Das Universum

Superdicht, superschwer, superklein: Neutronensterne bestechen durch Extravaganz – und nicht durch Größe. Sie gelten als Schöpfer von kostbaren Elementen und vielleicht sogar des Lebens. Denn mit einem Durchmesser von rund 20 Kilometern sind die glühend heißen Mini-Sonnen im kosmischen Vergleich wahre Winzlinge des Universums. Sie entstehen am Ende eines Sternenlebens. Manche pulsieren, andere sind extrem magnetisch. Sogar Gammablitze oder Gravitationswellen können von einem Neutronenstern ausgehen. Astrophysiker, darunter Dr. Amber Straughn vom NASA Goddard Space Flight Center, gehen dem Rätsel der skurrilen Sterne auf den Grund.

Hell und energetisch wie sonst nichts im Universum: Supernovä sind gigantische Explosionen, die den Kosmos zum Leuchten bringen. Für massereiche Sterne der Tod, für andere das Leben. Bei der Explosion werden unbeschreiblich große Energiemengen frei. Es entstehen lebenswichtige Elemente: Eisen in unserem Blut oder Kalzium in unseren Knochen – die Bausteine der menschlichen Biologie würden nicht existieren ohne die Explosionskraft der Supernova. Vom Tag seiner Entstehung bis zu seinem Ende wird ein Stern von sich widerstrebenden Kräften beherrscht. Was bei derart heftigen Sternexplosionen passiert und wie sie die Grundelemente des Lebens formen, erklären Wissenschaftler wie Astronomie-Professor Alexei Filippenko von der University of California, Berkeley.

Zerstörerische Riesenstaubsauger und düstere Vernichtungsmaschinen: Schwarze Löcher, die "Bösewichte" des Kosmos. Ist ihr Ruf schlechter als ihr Wesen? Neue Entdeckungen deuten genau darauf hin. Wissenschaftler beginnen, Schwarze Löcher in einem differenzierten Bild zu sehen. Sie sind nicht nur in der Lage, Sterne zu erschaffen, sondern formen auch Planeten und gestalten ganze Galaxien. Ob mikroskopisch klein oder supermassereich – Schwarze Löcher beeinflussen alles in ihrer Umgebung. Doch was sind kosmische Strudel, und wie entstehen sie? Noch bleiben viele offene Fragen. Forscher gehen sogar davon aus, dass sie in der Epoche der Reionisierung vor vielen Milliarden Jahren das Universum zum Leuchten brachten.

Fantastische Farben und phänomenale Formen: Astronomische Nebel. Sie enthalten die Geheimnisse des kosmischen Kreislaufs von Sternen und Planeten. Auch unsere Sonne formte sich im Nebel. Spätestens seit das Weltraumteleskop "Hubble" gestochen scharfe Bilder von Planetarischen Nebeln liefert, wie etwa dem Katzenaugen-, Pferdekopf- oder Orionnebel, sind viele dem Charme dieser hochkomplexen Gebilde verfallen. Aber die Wolken aus kosmischem Gas und Staub sehen nicht nur gut aus. Sie sind Orte dramatischer Umbrüche. Planeten und Sterne werden hier geboren – oder zerstört. Ein endloser Kreislauf im Kosmos, den Forscher in dieser Folge ergründen.

Öde und leer? Weit gefehlt! Der interstellare Raum, also das Gebiet zwischen den Sternensystemen, ist viel aktiver, als bislang angenommen. Kosmische Wolken aus Gas und Staub, außer Kontrolle geratene Planeten und sogenannte Hyperschnellläufer finden sich hier. Das sind Sterne, die mit einer Geschwindigkeit von über drei Millionen Stundenkilometern durch das Universum schießen. Ein Objekt, das aus dem interstellaren Raum unser Sonnensystem durchquerte, gab den Wissenschaftlern Rätsel auf: Komet Oumuamua. Seine Form und auch seine Flug- und Umlaufbahn waren völlig anders als die Bahnen von Objekten in unserem Sonnensystem. War Oumuamua wirklich ein interstellares Alien-Raumschiff? Wissenschaftler, darunter Prof. Abraham Loeb, Professor für Naturwissenschaften an der renommierten Harvard-Universität, schauten sich das Objekt genauer an und bringen nun Licht ins Dunkel des interstellaren Raums.

Nach der traditionellen Urknall-Theorie entstand der Kosmos aus dem Nichts. Doch diese Theorie steht auf der Kippe, einige Details sind laut jüngster Forschung nicht stimmig. Eine junge Generation von Astrophysikern glaubt: Mit dem "Big Bang" könnte nicht nur unser Universum, sondern eine ganze Reihe von Parallelwelten entstanden sein. Leben wir also in einem Multiversum? War der Urknall nur ein Zwischenstadium in einem viel größeren kosmischen Kontext? Ein Verfechter dieser Theorie ist Dr. Max Tegmark, Astrophysiker am Massachusetts Institute of Technology. Gemeinsam mit Kollegen zeigt er alternative Modelle auf und erklärt, warum die klassische Urknall-Theorie ein Update braucht.

Dunkle Materie und Dunkle Energie gehören zu den größten ungeklärten Fragen der Kosmologie. Wissenschaftler haben sie an Modellen errechnet. Sehen kann man die obskuren Strippenzieher nicht. Forscher gehen davon aus, dass Dunkle Materie bereits zum Anbeginn der Zeit, also vor rund 14 Milliarden Jahren, am Aufbau des Kosmos beteiligt war. Dunkle Energie wird dagegen für das Auseinanderdriften von Galaxien verantwortlich gemacht. Könnte Dunkle Energie eines Tages das Universum auslöschen? Die Theoretische Physikerin Dr. Katherine Freese und ihre Kollegen bringen Licht ins Dunkel des unsichtbaren Universums.

20 Jahre war die Raumsonde "Cassini" im Weltall unterwegs. Sie lieferte einzigartige Einblicke und bahnbrechende Erkenntnisse über den Gasplaneten Saturn und seine 82 Monde.

Organische Moleküle auf dem Mars oder Spuren von Wasser auf dem Saturnmond Enceladus. Je genauer wir unser Sonnensystem erforschen, desto klarer wird: Leben ist auch anderswo denkbar. Auf Enceladus schleudern Fontänen aus Wasserdampf und Eis komplexe organische Moleküle ins All. Sie könnten als Bausteine für Organismen dienen, die sich in dem Ozean aus flüssigem Wasser tummeln, der sich unter dem Eispanzer von Enceladus erstreckt. Was sich unter der Eiskruste extraterrestrischer Riesengletscher verbergen könnte und wie die Bausteine des Lebens selbst in die entlegensten Winkel des Universums gelangen, erklären Wissenschaftler in dieser Folge. Denn Astrobiologe Prof. Lewis Dartnell, Planetologin Dr. Nina Lanza und Geologie-Dozentin Dr. Jani Radebaugh sind sicher: Was auf der Erde funktioniert, das klappt in den Weiten des Weltalls ebenfalls.

Die Suche nach bewohnbaren Planeten läuft auf Hochtouren. Weltweit halten Wissenschaftler mit Hightech-Teleskopen Ausschau nach möglichen Kandidaten für eine Kolonisation. Wäre der erdnahe Exoplanet Proxima Centauri b als neue Heimat für die Menschheit denkbar? Oder müssen wir auf der Suche nach einer Erde 2.0 viel weiter über den kosmischen Tellerrand hinausblicken? Forscher, darunter Dr. Caleb Scharf, Direktor des Columbia Astrobiology Center, erklären, welche Exoplaneten für eine Besiedelung besonders vielversprechend sind. Das fast zehn Milliarden Dollar teure James-Webb-Weltraumteleskop soll ab 2021 bei der Suche nach einem Erdzwilling helfen.