rechts ist die Sonne. Die Erde auf dem dritten skizzierten Ring umkreist die Sonne in 365 Tagen.
Unser Sonnensystem besteht aus seinem Namensgeber, der Sonne, als Mittelpunkt. Um sie kreisen acht Planeten und deren Monde. Hinzu kommen Zwergplaneten, Asteroiden und Kometen. Wer sich die Namen der Planeten in der richtigen Reihung merken möchte, sollte folgenden Satz lernen: Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.
Die Anfangsbuchstaben der einzelnen Wörter entsprechen den Planeten im Abstand zur Sonne: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
3. Jupiter
Von den acht Planeten, die die Sonne umkreisen, ist Jupiter der gewaltigste. Er besitzt einen Äquatordurchmesser von rund 143 Tausend Kilometern und ist 320 Mal so schwer wie die Erde (Druchmesser: 12.756 Kilometer). Seinen Namen hat er dem römischen Hauptgott Jupiter zu verdanken.
Seit kurzem haben Astronomen außerdem festgestellt, dass Jupiter neben seiner beachtlichen Größe auch der älteste Planet in unserem Sonnensystem ist. Er besteht aus Gas und zählt zu den hellsten Objekten am Nachthimmel. Charakteristisch ist sein goldgelbes Licht, weswegen er auch als Königsstern bezeichnet wurde.
Durch die Entdeckung immer weiterer Planeten außerhalb unseres Sonnensystems hat Jupiter allerdings seine Rekordposition als größter Planet eingebüßt. Die Rede ist von sogenannten Exoplaneten gigantischen Ausmaßes.
4. Die Sonne selbst
Doch bevor wir zu den Exoplaneten kommen, verdient natürlich noch die Sonne selbst unsere Aufmerksamkeit. Sie ist das Zentrum unseres Sonnensystems und außerdem größtes Objekt darin. Um ein Gefühl für ihr Ausmaß zu bekommen: unsere Erde passt an Volumen 1,3 Millionen mal in die Sonne hinein. Ihr Durchmesser ist im Vergleich zur Erde 110 mal so groß.
Die Sonne ist allerdings kein Planet, sondern ein Stern. Was den Unterschied ausmacht? Sterne sind Gaswolken, die von sich aus leuchten. Sie sind außerdem enorm groß und heiß. Ihr Funkeln entsteht, weil sich ihr Licht an der Erdatmosphäre bricht.
Ein Planet hingegen erzeugt nicht von sich aus Licht, er reflektiert es nur. Von der Erde aus können wir die Planeten nur dann erkennen, wenn sie nah genug sind.
5. Exoplaneten
Exoplaneten werden auch extrasolare Planeten genannt. Es sind Himmelskörper, die sich außerhalb unseres bekannten Sonnensystems befinden. Sie sind stattdessen Teil anderer Planetensysteme und befinden sich ebenfalls in gravitativer Abhängigkeit zu einem anderen Stern. Die größten Objekte gelten als Braune Zwerge.
Aber es gibt auch Himmelskörper, die frei fliegen, keinen anderen Planeten umrunden und auch „vagabundierende Planeten“ genannt werden. „Planemo“ heißt der neue Oberbegriff für derartige Himmelskörper.
Der größte bekannte Exoplanet hat den Namen Kepler-10c und umkreist einen sonnenähnlichen Stern im Sternbild Drache. Entdeckt wurde er 2011 mit einem Kepler-Weltraumteleskop. An Volumenmasse passt die Erde rund 17 Mal in den Expolaneten eines fernen Sonnensystems.
6. Weitere Sonnensysteme
Wenn wir an die gewaltige Größe unserer Sonne denken, an die Wärme, die sie ausstrahlt, dann ist der nächste Schritt, sich vorzustellen, dass es im Weltall Milliarden solcher Sonnensysteme gibt. Und wie schon bei den Exoplaneten erklärt gibt es auch bei diesen Sonnensystemen Planeten, die um die jeweiligen Sonnen kreisen.
Etwa 4,57 Milliarden Jahre ist unser vertrautes Sonnensystem alt. Ursprung war der Kollaps einer gigantischen Wasserstoffwolke. Die Sonne ist neben anderen Sternen eher durchschnittlich groß. Von der Position her liegt sie im äußeren Drittel der Milchstraße.
Die Milchstraße wird auch Galaxis genannt. Unsere Sonne und Erde sind Teil dieses Galaxie. Eine Galaxie ist ein Sternhaufen, bestehend aus mindestens 100 Milliarden Sternen.
7. Milchstraße
Stellen wir uns noch einmal vor, wie unsere acht Planeten (inklusive Erde) die Sonne umkreisen. Unsere Sonne mit ihren Begleitern ist wiederum Teil einer Galaxie, die sich in 220 Millionen Jahren um das Zentrum der Milchstraße dreht.
Von der Form her entspricht die Milchstraße einer flachen Scheibe, bestehend aus Milliarden funkelnder Sterne. Aufgrund ihrer Struktur wird die Milchstraße auch den Balkenspiralgalaxien zugeordnet.
Die Milchstraße ist also unsere Heimatgalaxie mit bis zu 300 Milliarden Sternen. Und von eben einer solchen Galaxie wie der Milchstraße gibt es wiederum hunderte Milliarden. Und so entsteht eine schier unbestimmbare Zahl von Sternen im Universum.
8. Virgo-Superhaufen
Die Milchstraße überschreitet an Dimension eigentlich schon fast unsere Vorstellungsgabe. Wir wissen, dass sie bei weitem nicht die einzige Galaxie ist. Gemeinsam mit der Andromedagalaxie, dem sogenannten Dreiecksnebel und anderen kleineren Galaxien wird so die Lokale Gruppe gebildet. Die Milchstraße ist in dieser Gruppe die größte Galaxie.
Die Lokale Gruppe wiederum ist Teil des sogenannten Virgo-Superhaufens. Dieser Superhaufen umfasst an die 200 Galaxienhaufen und besitzt ein gravitatives Zentrum. Auch beim Virgo-Superhaufen lässt sich der Durchmesser festlegen, allerdings nicht mehr in Kilometer-Angaben. Sein Durchmesser liegt bei bis zu 200 Millionen Lichtjahren. Optisch gleicht der Virgo-Superhaufen einer Scheibe.
Es gibt noch weitere große Haufen wie den Fornax- oder Eridanus-Galaxienhaufen.
9. Supercluster Laniakea
Traumhaft schön – der Supercluster Laniakea. Er besteht aus Galaxien und Gasfilamenten. Diese Filamente kann man Vergleichen mit den Adern des Kosmos. Sie kümmern sich darum, dass die Galaxien mit ausreichen Wasserstoffgas versorgt werden. Außerdem befinden sich im Supercluster auch Leerräume.
Auch unsere Milchstraße ist Teil dieses Giganten. Und wie Forscher jüngst festgestellt haben, ist der Cluster deutlich größer als gedacht und sehr komplex in seiner Struktur.
Doch zuerst gilt es, den Begriff Supercluster zu beschreiben. Astronomen sprechen von Superclustern, wenn es sich im Weltraum um Gebiete mit einer erhöhten Dichte an Galaxien handelt. Bislang ließ sich Laniakea nicht wirklich kartieren.
10. Cosmicflows-2
Aber die Forscher haben neue Methoden entwickelt, den Supercluster, zu dem unser Sonnensystem zählt, zu vermessen. Anhand der Bewegung der jeweiligen Galaxien konnten Forscher diese einem Supercluster überhaupt zuordnen. Schließlich sind Galaxien durch ein gemeinsames Zentrum miteinander verbunden.
Wenn die Eigenbewegung der Galaxien die gleiche Richtung aufweist, dann ist das ein klarer Hinweis auf einen gemeinsamen Supercluster. Bewegen sich die Galaxien jedoch in unterschiedliche Richtungen, spricht das für eine Grenze, die zwischen zwei benachbarten Superclustern liegt.
Es war eine große Herausforderung für die Wissenschaft, diese Bewegungen auszumachen. Dank Cosmicflows-2 Survey, einem riesigen Katalog galaktischer Bewegungen, waren diesen neuen Erkenntnisse möglich. Darin sind rund 8 Tausend Galaxien benannt.
11. Pisces–Cetus
Wir haben also den Groß-Supergalaxienhaufen Laniakea kennengelernt, der fast schon unser Vorstellungsvermögen überschreitet. Aber tatsächlich hat sich Laniakea auf eine Liaison mit der Nachbarschaft eingelassen. Im Konkreten ist das der Groß-Supergalaxienhaufen Perseus-Pisces. Beide vereinen sich so zu einer noch größeren Struktur.
Pisces-Cetus Supercluster Complex nennt sich diese Vereinigung. Dieser Galaxien-Superhaufen ist rund 250 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Astronomie spricht hier strukturell von einer „Wall“, einer Mauer. Diese Mauer reicht von den Sternbildern Perseus bis Fische.
Der Astronom Brent Tully von der Univerisität von Hawaii hat das Gefüge im Jahr 1987 erkannt und bestimmt. Es ist eine der größten bekannten Strukturen,…
12. Ring der Vereinigung
…die je im Universum beobachtet wurden. Auf dem oben dargestellten Bild ist sehr gut zu erkennen, dass die beiden Hauptstränge – sowohl von Laniakea als auch Perseus-Pisces – zusammen einen vereinenden Ring bilden.
Die Mitte des Rings ist deutlich lichter. Was das bedeutet? Dass hier weniger Galaxien angesiedelt sind. Von großer Dichte sind hingegen die riesigen Hauptstränge. Man spricht hierbei von „Filamenten“. Die Leerfläche wird als „Void“ bezeichnet.
Der Pisces-Cetus Supercluster Complex lässt sich veranschaulichen als sehr lange Kette von Galaxien aus den Pisces-Cetus Supercluster, den Sculptor Superclustern, den Perseus-Pisces Superclustern und dem Laniakea Supercluster. Wow – was für eine irrwitzige Vorstellung. Kann es also tatsächlich etwas noch größeres im All geben?
13. Filamente und Voids
Beim Bild oben handelt es sich um eine Computersimulation. Sie soll das Muster des Weltalls verdeutlichen. Dunkel auf der Simulation abgebildet sind die „Voids“, also die Leerräume. In diesen dunklen Zonen sind kaum Galaxien und Sterne beheimatet.
Die Stellen, die hell schimmern, haben eine deutlich größere Galaxiendichte, mehr Sterne und damit eine klare Strahlkraft. Wie Goldfäden durchziehen sie die Dunkelheit des Alls – leuchtende „Filamente“ aus Gas.
Tatsächlich sind es genau die Filamente und Leerräume, die im Grunde die gigantischste Struktur im Universum bilden. Der gewaltigste, bisher entdeckte Leerraum heißt KBC Void. Sein Durchmesser beträgt 2 Milliarden Lichtjahre. Die KBC-Leere wurde benannt nach den Astronomen Ryan Keenan, Amy Barger und Lennox Cowie.
14. Hercules-Corona Borealis
Sie ist eine kosmische Superstruktur: die Hercules-Corona Borealis Great Wall. Das vermutlich gigantischste Objekt des Universums setzt sich zusammen aus vielen Milliarden Galaxien. Und diese schier unzähligen Galaxien sind alle miteinander verflochten.
Die eigentlich schon unbegreifliche Größe der Hercules–Corona Borealis Great Wall: 10 Milliarden Lichtjahre. Anders veranschaulicht entspricht diese Größe mehr als 10 Prozent des Durchmessers unseres kompletten sichtbaren Universums. Außerdem wäre sie damit wohl auch die Struktur im All, die am massereichsten ist in ihrer Komplexität.
Allerdings ist die Existenz der Struktur bislang hypothetisch. Ihren Namen hat sie aufgrund ihrer Lage: Sie befindet sich zwischen den Sternbildern Herkules und Corona Borealis.
15. Universum versus Nervenzellen
Forscher haben sich mit dem fantasievollen Gedankenspiel beschäftigt, das Universum mit den Nervenzellen eines Lebewesens zu vergleichen. Denn wenn man die Bilder vergleicht, dann sind deutliche Ähnlichkeiten bei den jeweiligen Strukturen wahrzunehmen.
Auch bei den Nervenzellen existieren „Filiamente“. Und ebenso gibt es die dunklen Hohlräume dazwischen, die sogenannten „Voids“. Der Vergleich hat die wildesten Theorien auf den Plan gerufen – etwa, dass unser Weltall nur der winzige Ausschnitt von etwas noch viel Größerem ist.
Menschen, die gerne Science-Fiction-Filme sehen, kennen diese Gedankenspiele. Sehr originell dargestellt wird die nahezu unendliche Größe des Universums am Ende von „Men in Black“. Da dient der Umfang sämtlicher uns bekannter Galaxien lediglich als Murmel für ein Murmelspiel unter Außerirdischen.