Diese Woche werden Millionen von Menschen in Erwartung des 2015 Perseiden-Meteorschauer . Aber was passiert in weniger ereignisreichen Nächten, wenn wir nach oben blicken, nur um den tiefen, dunklen, sternenübersäten Himmel zu bewundern? Weit weg vom Schein der Zivilisation können wir Menschen Tausende von winzigen Lichtnadeln überblicken. Aber wie? Woher kommt dieses Licht? Wie kommt es zu uns? Und wie ordnet unser Gehirn all die eingehende Energie in einen so zutiefst atemberaubenden Anblick?
Unsere Geschichte beginnt Lichtjahre entfernt, tief im Herzen eines sonnenähnlichen Sterns, wo der immense Innendruck der Schwerkraft die Temperaturen hoch hält und die Atome zerlegt. Freie Protonen rasen um den Kern herum und erreichen gelegentlich die blasigen Energien, die erforderlich sind, um ihre elektromagnetische Abstoßung zu überwinden, zu kollidieren und in Zweierpaaren zusammenzukleben.
Proton-Proton-Fusion in einem sonnenähnlichen Stern. Bildnachweis: Borb
SogenanntProtonensind instabil und neigen dazu, sich so schnell aufzulösen, wie sie entstehen. Und wenn da nicht die subatomaren Possen der schwachen Kernkraft wären, wäre dies das Ende der Linie: keine Fusion, kein Sternenlicht, kein wir. In sehr seltenen Fällen verwandelt ein Prozess namens Beta-Zerfall jedoch ein Proton des Paares in ein Neutron. Diese neue Partnerschaft bildet das sogenannteDeuterium, oder schwerer Wasserstoff, und öffnet die Tür zu weiteren Kernfusionsreaktionen.
Sobald Deuterium in die Mischung gelangt, kommt es tatsächlich viel häufiger zu Partikelansammlungen. Ein freies Proton schlägt in Deuterium ein und erzeugt Helium-3. Zusätzliche Stöße bauen aufeinander auf, um Helium-4 und schwerere Elemente wie Sauerstoff und Kohlenstoff zu schmieden.
Solche Kollisionen bauen mehr als nur massereichere Atome auf; Tatsächlich wird bei jedem oben aufgeführten Aufprall eine enorme Energiemenge in Form von Gammastrahlen freigesetzt. Diese hochenergetischen Photonen streifen nach außen und erzeugen thermonuklearen Druck, der die Schwerkraft des Sterns ausgleicht. Zehn- oder sogar Hunderttausende von Jahren später, zerschmettert, zerschrammt und energetisch unterdrückt, weil sie sich durch einen sonnengroßen Schneesturm anderer Teilchen kämpfen, tauchen sie als sichtbares, ultraviolettes und infrarotes Licht von der Oberfläche des Sterns auf.
Jawohl!
Aber das ist nur die halbe Wahrheit. Das Licht muss dann über riesige Weiten des Weltraums strömen, um die Erde zu erreichen – ein Prozess, der zwischen 4,2 Jahren und vielen Tausend Jahren dauern kann, vorausgesetzt, der Ursprungsstern befindet sich in unserer eigenen Galaxie! Zumindest... aus deiner Sicht. Da Photonen masselos sind, erfahren sie überhaupt keine Zeit! Und selbst nachdem man sich den für jedes andere massive Wesen im Universum geradezu endlosen Flugzeiten und Bedingungen entzogen hatstillmüssen so ausgerichtet sein, dass Sie auch nur ein Funkeln des Lichts von einem weit entfernten Stern sehen können.
Das heißt, es muss dunkel sein und Sie müssen nach oben schauen.
Bildnachweis: Bruce Blaus
Der einfallende Photonenstrom dringt dann durch Ihre Hornhaut und Linse und auf Ihre Netzhaut, eine stark vaskuläre Gewebeschicht, die den Augenhintergrund auskleidet. Dort trifft jedes winzige Lichtpaket auf eine von zwei Arten von Photorezeptorzellen: einen Stab oder einen Kegel.
Die meisten Photonen, die bei schlechten Lichtverhältnissen der Sternenbeobachtung erkannt werden, werden aktiviertStangeZellen. Diese Zellen sind so lichtempfindlich, dass sie bei ausreichender Dunkelheit durch ein einziges Photon angeregt werden können! Stäbchen können keine Farbe erkennen, sind aber weitaus häufiger als Zapfen und finden sich überall auf der Netzhaut, einschließlich der Peripherie.
Je weniger zahlreich, desto farbhungrigerKegelZellen sind dicht im Zentrum der Netzhaut konzentriert, in einer Region namens Fovea (dies erklärt, warum dunkle Sterne, die in Ihrer Seitenansicht sichtbar sind, plötzlich zu verschwinden scheinen, wenn Sie versuchen, sie geradeaus zu betrachten). Trotz ihrer relativen Unempfindlichkeit können Zapfenzellen durch sehr helles Sternenlicht aktiviert werden, sodass Sie Sterne wie Vega als blau und Beteigeuze als rot wahrnehmen können.
Aber egal ob helles Licht oder schwaches Licht, jedes Photon hat den gleichen Endpunkt, sobald es einen der Photorezeptoren Ihrer Augen erreicht: ein Vitamin-A-Molekül, das mit einem spezialisierten Protein namens an . verbunden istopsin. Vitamin A absorbiert das Licht und löst eine Signalkaskade aus: Ionenkanäle öffnen sich und geladene Teilchen rasen über eine Membran und erzeugen einen elektrischen Impuls, der den Sehnerv hinauf und ins Gehirn wandert. Als dieses Signal den visuellen Kortex Ihres Gehirns erreicht, arbeiten bereits verschiedene Nervenbahnen hart daran, diese komplexe Biochemie in ein einfaches, intuitives und poetisches Verständnis des Himmels über Ihnen zu übersetzen…
Die Sterne, sie leuchten.
Wenn Sie also das nächste Mal in den dunkleren Stunden nach draußen gehen, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um zu wissen, wie viel Zeit ein einziger Lichtstrahl benötigt, um von einer Reihe von Kernreaktionen im geschäftigen Zentrum eines entfernten Sterns über die Weiten des Raum und Zeit, durch die elektrochemischen Bahnen Ihres Körpers und in Ihr Bewusstsein.
Es gibt jedem dieser kitschigen Liebeslieder eine neue Bedeutung, oder?
