Abb.: Hans-Erich Fröhlich
Niels Bohr (1885–1962)
Liebe Leserin, lieber Leser,
aus dem Chemieunterricht mag das Massenwirkungsgesetz hängengeblieben sein. Sind auf- wie abbauende Reaktionen im Gleichgewicht, gilt für die Konzentrationen c der an der Reaktion A + B ⇄ AB beteiligten Stoffe c(AB) = K·c(A)·c(B), wobei K von den Gegebenheiten abhängt, im wesentlichen von der Temperatur. Man kann die Massenwirkungskonstante in Tabellenwerken nachschlagen, bzw. aus Bindungsenergie und Temperatur berechnen. Während die Bindungsenergie bei Elektronenhüllen typischerweise Elektronenvolt (eV) beträgt, liegen jene der Atomkerne im MeV-Bereich. Der Unterschied ist rein graduell! Da 1 eV etwa einer Temperatur von 10 000 Grad entspricht – Temperatur (k·T) ist ein Energiemaß! –, erwartet man Kernreaktionen des reversiblen Typs A + B ⇄ AB bei Milliarden Grad. Thermodynamisch betrachtet sind Kernreaktionen auch nur Reaktionen – allerdings bei unvorstellbaren Temperaturen.
Dieser Vergleich mag vor 75 Jahren den britischen Astrophysiker Fred Hoyle (1915–2001) bewogen haben, nach einer einfachen Erklärung für die beobachteten Konzentrationsverhältnisse unter den schwereren chemischen Elemente im Kosmos Ausschau zu halten. Gesucht ist ein höllisch heißer Ort – das Innere von Sternen kurz vor deren Ableben. Bei Milliarden Grad und Dichten von Tonnen pro Kubikzentimeter geht es dort selbst Atomkernen an den Kragen. Die diversen Gleichgewichts-Konstanten der reversiblen Kernreaktionen kann man berechnen. Das Problem: Die „heiße“ Gleichgewichtsmischung muss beim Wechsel zu gängigen Temperaturen und Dichten quasi „eingefroren“ bleiben. Der Übergang von höllisch-heiß zu himmlisch-kühl muss sehr schnell erfolgen. Hoyle dachte in diesem Zusammenhang an Supernovaexplosionen.
Am 25. Oktober 1671, vor 350 Jahren, entdeckte Giovanni Domenico (Jean Dominique) Cassini (1625–1712) den Saturnmond Iapetus. Drei weitere sollten folgen: Rhea (1672), Dione und Tethys (1684). Der größte, Titan, war 16 Jahre zuvor von Christiaan Huygens (1629–1695) aufgefunden worden. Erst 1789 kamen mit Mimas und Enceladus zwei weitere Monde hinzu. Angemerkt sei, dass G. D. Cassini den Iapetus immer nur westlich des Saturn sah, wandte ihm dieser seine Rückseite zu (wenn man als Vorderseite diejenige bezeichnet, die in Bewegungsrichtung weist). Die Erklärung für dieses sonderbare Gebahren: Der Mond führt (a) eine gebundene Rotation aus und weist (b) sowohl eine eishelle als auch kohlrabenschwarze Hemisphäre (Cassini Regio) auf. Der Helligkeitsunterschied ist beträchtlich – nach Berliner Messungen 1,8 Größenklassen.
Der für den 31. Oktober angesetzte Start des Hubble-Nachfolgers, des James-Webb-Weltraum-Teleskops (JWST), ist nun für den 18. Dezember fest eingeplant. Für die Infrarot-Astronomie dürfte mit einem 6 1/2-m-Spiegel im All – mit zehnjähriger Verspätung – eine neue Ära beginnen.
Äußert sich ein Kosmologe zur Zukunft, stößt dies verständlicherweise auf Skepsis, weil derlei Aussagen schwerlich nachprüfbar sind. Und doch gibt es jetzt zumindest einen Fall, einen Glücksfall, wo sich schon in 1 1/2 Dezennien der Wahrheitsgehalt einer derartigen Vorhersage erweisen wird.
Interesse an Gravitationslinsen geweckt? Darüber freute sich
Hans-Erich Fröhlich