Auf der Suche nach den ältesten Sternen (German Edition)

junge Astronomin vergeben – 2010 habe ich diesen Preis als 41. Preisträgerin für meine Untersuchungen der chemischen Zusammensetzung von alten Sternen mit nur winzigen Spuren von Elementen, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind, und der damit verbundenen Erforschung des frühen Universum erhalten.
    Genau wie Maury, Cannon und Payne-Gaposchkin habe auch ich von 2009 bis Ende 2011 an ihrer heute als Havard-Smithsonian Center for Astrophysics bekannten Arbeitsstätte gearbeitet. Allerdings hatte ich dort einen elektronischen Computer, der in meinem Büro auf dem Schreibtisch stand und diverse Berechnungen für mich erledigte. Das Harvard College-Observatorium ist ein Teil des großen Center for Astrophysics, und Bilder aller dieser frühen Harvard-Astronominnen im Flur des alten Observatoriums-Gebäudes erinnern an ihre großartigen Leistungen von vor rund hundert Jahren.
    Zur gleichen Zeit als die Spektralklassifikation der Sterne durch Cannon und Payne-Gaposchkin etabliert wurde, beobachtete Hubble in Kalifornien weit entfernte Nebel und Galaxien. Mit Hilfe der Spektroskopie untersuchte er deren Geschwindigkeiten. Objekte, die sich schnell bewegen, zeigen eine Verschiebung ihrer gesamten Spektrallinien im Vergleich zu den Wellenlängen eines statischen Objekts. Diese Verschiebung wird in der Astronomie auch Rotverschiebung genannt, da die Spektrallinien von Galaxien zu größeren, also zu röteren Wellenlängen verschoben werden. So entdeckte er 1929, dass sich fast alle Galaxien von der Erde wegbewegen. Darüber hinaus stellte er fest, dass sich eine Galaxie umso schneller von uns wegbewegt, je weiter sie von uns entfernt ist. Daraus konnte geschlossen werden, dass das Universum expandiert.
    Wie wir später noch sehen werden, kam diese Entdeckung gerade zur richtigen Zeit, als sich viele Wissenschaftler mit den Anfängen der Kosmologie zu beschäftigten begannen. Die Geschwindigkeits-Entfernungs-Beziehung ist immer noch eine vielstudierte empirische Größe, denn ihre Proportionalitätskonstante bestimmt die Expansionsrate und somit das Alter des Universums. Seit der Entdeckung dieser Beziehung führten Arbeiten auf diesem Gebiet über Jahrzehnte hinweg zu großen Meinungsverschiedenheiten und vielen kontroversen Diskussionen. Heutzutage ergeben die verschiedenen Methoden aber alle sehr ähnliche Ergebnisse, die weder so niedrig noch so hoch wie die umstrittenen ersten Werte sind.
    Bis 1930 hatte sich in der Astronomie also viel getan. Fundamentale Eigenschaften von Sternen sowie die Existenz von Galaxien waren entdeckt worden, die ganz wesentlich zu den physikalischen Erkenntnissen der Energiegewinnung von Sternen und der Kosmologie beitragen sollten.

2.4. Der Energiequelle auf der Spur
    Die Energiequelle der Sterne, welche die Leuchtkraft der Sonne über Milliarden von Jahren aufrechterhalten konnte, blieb trotz aller Fortschritte in der Physik und Astronomie über lange Zeit ein völliges Mysterium. Chemische Prozesse oder gravitative Kontraktion waren spätestens seit 1907 durch die theoretischen Arbeiten des Schweizer Physikers und Astrophysikers Robert Emden 1907 ausgeschlossen worden. Die Entdeckung der Radioaktivität 1896 läutete zwar das Zeitalter der Kernphysik ein, die letztendlich des Rätsels Lösung liefern sollte. Bis dahin mussten jedoch noch einmal 20 Jahre intensiver Forschung und vieler Entdeckungen vergehen.
    1896 hatte der französische Physiker Henri Becquerel herausgefunden, dass verschiedene Uransalze eine unsichtbare Strahlung abgeben, die durch die Belichtung einer Fotoplatte nachgewiesen werden konnte. Die polnisch-französische Chemikerin und Physikerin Marie Curie machte sich daraufhin gemeinsam mit ihrem Mann Pierre Curie auf die Suche nach der Quelle dieser von ihnen so benannten Radioaktivität verschiedener Uranerze. Die Pechblende erwies sich als besonders kräftiger radioaktiver Strahler und somit als vielversprechender Ausgangspunkt für ihre Untersuchungen. 1898 gelang es den Curies in mühevoller Kleinarbeit, kleinste Mengen zweier neuer, stark radioaktiver Elemente aus mehreren Tonnen Pechblende zu isolieren: Polonium und Radium.
    Außerdem hatte die Pionierin Marie Curie 1898 auch Thorium als ein radioaktives Element erkannt, obwohl sie mit ihrer Veröffentlichung von dem deutschen Chemiker Gerhard Carl Schmidt um zwei Monate geschlagen wurde. Thorium sowie Uran werden uns in Bezug auf die Sterne wiederbegegnen. Für ihre Arbeiten bekam Marie Curie zwei