Als Karla aufwacht, ist es draußen noch dunkel. Sie ist sehr aufgeregt, denn heute möchte sie herausfinden, wo das Universum endet. Sie geht zu ihrer kleinen Rakete und schaut in den Sternenhimmel. „Wenn ich immer weiterfliege, kommt irgendwann das Ende?“, fragt sie sich. Sie startet ihr Raumschiff „Sternenblitz“, programmiert ihren Bordcomputer, und beginnt ihre Reise.
Das Sonnensystem hat Karla bereits bei ihrer ersten Forschungsreise vermessen, aber da sie sich auf einer Forschungsreise befindet, stellt sie die Messinstrumente an, um sorgfältig alle Daten zu sammeln. Als sie schließlich am Rand des Sonnensystems ankommt, sieht sie die acht Planeten mit der Sonne in der Mitte in ihrer ganzen Schönheit. „Welch wundervolles Zuhause”, flüstert sie ehrfürchtig. „Wir müssen gut darauf aufpassen.”
Karla tippt gerade die Koordinaten ihres nächsten Ziels ein, als sie merkwürdige Signale auf dem Bordcomputer erkennt. Sie runzelt die Stirn. „So etwas habe ich noch nie gesehen”, wundert sie sich. Sie schaut aus dem Fenster, kann aber nichts Ungewöhnliches erkennen. Sie versucht die Richtung der Signale auszumachen. „Vielleicht stammen sie von der Erde oder der Sonne”, überlegt sie, aber ihr Bordcomputer gibt keinen Hinweis darauf.
Karla nimmt ihre Messgeräte zur Hand und versucht die Entfernung zwischen Erde und Sonne zu messen. Doch es sind so viele Nullen auf ihrer Anzeige, dass sie die Zahl gar nicht ablesen kann. Sie untersucht das Messgerät und stellt fest, dass die Einheit auf Kilometer eingestellt ist. Sie schreibt die Zahl vom Messgerät in ihr Notizbuch und sieht: Von der Erde bis zur Sonne sind es 150 000 000 Kilometer. „Das ist sehr weit, 150 Millionen Kilometer”, ruft sie.
Doch sie stellt fest, dass es auf ihrem Messgerät noch andere Einheiten gibt. Sie versucht verschiedene Einheiten und bei einer steht auf dem Gerät plötzlich eine 1. Karla staunt und schaut sich die Einheit genau an. Sie heißt Astronomische Einheit. Dann versteht sie: „Die Entfernung von der Erde bis zur Sonne beträgt also 1 Astronomische Einheit. Wunderbar.” Sie würde auch die Entfernungen der anderen Planeten mit dieser Einheit vermessen, ohne die vielen Nullen verwenden zu müssen.
Als Karla die Entfernung der anderen Planeten zur Sonne in Astronomischen Einheiten vermessen will – sie sieht gerade noch, dass bei Merkur 0,4 steht – erscheint wieder das seltsame Signal auf ihrem Bordcomputer. „Fremdes Signal erhalten”, tönt es. Karla schaut sich überrascht um, sieht aber wieder nichts. „Das Signal kommt vermutlich von weit weg”, denkt sie. Sie will unbedingt herausfinden, woher es genau kommt, vielleicht braucht jemand oder etwas ihre Hilfe. Sie misst noch schnell die Entfernung von Neptun zur Sonne mit 30 Astronomischen Einheiten und macht sich dann auf die Suche.
Es dauert aber noch eine ganze Weile, bis Karla endlich das Sonnensystem verlässt und in den interstellaren Raum eintritt. Karla ist nun 120 Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt. „Der Name ist so schön”, sagt Karla. „Interstellarer Raum, es ist der Raum zwischen den Sternen.” Von diesem interstellaren Raum aus kann Karla viele Sterne sehen, einige sind heiß und groß, andere klein und kühl. „Es gibt sogar Planetensysteme, genauso wie im Sonnensystem”, ruft Karla aufgeregt und presst ihre Nase an das Fenster der Rakete.
Karla befindet sich immer noch nah am Sonnensystem, in einem der Spiralarme unserer Galaxie, der Milchstraße. „Die Milchstraße hat so viele verschiedene Sterne”, staunt Karla. Sie darf aber nicht allzu lange aus dem Fenster schauen und die Sterne bestaunen, da so viele Sterne vor ihr auftauchen, dass sie sorgsam ihre Rakete navigieren muss. „Unbekanntes Signal”, tönt es plötzlich wieder aus dem Bordcomputer. „Was ist denn das?”, sagt Karla besorgt. „Hoffentlich ist niemand in Not.”
Doch bevor sie sich weiter um das Signal kümmern kann, muss sie erst die Sterne für ihre Forschung vermessen. Karla nimmt ihr Messgerät wieder zur Hand und misst die Entfernungen zwischen den Sternen. Der Stern, der unserer Sonne am nächsten ist, heißt alpha Centauri. Er ist 277 000 Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt. Karla überlegt, ob es nicht eine andere Einheit gibt, die die Entfernungen zwischen Sternen besser angeben kann, denn sie vermutet, dass es bald wieder sehr viele Nullen geben wird.
Und tatsächlich, die Zahlen werden schon bald sehr groß. Karla dreht an dem Knopf ihres Messinstruments. „Ich nehme besser Lichtjahre und nicht die Astronomischen Einheiten”, beschließt sie. Karla weiß, dass ein Lichtjahr die Entfernung ist, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Alpha Centauri befindet sich demnach 4,4 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Das Licht der Sonne brauchte also 4,4 Jahre, um alpha Centauri zu erreichen. Karla richtet ihr Messinstrument auf andere Sterne. „Vega ist 25 Lichtjahre entfernt, beta Pictoris 64 Lichtjahre”, staunt Karla, „und diese Sterne sind in der Nähe der Sonne.”
Nach ihren Messungen verlässt Karla den Spiralarm der Milchstraße und fliegt weiter vom Zentrum der Milchstraße weg. Von dieser Entfernung sieht sie, dass die Milchstraße eine Galaxie mit sehr vielen Sternen ist, die sich alle um das Zentrum der Milchstraße drehen. „Unbekanntes Signal”, tönt es wieder aus dem Bordcomputer. „Woher kommt dieses Signal?”, wundert sich Karla wieder.
Plötzlich gibt es einen Ruck in der Rakete und Karla muss sich am Bordcomputer festhalten, um nicht umzufallen. „Huch! Was ist das denn?”, ruft sie erschrocken. „Unbekanntes Signal”, die Ansagen des Bordcomputers kommen nun regelmäßig. Dann schießt wieder ein Ruck durch die Rakete und Karla muss sich wieder festhalten. Karla ist ganz verwirrt. „Hat das Ruckeln mit dem Signal zu tun?”, fragt sie, doch der Bordcomputer weiß es auch nicht.
Karla wartet ab. „Unbekanntes Signal”, ertönt es wieder und kurz darauf wackelt es wieder kräftig in der Rakete. Jetzt ist Karla sich sicher, dass das Signal und das Wackeln zusammengehören. „Der Ursprung des Signals muss ganz nah sein”, denkt sie und schnallt sich in ihrem Sitz an. „Es wird bestimmt wackelig.” Karla will dem Ursprung des Signals auf den Grund gehen und navigiert in dessen Richtung.
Karla ist nun außerhalb der Milchstraße, sie sieht von ihrer Position die wundervollen Spiralarme der Milchstraße. Bevor sie weiter in den intergalaktischen Raum fliegt, vermisst sie schnell die Milchstraße und staunt. Ihre Messinstrumente zeigen einen Durchmesser von 100 000 Lichtjahren an. Und in einem der Spiralarme befindet sich das Sonnensystem.
Karla fliegt schließlich weiter in den intergalaktischen Raum. Es ist kalt, dunkel und still. Karla sieht kaum noch Sterne. Ihre Treibstoffanzeige blinkt – sie muss Energie sparen. „Wie weit ist es noch bis zur nächsten Galaxie?“, wundert sie sich. „Ich brauche dringend Licht, um die Batterien aufzuladen.”
Das unbekannte Signal wird immer stärker, genauso wie das Wackeln des Raumschiffs. Doch Karla kann nirgendwo den Ursprung des Signals sehen. „Soll ich lieber umdrehen?”, denkt sie besorgt. „Ist es vielleicht gefährlich dem Signal näher zu kommen?”
Karla steuert auf ein zunächst kleines Licht zu, das aber schnell viel heller und größer wird. Bald erkennt Karla, dass es sich bei dem Licht um eine wundervolle Galaxie handelt, die Andromeda-Galaxie. Doch plötzlich erscheint ein sehr starkes Signal auf dem Bordcomputer und die Werte springen hoch. „Was ist das nur?“, ruft Karla besorgt.
„Es sieht aus wie… eine riesige Explosion!“ tönt ihr Bordcomputer. Karlas Rakete wird plötzlich weggeschleudert, gut, dass sie immer noch angeschnallt ist. Sie schaut aus dem Fenster und erkennt endlich, was passiert. „Es ist eine Supernova! Ein Stern ist gerade explodiert!”, ruft Karla aufgeregt. Sie misst das Licht und die Energie und entdeckt, dass das rätselhafte Signal genau aus der Richtung der Supernova kam. „Das war es also”, nickt sie zufrieden.
Und dann ist plötzlich alles still und ruhig. Die Rakete fliegt wieder auf einem stabilen Kurs. Karla atmet tief durch. Sie wartet eine ganze Weile, aber es kommt kein weiteres Signal und auch das Wackeln hat gestoppt. Sie analysiert die gemessenen Daten. Das Signal war kein Notruf, sondern ein Echo, ein Radiosignal, das die Supernova selbst ausgesendet hat. „Schau mal an. Das Universum spricht mit uns“, sagt Karla leise. „Wir müssen nur zuhören.“
Durch die Sterne im Andromedanebel laden die Batterien der Rakete langsam wieder auf und Karla kann bald sicher weiterfliegen. „Batterien voll geladen”, bestätigt der Bordcomputer. Doch bevor Karla weiterfliegt, will sie noch wissen, wie weit sie von der Milchstraße entfernt ist. „Die Andromedagalaxie ist die nächste Galaxie zur Milchstraße”, weiß Karla. Ihre Messinstrumente zeigen eine Entfernung von 2 500 000 Lichtjahren an. „Unglaublich”, sagt Karla, als sie die Messdaten in ihrem Computer speichert.
Karla fliegt zurück in den intergalaktischen Raum und staunt, denn wohin sie auch blickt, überall entdeckt sie Galaxien. Manche sind elliptisch, andere spiralförmig und wieder andere irregulär geformt. Je nach Perspektive sieht Karla eine Linie oder eine volle Spirale. „Faszinierend”, freut sie sich. Karla kann sich nicht ausmalen, wie viele Sterne es insgesamt in all diesen Galaxien gibt und schon gar nicht wie viele Planeten.
Karla staunt über all die Galaxien. Plötzlich wird ihr etwas bewusst: „Das, was ich hier sehe, ist das Universum”, flüstert sie andächtig. Das Universum! „Was gibt es alles im Universum?”, Karla nimmt ihre Messinstrumente. Die Entfernungen sind enorm, die Anzahl der Galaxien ist enorm, die Anzahl der Sterne in jeder Galaxie ist enorm. „So viele Nullen und die Messinstrumente stehen schon auf Lichtjahren”, staunt sie. Ihr Kopf rauscht. „Gut, dass ich heißen Tee eingepackt habe”, denkt sie.
Nach einer kleinen Pause will Karla noch eine letzte Sache wissen. „Wie groß ist eigentlich das ganze Universum?“, fragt sie laut und runzelt die Stirn. Sie richtet ihre Messinstrumente aus und tippt vorsichtig ein paar Befehle in den Bordcomputer. Die Anzeigen blinken, und überall leuchten Zahlen und Diagramme auf. Doch die Messung ist gar nicht so einfach. Das Universum dehnt sich ständig aus, und selbst das schnellste Licht braucht Milliarden Jahre, um von einem Ende zum anderen zu reisen. Immer wieder muss Karla ihre Geräte nachjustieren, weil sich die Daten verändern.
Schließlich piept der Computer und zeigt das Ergebnis an: 93 Milliarden Lichtjahre! Karla starrt auf den Bildschirm. „93… Milliarden… Lichtjahre? Das ist ja eine 93 mit neun Nullen!“ Sie lacht erstaunt. „Das ist einfach unvorstellbar! Wenn ich jetzt losfliegen würde, würde ich selbst mit Lichtgeschwindigkeit niemals das Ende erreichen.“ Sie schreibt alle Messdaten sorgfältig in ihren Computer und seufzt leise. „So riesig ist also das Zuhause aller Sterne, Planeten und Galaxien… und trotzdem kann ich es mit einem einzigen Blick bestaunen.“
Karla sieht auf die unzähligen Galaxien hinaus – jede voller Sterne, Planeten und Geheimnisse. „Das Universum ist so riesig“, denkt sie. „Aber das Schönste ist: Auch ich darf ein kleiner Teil davon sein.“ Mit diesem Gedanken steuert sie ihre Rakete zurück nach Hause zur Erde. Bevor sie nach diesem Abenteuer am Abend einschläft, schreibt sie in ihr Forscherbuch: „Große Abenteuer beginnen mit kleinen Fragen.“ Dann schließt sie die Augen – bereit für das nächste Abenteuer, das irgendwo zwischen den Sternen auf sie wartet.
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.