Als Karla aufwachte, war es draußen noch dunkel. Sie musste heute viel früher aufstehen als sonst, da ein weiter Weg vor ihr lag. Ihre Forschungsreise würde sie weit ins Universum hineinführen. Sie wollte verstehen, welche Objekte es im Universum gab, und gleichzeitig vermessen, wie weit die Objekte voneinander entfernt waren.
Karla packte ihren Rucksack, nahm eine sehr dicke Jacke mit und setzte ihre warme Mütze auf. Vermutlich würde es auf ihrer heutigen Reise sehr kalt werden. Sie untersuchte ihre Rakete sorgfältig, verstaute ihren Rucksack sicher in einem Schrank und drückte dann den großen, roten Knopf. Und schon schoss die Rakete in die Höhe. Karla winkte ihrem kleiner werdenden Haus noch einmal zu und konzentrierte sich dann auf die Aufgaben, die vor ihr lagen.
Das Sonnensystem hatte Karla bereits bei ihrer ersten Forschungsreise vermessen, aber sie schrieb die Fakten noch einmal in die Dokumente, damit sie vollständig waren. In der Mitte des Sonnensystems befand sich die Sonne, der einzige Stern im Sonnensystem. Es gab acht Planeten und viele kleine Objekte, die um die Sonnen kreisten, zusammen bildeten sie das Sonnensystem.
Karla musste nun noch vermessen, wie weit jeder Planet von der Sonne entfernt war. Sie nahm ihr Messgerät und stellte die Einheit auf Kilometer ein. Doch die Zahlen, die sie auf dem Messgerät lesen konnte, waren viel zu groß. Von der Erde bis zur Sonne waren es 150 000 000 Kilometer. Oh je, so viele Nullen, dachte Karla. Doch sie hatte noch mehr Einheiten auf ihrem Messgerät. Sie stellte es auf astronomische Einheiten und ihr Messgerät zeigte 1 an. Karla verstand, die Entfernung von der Erde bis zur Sonne beträgt eine astronomische Einheit. Sie würde auch die Entfernungen der anderen Planeten mit dieser Einheit vermessen.
Merkur war 0,4 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt, also war er näher an der Sonne als die Erde. Mars hatte eine Entfernung von 1.5 astronomische Einheiten von der Sonne, Saturn 9,5 und Neptun 30 astronomische Einheiten. Neptun war also 30 mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Karla staunte, jetzt verstand sie auch, dass es in der Nähe von Neptun immer so kalt war.
Karla steuerte ihre Rakete Richtung Neptun, dem äußersten Planeten, und stellte die Heizung in der Rakete an. Als sie Neptuns Bahn kreuzte, sah sie die kleinen Objekten im Kuipergürtel. Danach dauerte es eine ganze Weile, bis sie das Sonnensystem verließ und im interstellaren Raum war. Sie war jetzt 120 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt.
Karla fand den Namen, interstellarer Raum sehr schön, er bedeutete, dass es ein Raum zwischen den Sternen war. Von diesem interstellaren Raum aus, konnte sie andere Sterne sehen, einige waren heiß und groß, andere kleiner und kühler, es gab sehr viele Sterne. Karla entdeckt, dass es um einige dieser Sterne ein System aus Planeten gab, genauso wie im Sonnensystem. Karla bestaunte diese Systeme.
Sie nahm ihr Messgerät wieder zur Hand und maß die Entfernungen zwischen den Sternen. Der Stern, der unserer Sonne am nächsten war, war alpha Centauri. Er war 277 000 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt. Karla überlegte, ob es nicht eine andere Einheit gab, die die Entfernungen zwischen Sternen besser angeben konnte als astronomische Einheiten, denn sie vermutete, dass es bald wieder sehr viele Nullen geben würde.
Und tatsächlich, es war einfacher die Entfernung zwischen den Sternen in Lichtjahren zu messen. Karla wusste genau, was dies war. Ein Lichtjahr war die Entfernung die das Licht in einem Jahr zurücklegte. Alpha Centauri befand sich demnach 4,4 Lichtjahr von der Sonne entfernt. Das Licht der Sonne brauchte also 4,4 Jahre um alpha Centauri zu erreichen. Oder umgekehrt das Licht von alpha Centauri brauchte 4,4 Jahre um die Sonne zu erreichen. Karla richtete ihr Messinstrument auf andere Sterne, Vega war 25 Lichtjahre entfernt, beta Pictoris 64 Lichtjahre.
Karla flog weiter und erkannte, dass sich die Sonne und die Sterne, die sie gerade gesehen hatte, in der Milchstraße befanden.
Die Milchstraße war eine Galaxie mit sehr vielen Sternen, die sich alle um das Zentrum der Milchstraße drehten. Von der Erde aus sah die Milchstraße wie ein Band am Himmel aus, da man sie von der Seite betrachtete. Karla flog weiter ins Weltall hinein und bald konnte sie die Milchstraße von oben betrachten. Von hier aus sah die Milchstraße wie eine große Spirale aus und das Sonnensystem befand sind in einem Spiralarm der Milchstraße.
Karla schaute eine ganze Weile zu, wie sich die Sterne in der Milchstraße bewegten. Aber sie durfte nicht trödeln, denn ihre Reise war noch sehr lang.
Doch bevor sie weiter flog, wollte sie wissen, wie groß die Milchstraße war. Ihre Messinstrumente zeigten einen Durchmesser von 100 000 Lichtjahren an. Das Licht brauchte also 100 000 Jahre, um von einer Seite der Milchstraße zur anderen zu gelangen.
Karla konnte sich diese Entfernungen gar nicht vorstellen. Zum Glück konnte sie es mit eigenen Augen sehen.
Sie drehte die Rakete um und entfernte sich von der Milchstraße. Karla staunte, denn wohin sie auch blickte, überall konnte sie Galaxien entdecken. Manche waren elliptisch, andere spiralförmig und wieder andere irregulär geformt.
Je nach Perspektive sah Karla eine Linie oder eine volle Spirale, es war faszinierend. Karla konnte sich nicht ausmalen, wie viele Sterne es insgesamt in all diese Galaxien gab und schon gar nicht wie viele Planeten.
Karla wollte nun auch wissen, wie weit die nächste Galaxie von der Milchstraße entfernt war. Sie wusste, dass die Andromedagalaxie die nächste Galaxie war und sie staunte, denn ihre Messinstrumente zeigten eine Entfernung von 2 500 000 Lichtjahren zur Milchstraße an. Unglaublich, dachte Karla, als sie die Messdaten in ihrem Computer speicherte. Gut, dass sie diese Entfernung nicht in Kilometern aufschreiben musste. Wie viele Nullen das wohl wahren?
Dieser Raum, den Karla vor sich sah, war das Universum. Die Entfernungen waren enorm, die Anzahl von Galaxien war enorm, die Anzahl der Sterne in jeder Galaxie war enorm. Karlas Kopf rauschte. Gut dass sie heißen Tee eingepackt hatte, den brauchte sie jetzt.
Nach einer kleinen Pause, wollte Karla aber noch wissen, wie groß das Universum war. Aber es war sehr schwer, diese Messungen durchzuführen. Ein Durchmesser von 93 Milliarden Lichtjahren wurde ihr schließlich angezeigt, das ist eine 93 mit 9 Nullen. Das war einfach unvorstellbar.
Karla schrieb alle Messdaten in ihren Computer, bestaunte noch einmal den wundervollen Blick auf die vielen Galaxien und entschied sich dann, zur Erde zurück zu kehren. Sie hatte heute eine sehr interessante Reise gemacht und freute sich schon darauf, die unterschiedlichen Objekte bald genauer untersuchen zu dürfen.
Auf der Erde angekommen, stellte sie ihre Rakete in der Garage ab, und nach einem warmen Bad, kuschelte sie sich in ihr Bett und schlief schnell ein. Vielleicht würde sie schon bald zu einer Galaxie reisen und sie genauer untersuchen.
Erklärungen zu den Geschichten
für interessierte Kinder und Erwachsene
Einheiten von Entfernungen
Entfernungen im Universum können sehr schnell sehr groß werden. Einheiten wie Kilometer (km) hätten dann so viele Nullen, dass es kaum möglich wäre, diese Zahlen aufzuschreiben.
Daher werden Entfernungen in der Astronomie bzw. Astrophysik mit anderen Einheiten angegeben, zum Beispiel in astronomischen Einheiten (AE) oder Lichtjahren (Lj).
Eine astronomische Einheit ist die Strecke von der Erde zur Sonne, diese beträgt 150 Millionen km. Um Entfernungen innerhalb des Sonnensystems anzugeben, werden oft astronomische Einheiten benutzt.
Außerhalb des Sonnensystems wird die Einheit Lichtjahre benutzt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Ein Lichtjahr entspricht 9,5 Billionen km, das sind 9 500 000 000 000 km.
Seltener werden Entfernungen auch in Lichtsekunden oder Lichtstunden angegeben:
1 Lichtsekunde = 300 000 km
1 Lichtminute = 18 000 000 km
1 Lichtstunde = 1 100 000 000 km
1 Lichttag = 26 000 000 000 km
1 Lichtjahr = 9 500 000 000 000 km
Es gibt weitere Einheiten in der Astronomie, z.B. Parsec, wobei 1 Parsec = 3,26 Lichtjahre. Die Einheit Parsec unterscheidet sich in der Größe der Werte nicht sehr stark von Lichtjahren, und beschreibt eher eine Art, die Entfernung von Sternen zu bestimmen.
Galaxienklassen
Galaxien sind Ansammlungen von astronomischen Objekten, darunter Sternen, Planetensystemen, Staub und Gas.
Es gibt verschiedene Formen von Galaxien, die je nach Aussehen oder weiteren Eigenschaften in Gruppen eingeteilt werden.
In der Geschichte von Karla werden drei Gruppen von Galaxien genannt, doch tatsächlich gibt es mehr Gruppen bzw. Untergruppen.
Edwin Hubble unterschied vier Gruppen von Galaxien anhand ihrer Form:
Spiralgalaxien: bestehen aus einem Kern, einer Scheibe, Spiralarmen und einem Halo. Von der Seite betrachtet sehen diese Galaxien aus wie eine Linie. Eine Untergruppe von Spiralgalaxien sind Balkengalaxie, die einen Balken vom Zentrum aus bilden, an den sich die Spiralarme anhängen. Unsere Milchstraße ist eine Balkengalaxie.
Elliptische Galaxien: haben eine elliptische Form, wie der Name schon sagt. Die Sterne befinden sich in allen Richtungen um den Kern herum und bilden keine flache Scheibe, wie bei den Spiralgalaxien.
Irreguläre Galaxien: haben keine eindeutige Form und sind, wie der Name schon sagt, irregulär geformt.
Linsenförmige Galaxien: haben Eigenschaften von elliptischen und Spiralgalaxies. Diese Galaxien haben eine Scheibenform, bilden aber keine Spiralarme.
Da sich einige Galaxien nicht in diese vier Gruppen einteilen ließen, wurden schließlich weitere Gruppen gebildet:
Zwerggalaxien, wechselwirkende Galaxien, aktive Galaxien, Starburstgalaxien, ultradiffuse Galaxien.
Interessant sind z.B. wechselwirkende Galaxien, dabei handelt es sich um Galaxien, die durch die Kollision zweier oder mehrerer Galaxien gebildet werden. Ein schönes Beispiel für diese Galaxiengruppe ist die Antennen-Galaxie.
Die Größe und Masse von Galaxien variiert sehr stark, der Durchmesser einer Galaxie kann einige Hunderttausende Lichtjahre erreichen. Große Galaxien sind häufig Spiralgalaxien, während Zwerggalaxien eher irreguläre Formen annehmen.
Die Milchstraße ist eine Spiralgalaxie mit der Untergruppe Balkengalaxie. In der Milchstraße befinden sich etwa 250 Milliarden Sterne. Forscher nehmen an, dass es insgesamt eine Billionen Galaxien im Universum gibt.
Auf der Hubble Seite der NASA, kann man die Bilder der Deep Fields finden, mit dem Blick auf viele Galaxien.
Geschwindigkeiten
Ein Punkt, den ich noch ansprechen möchte, allerdings nicht in der Geschichte von Karla erwähnt habe, sind die Geschwindigkeiten, mit denen wir im Universum unterwegs sind.
Da wir uns im System befinden, bemerken wir nicht die Geschwindigkeit, mit der sich die Erde bewegt. Es fühlt sich eigentlich so an, als würde sich die Erde gar nicht bewegen, sonder wir nehmen eher an, dass alles, was wir von der Erde aus sehen, sich bewegt. Wir sagen auch, die Sonne geht auf oder unter, aber in Wirlichkeit dreht sich die Erde um sich selbst, wodurch die Sonne durch die Drehung aus unserer Sicht verschwindet.
Wenn wir zum Beispiel mit dem Auto fahren, können wir sehen, dass die Landschaft an uns vorbeilasst, aber in diesem System wissen, wir dass sich das Auto bewegt. Würden wir aber nicht die Möglichkeit haben, aus dem Fenster zu sehen und würde sich das Auto mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegen, wüssten wir nicht, wie dass sich das Auto bewegt. Dieses Gefühl ist im Zug oder im Flugzeug noch stärker. Genauso spüren wir auch die Geschwindigkeit der Erde nicht.
Ein Auto fährt auf der Autobahn mit etwa 130 km pro Stunde (km/h), ein ICE Zug erreicht bis zu 300 km/h und ein Flugzeug fliegt mit Geschwindigkeiten bis zu 1000 km/s.
Wenn wir in einem dieser Fahrzeuge sitzen und unsere Hände betrachten, können wir nicht sagen, ob und mit welchen Geschwindigkeit wir uns gerade bewegen.
Schauen wir uns jetzt einmal die unterschiedlichen Geschwindigkeiten im Universum an.
Die Erde dreht sich um sich selber. Auf der Erdoberflächen drehen wir uns mit einer Geschwindigkeit von etwa 1670 km/h am Äquator, in der Deutschland etwa mit 1000 km/h.
Die Erde dreht sich außerdem um die Sonne, eine Umrundung pro Jahr, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 107 000 km/h, das sind etwa 30 km in einer Sekunde.
Weiterhin bewegt sich das Sonnensystem in den Spiralarmen um das Zentrum der Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von 220 km pro Sekunde, etwa 800 000 km/h, und braucht für einen Umlaufen etwa 200 Millionen Jahre.
Außerdem bewegt sich die Milchstraße im Universum mit einer Geschwindigkeit von etwa 550 km pro Sekunde, das sind etwa 2 Millionen km pro Stunde.
Wir sind also ganz schön schnell unterwegs und bekommen davon gar nichts mit.