Kriminologische Astrophysik
Kriminologie und Astrophysik
Die Kriminologie wird auf dem Planeten Erde betrieben. Obwohl unser Universum als solches rund 13 Milliarden Jahre alt ist, entstand der Planet Erde erst vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, also vor vergleichsweise kurzer Zeit. Bis der Planet Erde verglüht, dürften noch einmal 7,5 Milliarden Jahre ins Land gehen.
Allerdings rast die Erde innerhalb ihrer Galaxie (= Milchstraße) mit großer Geschwindigkeit (500 000 km/h) auf ihre große Nachbargalaxie zu (= Andromedanebel). Die nächste Mutprobe steht schon in zwei Milliarden Jahren an, wenn die beiden Galaxien kollidieren. Aus diesem Ereignis wird wahrscheinlich der Andromedanebel als Sieger hervorgehen. Die Milchstraße dürfte stark verbeult in der Nachbargalaxie aufgehen.
Die Kriminologie wird schon vorher (in 0,5 Milliarden Jahren) das Zeitliche segnen. Dann wird hitzebedingt weder pflanzliches noch tierisches oder menschliches Leben möglich sein. Tiere und Pflanzen gibt es übrigens auch erst seit 0,5 Milliarden Jahren. Für sie ist jetzt sozusagen Halbzeit.
Wann die Halbzeit speziell für die Menschen war oder sein wird, lässt sich daraus nicht ermitteln. Denn Menschen gibt es erst seit sehr kurzer Zeit. Allerdings ist Kriminologie ohne Menschen nach bisherigem Wissen weder möglich noch nötig. Und dass irgendwelche Menschen bis zum Hitzetod allen Lebens durchhalten können, ist unwahrscheinlich.
Irgendwann ist auch Schluß mit dem Andromedanebel
Nicht einmal Galaxien leben ewig. In grossen Galaxienhaufen finden sich veritable Friedhöfe von ausgebrannten Welteninseln.
- Tritt man im kosmischen Massstab gedanklich einen Schritt zurück, so verliert sich unsere Sonne schnell inmitten der 10 Milliarden Sterne, die mit ihr zusammen den gewaltigen Spiralnebel der Milchstrasse ausmachen. Einen weiteren Schritt zurück, und die Milchstrasse selbst verschwindet unter den Milliarden von anderen Galaxien, die unseren Teil des Universums bevölkern – Inseln des Lichts aus unzähligen Sternen im sonst dunklen All. So zeitlos dieser Kosmos aus Menschensicht auch scheinen mag: Die Ära der Galaxienentstehung hat ihren Höhepunkt bereits überschritten; immer mehr Galaxien sterben (Weinmann 2012).
Zweiklassengesellschaft
Die einen sind majestätisch mit ihren blau-weißen Spiralarmen. Sie sind gesund. Wie unsere Milchstraße. Die anderen sind rot und tot.
Weinmann erklärt:
- Um die Bedeutung dieser Dichotomie zu verstehen, bedarf es eines Exkurses ins Leben und Sterben der Sterne, die eine Galaxie ausmachen. Sterne werden aus interstellaren Gaswolken geboren, die sich unter ihrer Schwerkraft verdichten. Die massiveren Sterne leuchten grell und blauweiss, brennen aber schon nach kurzer Zeit aus. Die Leichtgewichte unter den Sternen gehen hingegen sparsamer mit ihrem Brennstoff um und können so ihr verhältnismässig schwaches, rotes Glühen über viele Milliarden Jahre aufrechterhalten. In aktiven, «gesunden» Galaxien werden laufend neue Sterne gebildet, mit denen die alten, ausgebrannten Sterne ersetzt werden. Darum erscheinen diese Galaxien insgesamt bläulich – die jüngste Generation von massiven Sternen überstrahlt die schwächere Mehrheit der älteren Sterne. In den roten Galaxien ist der Prozess der Sternentstehung hingegen zum Erliegen gekommen. Ihr Licht ist von roten, alten Sternen dominiert. Solch eine Galaxie ist tot, im Fachjargon «red and dead». Hubbles Klassifikation von Galaxien ist also eine Unterscheidung zwischen «lebendigen» und «toten» Galaxien. - In unserem modernen Verständnis erscheinen «lebendige» Galaxien wie atmende Wesen. Neues Gas strömt aus dem intergalaktischen Raum in die Galaxie hinein, ballt sich zu hoher Dichte zusammen und formt neue Sterne. Alte Sterne sterben und geben verbrauchtes Gas ab, das ebenfalls wieder zu neuen Sternen wird. Der Nettoeffekt ist Wachstum: Unsere Milchstrasse wächst zum Beispiel pro Jahr etwa um die Masse eines Sterns. Ein typisches Beispiel einer toten Galaxie ist hingegen die gewaltige elliptische Galaxie M87 im Zentrum des nahen Virgo-Galaxienhaufens. Sie besteht ausschliesslich aus alten Sternen; da es sehr leicht ist, helle und neue Sterne zu sehen, können wir so gut wie ausschliessen, dass sie in der letzten Milliarde Jahre neue Sterne hervorgebracht hat. Die Galaxie enthält auch kein Gas; es scheint, als sei ihr die Luft zum Atmen ausgegangen. - Wieso Galaxien sterben, ist eines der grossen Rätsel der Galaxienforschung. Denn eigentlich gibt es keinen Grund, warum die lebensnotwendige Gaszufuhr unterbunden werden sollte. Laut der Theorie der Galaxienentstehung sollte die Schwerkraft beständig neues Gas aus dem intergalaktischen Raum in M87 hineinströmen lassen. Dies ist ganz einfach ein Nebeneffekt des Wachstums von Strukturen im Universum, das vom heutigen, sehr gut getesteten kosmologischen Modell vorausgesagt wird. Dieses neu hereinströmende Gas müsste in der Galaxie Sterne formen. Wieso geschieht das in M87 nicht mehr? - Fortschritt in dieser Frage kommt hauptsächlich von zwei Quellen: Die erste sind moderne Durchmusterungen des Himmels wie der Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Mit einem bescheidenen 2,5-Meter-Teleskop haben Astronomen in den vergangenen Jahren Millionen von Galaxien katalogisiert. Damit ist der SDSS zu einer der wichtigsten Unternehmungen in der extragalaktischen Astronomie der letzten Jahre geworden. - Die zweite wichtige Quelle ist die Weiterentwicklung der sogenannten Spektralanalyse. Galaxien sind am Himmel auch mit den modernsten Teleskopen nicht in ihre einzelnen Sterne auflösbar, dafür sind sie alle zu weit entfernt und enthalten zu viele Sterne. Aus dem Spektrum einer Galaxie – also aus der Verteilung ihres Lichts über einen breiten Wellenlängenbereich – lassen sich jedoch ihre Masse, ihr Alter und ihre chemische Zusammensetzung abschätzen. Das ist so wichtig, weil die Leuchtkraft und Farbe allein wenig über die wahren physikalischen Eigenschaften der Galaxien aussagt. Eine Galaxie könnte beispielsweise rot sein, weil sie viel intergalaktischen Staub enthält oder eben weil sie alt und tot ist. -Die Anwendung der Spektralanalyse auf den Sloan Digital Sky Survey hat es in den letzten Jahren möglich gemacht, physikalische Eigenschaften von Millionen von Galaxien miteinander zu vergleichen und herauszufinden, was die toten Galaxien miteinander gemeinsam haben. Dabei haben sich zwei wichtige Erkenntnisse herauskristallisiert.
- Die tödlichste aller Galaxieneigenschaften ist offenbar ihre Masse. Wenn man die Masse einer Galaxie kennt, kann man sehr gut voraussagen, wie wahrscheinlich es ist, dass sie bereits tot ist. Die massereichsten Galaxien sind grundsätzlich alle tot. Interessanterweise bedeutet das auch, dass es für Galaxien ein Masselimit gibt: Sie werden bei weitem nicht so gross, wie sie könnten, sondern hören spätestens bei einer Masse von ungefähr hundert Mal der Masse der Milchstrasse auf zu wachsen. Schon bei der Masse der Milchstrasse fängt das Sterben langsam an; vielleicht eine von zehn Galaxien ihrer Grösse enthält bereits keine jungen Sterne mehr. Auch unsere Milchstrasse ist laut neusten Erkenntnissen vermutlich schon dabei, langsam ihre Sternentstehungsrate herunterzufahren. Starkes Übergewicht scheint nicht nur für Menschen ungesund zu sein. Der SDSS bestätigte auch eine jahrzehntealte Vermutung über das Sterben von Galaxien, nämlich dass Galaxien von ihrer Umwelt beeinflusst werden. Auch leichte Galaxien können sterben, wenn sie sich in dichten Regionen des Universums aufhalten, zum Beispiel wenn sie in einem Galaxienhaufen mit hoher Geschwindigkeit um eine zentrale massive Galaxie herumfliegen. Der nahe Virgo-Haufen enthält viele dieser kleineren Galaxien, die einen vorzeitigen Tod gestorben sind. Dies könnte man als frühen Tod durch extremen Stress umschreiben. In der extragalaktischen Astronomie gibt es viele blumige Begriffe, um diesen Stress, dem kleine Galaxien in Galaxienhaufen ausgesetzt sind, zu beschreiben. Sie werden erwürgt, erstickt, kannibalisiert oder auch einfach belästigt. Es scheint fast ein Überangebot an Effekten zu geben, die diese Galaxien stören könnten; ihr Gasreservoir, aus dem sich neue Sterne formen könnten, wird vom heissen Gas im Galaxienhaufen weggeblasen oder verdampft, oder es wird von Gezeiteneffekten entfernt. In Galaxienhaufen sollten diese Effekte besonders effizient sein, da sich die Galaxien aufgrund der hohen Schwerkraft sehr schnell bewegen.
- Aber kommen wir zurück zu den Titanen unter den Galaxien. Was bringt sie um? Die Schwarzen Löcher, lautet heute der Tenor an den meisten Fachkongressen zum Thema. Werden Galaxien von innen, durch die extremen Kräfte in Verbindung mit ihrem supermassiven Schwarzen Loch, von der lebenswichtigen Gaszufuhr abgeschnitten? - Nach heutigen Erkenntnissen hat jede Galaxie ein supermassives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum: ihr verborgenes tödliches Herz. Auch die Milchstrasse hat ein solches Schwarzes Loch, mit einer Masse von Millionen Sonnenmassen. Kein Stern, der dem Schwarzen Loch zu nahe kommt, kann entkommen: Er wird von den extremen Kräften zerrissen. Gas, das in Richtung eines Schwarzen Lochs strömt, erlebt ebenfalls extreme Kräfte und Schocks, die es enorm erhitzen und es im Röntgen- und Radiobereich leuchten lassen. Kann es sein, dass diese hochenergetischen Prozesse im Umfeld von Schwarzen Löchern die Gaszufuhr der massiven Galaxien zerstören? Rein quantitativ gesehen scheint die Idee aufzugehen. Berechnungen zeigen, dass die Schwarzen Löcher im Idealfall durchaus genug Energie freisetzen könnten, um alles neu hereinströmende Gas so weit zu erhitzen, dass keine neuen Sterne mehr entstehen können – aber eben nur im Idealfall. - Während das Szenario «Tod durch Schwarzes Loch» in den letzten Jahren unter Astronomen enorm populär geworden ist, gibt es auch viele kritische Stimmen. Wieso kehrt das herausgeschleuderte Gas nicht zurück? Wie ist es möglich, dass die Sternentstehung so vollkommen aufhört, dass in toten Galaxien nicht einmal das Gas von sterbenden alten Sternen zu neuen Sternen wird? Wie gut können diese Energien, die um das Schwarze Loch entstehen sollten, mit dem einfliessenden neuen Gas wechselwirken? Und schliesslich ist es unklar, wieso dieser Effekt offenbar nur für massive Galaxien eine so dramatische Wirkung haben sollte. Auch kleinere Galaxien, wie die Milchstrasse, enthalten schliesslich Schwarze Löcher und scheinen davon für den Moment noch nicht merklich gestört zu sein. -Es gibt noch viele offene Fragen um das Sterben von Galaxien, und es ist unklar, ob wir uns bereits der richtigen Erklärung annähern oder ob wir uns vollkommen irren. Natürlich dürfen wir auch nicht vergessen, dass das Universum als Ganzes noch weitaus grössere Rätsel enthält: Wir können den Hauptteil der Materie im Universum, die dunkle Materie, nicht sehen, und wir wissen immer noch nicht, woraus sie überhaupt besteht. Auch der Hauptteil der «normalen» intergalaktischen Materie ist für uns nicht sichtbar. Es ist deshalb gut möglich, dass Effekte in diesem unsichtbaren Teil des Universums einen Einfluss auf das Sterben von massereichen Galaxien haben.
Eigentlich heißt der Begriff "Astrologische Kriminalphysik"
Hierher gehört womöglich die Geschichte des Emigranten Louis de Wohl (geboren in Berlin als Ludwig de Wohl), der Drehbücher und Roman schrieb und 1935 nach Großbritannien auswanderte, wo er sich u.a. als ungarischer Adliger ausgab, der aber erst wirklich bekannt wurde, als er sich den Briten im Zweiten Weltkrieg als "neuer Nostradamus" vorstellte und daraufhin bis zum Kriegsende vom Geheimdienst bezahlt wurde. Das hing damit zusammen, dass De Wohl sich rühmte, die Arbeit von Hitlers Astrologen (insbesondere des Schweizers Karl Ernst Krafft) so genau zu kennen, dass er voraussagen könne, was Hitlers Astrologen ihm sagten und wie sich Hitler entscheiden werde. Tatsächlich wurde er 1941 von den Briten in die USA geschickt, um dort mit astrologischen Voraussagen über den kommenden Niedergang Hitlers für den Kriegseintritt Amerikas zu werben. Nach 1945 behauptete er u.a. in seinem Buch "Die Sterne des Kriegs und des Friedens", er habe über vier Jahre den "astrologischen Krieg gegen Hitler" geleitet. "Jedes Mittel sei im Krieg gegen Hitler recht, verkündete der Journalist Sefton Delmer, der als Leiter der Fremdsprachenpropaganda die Dienste de Wohls in Anspruch nahm, um die deutsche Bevölkerung mit astrologischen Unheilsprophetien unsicher zu machen. Für den Krieg braucht jedes Jahrhundert seine Orakel, seine Auguren" (Thomas 2008).
Holmes Astrophysik
Holmes Methode Ich war nach langer Zeit wieder einmal in der Bakerstreet, da mir meine Praxis seit Wochen keine Zeit mehr gelassen hatte, meinen alten Freund Holmes zu besuchen. Ich vermißte Holmes scharfsinnigen Schlußfolgerungen, mit denen er mich immer so überraschte. Schon seit geraumer Zeit hatte sich kein Ratsuchender mehr in die Bakerstreet begeben, um von den Fähigkeiten meines einzigartigen Freundes aus einer unangenehmen Situation befreit zu werden. Holmes hatte die Fähigkeit sich völlig zu entspannen, ja förmlich zu erschlaffen, wenn sein herausragender Geist nicht gefordert wurde. Doch ergab sich in einem Moment ein neues Rätsel, erwachte diese unglaubliche Fähigkeit in ihm.
Ich laß gerade in der Times, die ich mir heute Morgen auf dem Weg in die Bakerstreet gekauft hatte , als Holmes plötzlich die Violine beiseite legte und mich fragte:
"Warum, guter Watson, erzählst Du mir nicht, welches Buch Du in der Bibliothek gelesen hast. Es scheint Deine Gedanken ja außerordentlich zu fesseln. Ich hatte leider noch keine Zeit mich mit der Wärmelehre zu beschäftigen und würde das gerne nachholen."
"Aber Holmes, wie kannst Du wissen woran ich gerade denke? Schon oft hast Du mich von Deiner herausragenden Beobachtungsgabe überzeugt, aber selbst Du kannst nicht meine Gedanken beobachten!", rief ich verblüfft aus.
Holmes lächelte und erklärte:"Nein, Watson, ich kann nicht Deine Gedanken lesen. Aber doch kann ich aufgrund der Dinge, die ich sehe Rückschlüsse darauf ziehen. Es ist offensichtlich, daß Du heute in der Bibliothek warst. Das dachte ich mir schon als ich Du heute zur Tür herein kamst. Dein Dienstmädchen ist eine sehr sorgfälltige Person. Niemals würde sie Dich mit Lehmrändern an den Schuhen aus dem Haus gehen lassen. Da es heute morgen geregnet hat und der Lehm an Deinen Schuhen noch nicht angetrocknet war, sollte man annehmen, daß Du Dich heute auf Deinem Weg hierher vor dem Schauer in Sicherheit bringen wolltest, und dafür die Bibliothek benutzt hast, an der Dich Dein morgentlicher Spaziergang vorbeiführt.. Sie wird ja bekanntlich restauriert und daher sind auch die Pflastersteine vor dem Eingang entfernt worden. Außerdem bist später als vereinbart hier angekommen, was vermuten läßt, daß Du dort aufgehalten wurdest."
"Genauso ist es gewesen", sagte ich.
"Nun, sehe ich, wie Du die Hände fortwährend zum Kamin streckst. Aber offensichtlich nicht, um sie Dir zu wärmen, da Du nicht die Nähe zum Feuer suchst, sondern eher alle Abstände zum Feuer 'untersuchst'. Du scheinst ein eher wissenschaftliches Interesse zu verfolgen."
"Bei Gott, das ist wahr!" antwortete ich, verblüfft mit welcher Leichtigkeit Holmes auf meine Gedanken geschlossen hatte."Es ist nämlich so:", fügte ich hinzu," Es wurde kürzlich entdeckt, daß die gesamte Wärmeabstrahlung eines Körpers proportional zur vierten Potenz seiner Absoluten Temperatur ist."
"Was bedeutet absolute Temperatur?", fragte mein Freund.
"Man hat herausgefunden, daß es eine tiefste Temperatur gibt: -273°C. Diese bezeichnet man auch als 0 K (Kelvin). Eine Temperaturdifferenz von 1K entspricht einer Temperaturdifferenz von 1°C." Ich fuhr mit der Erklärung nicht weiter fort, da sich Holmes abgewandt hatte, zum Fenster gegangen war, und mit ausgestrecktem Arm und abgespreizten Finger, die nun hervorkommende Sonne anvisierte.
Plötzlich schaute er zu mir und stellte fest:"Wenn das so ist, lieber Watson, herrscht auf der Oberfläche der Sonne eine Temperatur von ungefähr 6000°C."
"Ich wußte ja, daß Du Dich intensiv mit der Chemie und Mineralogie beschäftigst, aber ich habe nie bemerkt, daß Du Dich mit Astrophysik beschäftigt hast. Nun sehe ich jedoch, daß Du ein wahrhaftiger Experte auf diesem Gebiet der Wissenschaft bist."
"Nein, Da irrst Du. Ich verstehe nichts von Astrophysik. Ich weiß nicht einmal wie weit die Sonne von der Erde entfernt ist. Allein die Anwendung der wissenschaftlichen Methode brachte mich zu diesem Ergebnis."
Beeindruckt von Holme's Fähigkeiten, bat ich ihn um eine Erklärung seiner Schlußfolgerung:"Obwohl ich Dich schon oft bei der Anwendung dieser Methode betrachtet habe, ist es mir doch rätselhaft, wie sie Dir zu einem solch phantastischen Schluß verholfen hat."
"Diese Folgerung ist offensichtlich. Mein Arm ist ungefähr 65 cm lang und mein Daumen ungefähr 2.5 cm breit. Er bedeckt die Sonne ungefähr 4-5 mal, wenn ich meinen Arm ausstrecke. Nach dem Strahlensatz ist die Entfernung zwischen der Sonne und der Erde also 100 bis 120 mal so groß wie der Durchmesser der Sonne. Die Strahlung hat sich also, wenn sie auf der Erde ankommt, auf weniger als ein zehntausentstel abgeschwächt. Betrachtet man nun das die Temperatur der vierten Wurzel der effektiven Abtrahlungintensitäten proportional ist, die sich umgekehrt biproportional zum Abstand verringern, gelangt man zu einem Wert von ca 14/1. Natürlich habe ich ein Strahlungsgleichgewicht angenommen, daß sich zweifellos im Laufe der Zeit eingestellt hat. Nun erhält man eine Temperatur von 14 mal 293°C gleich 4100°C , wenn wir von 20°C Temperatur auf der Erdoberfläche ausgehen. Beachtet man nun, daß Die Erde nur mit Ihrem Querschnitt absorbiert aber mit der Oberfläche abstrahlt, erhält man einen Faktor von 1.4, welcher dem Verhältnis Oberfläche zu Querschnitt entspricht. Also ergibt sich letztlich eine Oberflächentemperatur von 1.4 mal 4100°C, was ungefähr 6000°C entspricht.
Du siehst, mein lieber Watson, oft erhält man überraschende Ergebnisse aus einfachen Folgerungen."
Normalerweise, berichte ich nur über die Kriminalfälle meines Freundes Holmes. Aber ich bin der Meinung, daß auch diese weniger kriminologische, sondern eher naturwissenschaftliche Seite von Holmes Erwähnung finden sollte. Die von diesem wahrscheinlich größten Kriminalisten angewandte Methode der Deduktion, liefert Einblicke in nahezu alle Bereiche des Lebens und Holmes wußte das.
Literatur
- Thomas, Gina (2008) Lügensterne. FAZ 05.03.08: 35.