Die geheime Reise des kosmischen Staubs

Staub wird wieder zu Staub. Geburt und Tod, dann wieder Geburt. Woher du kommst, dorthin gehst du zurück. Erst Chaos, dann wieder Frieden.

Von Ost nach West hat jede Religion und jede Philosophie ihre eigene Sicht auf die Welt – ob Mensch, Gesellschaft oder das ganze Universum. In dieser Sicht kommt nichts aus dem Nichts, und nichts verschwindet für immer. Alles verändert sich nur in einem Kreislauf.

Der Mensch und alles Leben kommt von der Erde. Aber die Erde und das Sonnensystem wurden aus der Asche von Sternen gemacht, die vorher gestorben sind. Das Innere toter Sterne schleudert Material ins All. Dieses Material ist der Grundstoff für neue Sterne und Planeten. Es ist spannend zu denken: Vom Glas in deiner Hand bis zum kühlen Wasser darin – alles kommt von Staub und Molekülen, die vor Milliarden Jahren zwischen den Sternen wanderten.

Aber bevor die Menschen dieses wunderbare Kreislauf verstanden, gab es ein Rätsel, das viele Jahrhunderte dauerte – am Nachthimmel.

Eine Wolke aus Gas und Staub zwischen den Sternen, viele Lichtjahre lang, sieht aus wie eine Raupe. Bild: ESA/Hubble

"Das dunkle Loch" des Universums

Am Ende des 18. Jahrhunderts richtete der berühmte Astronom William Herschel sein Teleskop auf die Milchstraße. Er war erstaunt: Mitten im glitzernden Meer aus vielen Sternen gab es plötzlich eine schwarze, tiefe und leere Zone – als hätte jemand mit einem riesigen Radiergummi alle Sterne dort entfernt.

Herschel rief: "Hier ist wahrhaftig ein Loch im Himmel!" (Hier ist wirklich ein Loch am Himmel!) [1]. Ist das Universum kaputt? Oder gibt es "tote Zonen", wo keine Sterne entstehen können? Mehr als hundert Jahre dachten die Astronomen, diese "dunklen Löcher" wären leeres Nichts [2]. Erst am Anfang des 20. Jahrhunderts, mit besserer Fototechnik, machte der Astronom Edward Barnard eine wichtige Entdeckung. Er zeigte: Was die Menschen so lange getäuscht hat, ist nicht leer, sondern sehr dicht. Es ist Staub! [3] Riesige Wolken aus Staub und Gas im All blockieren und schlucken das ganze Licht der Sterne dahinter. Staub galt früher als "Störenfried", der den Astronomen die Sicht nahm. Aber mit der Spektroskopie begannen die Forscher zu messen, welche Farben der Staub verschluckt. So wurde der Staub zum Boten, der Informationen über Temperatur, Dichte und chemische Zusammensetzung ferner Regionen brachte [3].

Ein echtes Bild der Molekülwolke Barnard 68 (B68), aufgenommen mit dem VLT-Teleskop der Europäischen Südsternwarte ESO. Der dichte Staubnebel schluckt das Licht von tausenden Sternen dahinter. William Herschel hielt ihn für ein leeres Loch am Himmel. Bild: ESO

Die letzten Minuten eines Sterns

Woher kommt der kosmische Staub? Auf der Erde ist Staub: viele kleine Teilchen von Erde, Sand, Katzen- und Hundefell, Stofffasern oder Pollen, die der Wind hochweht. Im Weltall ist Staub die Überreste von alten Sternen, die gestorben sind.

Wenn ein Stern am Ende seines Lebens ist, wird er größer. Staub entsteht in den äußeren, kalten Gasschichten und wird durch starke Sternwinde oder durch heftige Supernova-Explosionen ins All geschleudert.

Nachdem der Sternenstaub ins Leere geschleudert wurde, treibt er nicht nur planlos herum. Er beginnt eine Reise, die Milliarden Jahre dauert – vom Chaos zur Ordnung, für einen neuen Kreislauf.

Zuerst sind Staub und Gas weit verteilt und bilden diffuse Wolken. Diese Wolken sind sehr dünn, wie ein feiner Nebel zwischen den Sternen. Das helle Licht der Nachbarsterne durchdringt die Wolke leicht und zerstört neue chemische Verbindungen. So existiert das Material nur als einzelne Atome. Das ist die erste "Station" des Staubs nach dem Tod des Muttersterns.

Aber das Universum bewegt sich immer. Weltraumwinde und Schwerkraft sammeln den dünnen Nebel und drücken ihn zusammen. Wenn der Staub dick genug ist, wird er selbst zu einem Schutzschild gegen äußere Einflüsse.

Die dicke Staubschicht blockiert schädliche Strahlen. Im Inneren entsteht ein sicheres, dunkles und kaltes Zuhause. In diesem ruhigen Raum finden die Atome zusammen und bilden komplexe Moleküle. Der dünne Nebel wird zu dichten, schwarzen Molekülwolken – das sind die geheimnisvollen dunklen Löcher, die die Astronomen jahrhundertelang verwirrten.

Im dunklen, kalten Herzen dieser Molekülwolken sammelt die Schwerkraft weiter Material an, bis zur Grenze. Wenn das Staub-Gas-Nest zusammenfällt, ...