Galaktisches Jahr: Alle 200 Millionen Jahre verändert sich die Erde

Dartellung galaktisches Jahr

Unsere Existenz hat etwas mit der Bewegung des Sonnensystems durch die Galaxis zu tun. Forscher fanden heraus, dass es einen galaktischen Rhythmus von 200 Millionen Jahren gibt, der alles auf unserem Planeten beeinflusst. 

Trauriger Fakt: Ihr habt erst in einigen Millionen Jahren wieder Geburtstag. Zumindest wenn man als Referenzwert ein galaktisches Jahr nimmt. Denn das dauert 225 Millionen Erdenjahre. Aber was ist ein galaktisches Jahr überhaupt und wofür muss man in so langen Zeitskalen messen? 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Unsere Erde ist ziemlich sportlich. Sie dreht sich um sich selbst, sie rotiert um die Sonne und als Teil des Sonnensystems bewegt sie sich um das Zentrum unserer Galaxis, der Milchstraße. Diese Bewegung unseres Sonnensystems ist vielen völlig unbekannt, dabei rasen wir gerade in diesem Moment durch die Milchstraße und zwar mit einer Geschwindigkeit von 900.000 Kilometer pro Stunde. Als Ihr heute morgen aufgewacht seid, wart Ihr an einer anderen Stelle im Weltraum, Millionen von Kilometern entfernt. 

Wie lange dauert ein galaktisches Jahr?

Eine Umrundung unseres Sonnensystems um das galaktische Zentrum dauert 225 Millionen Jahre und wird als ein galaktisches Jahr bezeichnet. Und irgendwie liegt der Gedanke nahe, dass dieses galaktische Jahr erhebliche Auswirkungen auf die Erde haben könnte. Wir reden hier über gewaltige Zeiträume, am Anfang dieses galaktischen Jahrs, existierten noch Dinosaurier auf der Erde. Und es gibt viele Forscher, die es für möglich halten, dass auch das Klima auf der Erde und geologische und tektonische Prozesse durch das galaktische Jahr, durch unsere Bewegung durch die Milchstraße, beeinflusst werden. 

Nun hat man Beweise dafür gefunden, dass wir sogar unsere Existenz dieser galaktischen Bewegung verdanken, so unglaublich das auch klingt. Dazu etwas Poesie: „Um die Welt in einem Sandkorn zu sehn / und den Himmel in einer wilden Blume, / halte die Unendlichkeit auf deiner flachen Hand / und die Stunde rückt in die Ewigkeit.“ Das ist aus einem Gedicht von William Blake und es beschreibt sehr schön, was Geologen tun. Sie betrachten ein Sandkorn oder einen Stein und schließen von dessen Beschaffenheit auf den Aufbau der gesamten Erde zurück. Sie sehen die Welt in einem Sandkorn. Und genau das haben Forscher von der australischen Curtin University nun auf die Spitze getrieben und vom Aufbau des irdischen Gesteins auf galaktische Vorgänge geschlossen. Sie haben nicht nur die Welt, sondern eine ganze Galaxie in einem Sandkorn gesehen. Der die Forschungsarbeit führende Professor Chris Kirkland sagt: “Wir beobachten die Zusammensetzung von Mineralkörnern, die kleiner sind als die Breite eines menschlichen Haares. Dann extrapolieren wir die chemischen Prozesse, […] um sie mit dem Platz der Erde in der galaktischen Umgebung in Verbindung zu bringen.”

Informationen im Krustengestein der Erde

Was haben die Forscher gemacht? Sie haben Gestein der Erdkruste untersucht und eine Art geologische Zeitleiste aus den Informationen erstellt, die sie aus dem Gestein herauslesen können. Denn in Krustengestein ist beispielsweise Uran gebunden, das aufgrund seines radioaktiven Zerfallsprozess eine perfekte Chronik erschafft, die Geologen interpretieren können. Anders gesagt: Sie haben eine Zeitleiste der Erdkrustenproduktion ermittelt. Wann ist die Erdkruste in welchem Zeitraum entstanden beziehungsweise wann gab es die größten Transformationsprozesse? Sie fanden heraus, dass es einen ungefähren 200-Millionen-Jahre-Rhythmus für die Krustenbildung auf der frühen Erde gab. Vor Milliarden Jahren, als unsere Erde ganz jung war, hat die Erdkruste alle 200 Millionen Jahre wichtige Entwicklungsschritte durchlaufen. 200 Millionen Jahre – passt ja ziemlich gut zum galaktischen Jahr von 225 Millionen Jahren, oder? Und es passt noch besser zu einer Teilbewegung innerhalb des galaktisches Jahres. 

Karte der Milchstraße
Kartographie unserer Milchstraße

Dafür reisen wir mal fix von der Erdkruste weit hinaus zu den Spiralarmen unserer Galaxis. Wenn das Sonnensystem um das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis düst, bleibt es dabei nicht immer exakt an derselben Stelle innerhalb der Milchstraße. Die Bewegung des Sonnensystems unterscheidet sich ganz leicht von der Bewegung der Spiralarme. Die Spiralarme und das Sonnensystem kreisen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten um das Zentrum der Galaxie. Diese Differenz in der Geschwindigkeit führt dazu, dass unser Sonnensystem in die Arme der Galaxie hinein- und wieder heraussurft. Im Laufe dieser langen Zeitspanne ist das Sonnensystem mal mitten innerhalb eines Spiralarms und mal etwas in den Außenbereichen. Und zwischen dem Ein- und Austritt unseres Sonnensystems in einen Spiralarm der Milchstraße liegen – drei mal dürft Ihr raten – 200 Millionen Jahre. 

Noch mehr Wissen über die Milchstraße gefällig?

Dann hol dir jetzt dieses Buch von Astro-Tim nach Hause!

Oortsche Wolke und die Erdkruste

Das passt also alles perfekt zusammen. Stellt sich jetzt nur noch die Frage, inwiefern denn dieses Spiralarmsurfen unseres Sonnensystems die Bildung der Erdkruste bestimmt haben könnte. Und da kommt ein weiterer Begriff ins Spiel: Oortsche Wolke. Was ist das schon wieder? Das ist ein weit entfernter Bereich, der die letzte Grenze des Sonnensystems darstellt. Hier ist die Schwerkraft der Sonne gerade noch stark genug, um Objekte wie Kometen und Staubteilchen in ihrem Bann zu halten. Die Oortsche Wolke ist bislang noch nicht sicher nachgewiesen, aber das liegt nur daran, dass unsere technischen Mittel noch zu schlecht sind, um sie zu sehen. Aber die Gesetze der Physik gebieten, dass es sie geben muss – denn, an einem bestimmten Punkt muss die Grenze liegen, an der die Schwerkraft der Sonne langsam die Überhand verliert und die Schwerkraft anderer Sterne innerhalb der Galaxis stärker wird. Und genau dort bildet sich eben eine schalenartige Hülle um das Sonnensystem. Man nimmt an, dass die Oortsche Wolke gigantische Ausmaße hat, sie könnte über anderthalb Lichtjahre groß sein. Anders gesagt: Selbst mit Lichtgeschwindigkeit bräuchtet Ihr noch anderthalb Jahre, um das Ende der Oortschen Wolke zu erreichen. Bis also beispielsweise die Voyager-Sonden die Oortsche Wolke erreichen, wird noch sehr viel Zeit vergehen. Kaum vorstellbar was sich in diesen noch unbekannten Bereichen des Sonnensystems verbergen mag. 

Wenn das Sonnensystem in einen Spiralarm hinein surft, wird durch die Wechselwirkung zwischen den Sternen und der instellaren Materie des Spiralarms und der Oortschen Wolke Material aus der Wolke herausgelöst und Richtung inneres Sonnensystem geschleudert. Ein Teil dieses Materials, also Kometen und Asteroiden, hat in der Vergangenheit offensichtlich die Erde getroffen. Objekte, die so einen langen Anfahrtsweg Richtung Erde haben, schlagen mit einer immensen Geschwindigkeit auf unserem Planeten ein. Das Forscherteam denkt, dass die regelmäßigen Spuren, die sie im Krustengestein festgestellt haben, genau durch diese hochenergetischen Einschläge aus der Oortschen Wolke produziert wurden, die durch die Bewegung unserer Erde im Rahmen des galaktischen Jahres getriggert wurden. Wahnsinn, oder? Irgendwie unglaublich, dass unser Alltag letztlich von diesen für uns unfassbaren langwierigen galaktischen Prozessen geprägt ist. Denn wenn die Erdkruste niemals so entstanden wäre, wie sie nun mal entstanden ist, dann gäbe es uns gar nicht oder zumindest nicht in dieser Form. 

Asteroid schlägt auf Erde im Meer ein
Gewaltig: ein Asteroidenaufschlag auf der Erde

Professor Kirkland drückt es sehr schön aus: “Es ist beeindruckend, in den Himmel zu schauen und die Sterne zu sehen, und dann zu den Füßen hinunterzuschauen und das Gestein zu spüren – all das ist durch einen in der Tat großartigen Rhythmus verbunden.” Und einige von euch sind bestimmt auf denselben Gedanken gekommen: Könnte es dann nicht auch sogar sein, dass nicht nur die Erdkruste wegen dieser Prozesse entstanden ist, sondern, dass vielleicht sogar das Leben so auf die Erde kam? Ein Komet von weit weg, vielleicht sogar aus einem ganz anderen Bereich des galaktischen Spiralarms, könnte durch diesen Rhytmus Richtung Erde geschleudert worden sein. Auf diesem Komet befanden sich vielleicht organische Materialien, oder zumindest präorganische Dinge wie Aminosäuren, das Ding ist auf der Erde eingeschlagen und durch diese glückliche Verkettung der Ereignisse lest ihr jetzt diesen Beitrag. Der galaktische Rhytmus ist also eine perfekt passende Ergänzung der Panspermie-Theorie, also der Idee, dass das Leben auf der Erde irgendwie aus dem Kosmos kam.

Ihr wollt mehr über dieses Thema erfahren? Dann schaut direkt mal in das Video von Astro-Tim rein:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

Impressum und Datenschutz

HD1: Die mysteriöseste Galaxie aller Zeiten

HD1: Die am weitesten entfernte Galaxie

Die Galaxie HD1 macht Forscher sprachlos. Denn sie dürfte eigentlich gar nicht existieren. Müssen wir vielleicht die komplette Geschichte des Kosmos inklusive Urknall über den Haufen werfen? 

Wir alle sind Zeitreisende. Jeder Blick in den Kosmos ist ein Blick zurück in der Zeit. Wir sehen andere Himmelskörper so, wie sie aussahen, als das Licht sich auf den Weg gemacht hat. Den Jupiter seht Ihr im Durchschnitt so, wie er vor 43 Minuten aussah. Die Sonne, wie sie vor rund acht Minuten aussah. So lange braucht das Licht zu uns. 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Dieser Blick in der Zeit zurück wird bei anderen Galaxien noch beeindruckender. Selbst unsere Nachbargalaxie, Andromeda, also die Galaxie, die am nächsten an unserer Milchstraße dran ist, ist stolze 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Falls Ihr Astrofotografie betreibt, habt Ihr die Andromeda-Galaxie sicherlich schon mal vor die Linse bekommen. Ich finde den Gedanken faszinierend, dass wir auf solchen Fotos eine Galaxie sehen, wie sie vor Millionen von Jahren aussah. Das entspricht gar nicht unserer normalen Wahrnehmung, denn im Alltag sehen wir die Dinge natürlich meistens live. 

Wie ein Luftballon: Die Expansion des Universums

Diese unfassbare Tatsache, dass wir in der Zeit zurückblicken können, können wir uns zunutze machen, um sogar bis in die Anfangszeit des Kosmos zurückzuschauen. Richtig gehört: Wir können mit modernen Teleskopen das Licht einfangen, das vor Milliarden von Jahren ausgesandt wurde und so die ersten Galaxien des Kosmos beobachten. Eine Zeitreise von epischem Ausmaß, die keine Science Fiction ist, sondern mit den aktuellen technischen Mitteln problemlos möglich ist.

Die am weitesten entfernte Galaxie: HD1

Und nun haben Astronomen etwas ganz Besonders entdeckt: Die älteste und am weitesten entfernte jemals gefundene Galaxie überhaupt. Unten seht Ihr ein Originalfoto dieser uralten Galaxie namens HD1. Aufgenommen wurde es mit Hilfe des Spitzer-Weltraumteleskops, dem Subaru-Teleskop auf Hawaii und der ALMA-Teleskopanlage in Chile. Unfassbar, dass wir von dieser ältesten Galaxie, einer Zeitzeugin der Epoche kurz nach dem Urknall, eine echte Aufnahme haben. 

Aufnahme der Galaxie HD1

HD1 ist wohl 300 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden, das Licht reiste also 13,5 Milliarden Jahre von ihr zu uns auf dieses Foto. Das ist aber nicht ihre tatsächliche Distanz von uns aus gesehen, da der Kosmos selbst schneller als Lichtgeschwindigkeit expandiert. Dadurch ergibt sich eine tatsächliche Entfernung von über 33 Milliarden Lichtjahren, obwohl das Universum erst 13,8 Milliarden Jahre alt ist. Wie gesagt: Das ist kein Widerspruch zur Relativitätstheorie, denn der Kosmos selbst hält sich nicht an die Regel, das in ihm Lichtgeschwindigkeit das schnellste ist. 

HD1: zu hohe UV-Strahlung

Das Alter von HD1 ist auch der Grund für ihre starke Rotverschiebung. Je weiter sich eine Galaxie von uns entfernt, desto mehr wird das Licht, das von ihr ausgeht, gestreckt und in den roten Bereich des Lichtspektrums verschoben. Das nennt man eben Rotverschiebung und da der Weltraum expandiert, kann man anhand der Rotverschiebung einer Galaxie herausfinden, wie weit sie von uns weg ist, also wie weit sie bereits gemeinsam mit dem Kosmos wegexpandiert ist. Doch wenn man diese Rotverschiebung durch die Expansionsbewegung ausrechnet, dann kommt man zu dem Ergebnis, dass HD1 unglaublich hell im UV-Bereich strahlt – und das hat die Astronomen sprachlos gemacht, denn von den frühen Galaxien des Kosmos ist man eine solch hohe UV-Strahlung absolut nicht gewohnt. HD1 ist also ein echtes Mysterium vom Anbeginn der Zeit, dessen Geheimnisse wir nun, Milliarden Jahre später versuchen zu entschlüsseln. 

Klar ist, dass innerhalb von HD1 hochenergetische Ereignisse stattfinden müssen – oder besser gesagt: in der Vergangenheit stattgefunden haben, die diese immense UV-Strahlung verursachen. Nur ist es natürlich immens schwierig, etwas über die Ereignisse in einer Galaxie herauszufinden, die Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Der beteiligte Forscher Fabio Pacucci vom Harvard University & Smithsonian Astrophysical Observatory beschreibt es so: “Es ist, als würde man die Nationalität eines Schiffes anhand der Flagge erraten, die es führt, während man sich weit weg an Land befindet und das Schiff inmitten eines Sturms und dichten Nebels liegt. Man kann vielleicht einige Farben und Formen der Flagge erkennen, aber nicht in ihrer Gesamtheit. Letztendlich ist es ein langes Spiel der Analyse und des Ausschlusses unplausibler Szenarien.”

Ammoniten

Auch irgendwie mysteriös: Die Ammoniten

Hol dir jetzt ein Relikt aus der Urzeit zu dir nach Hause!

HD1: Theorien für energiereiche Strahlung

Die Forscher haben aber zwei Theorien, die die energiereiche Strahlung von HD1 erklären könnten: Entweder befand sich im Zentrum von HD1 ein mächtiger Quasar oder es handelt es sich hier um eine sogenannte Starburst-Galaxie. Fangen wir mal mit dem Quasar an. Quasare gehören zu den unglaublichsten Objekten im Universum. Es handelt sich um aktive Galaxienkerne, in denen ein Schwarzes Loch umliegende Sterne und Gasnebel verschlingt und heftige Energieausbrüche in den Kosmos schleudert. Um das Schwarze Loch sammelt sich eine sogenannte Akkretionsscheibe, in der so viel Energie steht, dass sie dann in Jets fort geschossen wird. Wenn das die Erklärung für die starke UV-Strahlung von HD1 wäre, dann hätten wir gleich noch einen Rekord: Dann wäre HD1 auch der bisher fernste und älteste je beobachtete Quasar. 

Künstlerische Darstellung eines Quasars

Aber es gibt ein Problem: Anhand der Strahlung von HD1 kann man ausrechnen, dass ein aktives Schwarzes Loch im Zentrum dieser Galaxie rund 120 Millionen Sonnenmassen schwer sein müsste. Für ein Schwarzes Loch, das so früh nach dem Urknall entstanden ist, ist das aber ein erstaunliches Gewicht. Um nicht zu sagen: Es ist im Prinzip ein unmögliches Gewicht, denn in dieser frühen Phase des Universums gab es eigentlich noch nicht genügend Zeit, um so viel Masse zu verschlucken, um so schwer zu werden. Und das ist es, was die Astronomen so ratlos macht: Wie kann der Quasar nur 300 Millionen Jahre nach dem Urknall so schwer sein? Ist vielleicht mit unserer Theorie des Alters des Universums irgendetwas nicht in Ordnung? Der bekannte Astrophysiker Avi Loeb sagt: “Ein paar 100 Millionen Jahre nach dem Urknall muss ein Schwarzes Loch in HD1 aus einem massiven Keim mit einer noch nie dagewesenen Geschwindigkeit gewachsen sein. Einmal mehr scheint die Natur einfallsreicher zu sein als wir.” 

Oder gibt es noch einen anderen Erklärungsansatz für die kuriosen Eigenschaften von HD1? Eine andere Erklärung wäre, dass es sich um eine Starburst-Galaxie handelt. Das sind Galaxien, in denen es zu einer ungewöhnlich hohen Bildung von neuen Sternen kommt. Viele Galaxien werden durch Zusammenstöße mit anderen Galaxien zu Starburst-Galaxien, weil durch die Kollision jede Menge Wasserstoff und Helium in die Galaxie gespült werden, woraus dann neue Sterne bestehen. Die erhöhte Sternentstehung könnte also erklären, weshalb HD1 so viel Energie aussendet. 

Starburst: Die Antennen-Galaxie

Population-III-Sterne: Die ältesten Generationen

Aber auch hier gibt es ein Problem: Für die gemessene Strahlungsmenge müsste HD1 mehr als 100 Sterne pro Jahr erzeugen, das ist mindestens zehnmal mehr als man für solche frühen Galaxien erwarten würde. Eine Erklärung könnte sein, dass in HD1 eine ganz besondere Art von Sternen entstanden ist, sogenannte Population-III-Sterne. Das sind Sterne der ältesten Generation, die im Gegensatz zu heutigen Sternen, wie wir sie beispielsweise aus der Milchstraße kennen, massereicher, leuchtstärker und heißer waren. Weil die Population-III-Sterne mehr UV-Licht produzieren, könnte das also die extreme UV-Helligkeit von HD1 erklären. 

Bisher konnte man solche Population-III-Sterne noch nie direkt nachweisen, auch das wäre also ein absoluter Meilenstein. Möglich wäre auch eine Kombination aus beiden Erklärungsansätzen: HD1 könnte eine relativ hohe Sternentstehungsrate und einen relativ schweren Quasar im Zentrum besessen haben. Die ganze Sache bleibt aber extrem rätselhaft. 

Ihr wollt mehr über dieses Thema erfahren? Dann schaut direkt mal in das Video von Astro Tim rein:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

Impressum und Datenschutz