CL083 Gibt es Sterne aus Antimaterie?

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Live-Termin: 28.04.2026 Auf einen Kaffee im All: Buchpräsentation inkl. Planetariumsshow, Wien Planetarium

In dieser Folge von Cosmic Latte geht es um Antimaterie und eine der faszinierendsten Fragen der Astronomie: Könnte es Antisterne geben? Eva und Elka gehen der Frage nach, was Antimaterie überhaupt ist, wie sie entdeckt wurde und wo sie im Universum entsteht. Außerdem geht es um die große kosmologische Frage, warum unser Universum heute fast nur aus gewöhnlicher Materie besteht bzw. überhaupt existiert.

Ein LKW voll Antimaterie

Ende März ist ein LWK des Europäischen Kernforschungszentrum CERN mit Antimaterie durch die Gegend gefahren. Es war das erste Mal, dass man Antimaterie auf diese Weise transportiert hat. Und Antimaterie klingt zwar nach Science-Fiction, ist aber ganz reale Physik. Für viele Teilchen der gewöhnlichen Materie gibt es ein entsprechendes Antiteilchen: mit derselben Masse, demselben Spin und im Wesentlichen denselben physikalischen Eigenschaften – aber mit entgegengesetzter elektrischer Ladung und umgekehrten Quantenzahlen. Zum Elektron gehört das Positron, zum Proton das Antiproton, zum Neutron das Antineutron. Entsprechend kann es auch Anti-Atome geben, zum Beispiel Antiwasserstoff, bestehend aus einem Antiproton und einem Positron.

Das Besondere an Antimaterie zeigt sich, wenn sie auf normale Materie trifft: Dann kann es zur Annihilation kommen, also zur gegenseitigen Vernichtung. Dabei wird die in den Teilchen gespeicherte Masse gemäß Einsteins Formel E=mc² in Energie umgewandelt – meist in Form von Gammastrahlung oder anderen Teilchen. Die Idee, dass es eine Art Gegenmaterie geben könnte, reicht weit zurück. Schon 1898 spekulierte Arthur Schuster über Sternensysteme aus einer Art spiegelbildlicher Materie. Das war noch keine moderne Teilchenphysik, aber ein bemerkenswerter gedanklicher Vorgriff. Den entscheidenden theoretischen Schritt machte Paul Dirac 1928 mit seiner relativistischen Gleichung für Elektronen. Sie ließ sich so deuten, dass zu jedem Teilchen ein entsprechendes Antiteilchen existieren müsste. Nur wenige Jahre später, 1932, entdeckte Carl D. Anderson tatsächlich das Positron – und zwar nicht in einem Labor, sondern in der kosmischen Strahlung. 1955 wurde dann am Berkeley Bevatron auch das Antiproton experimentell nachgewiesen. Damit war klar: Antimaterie ist nicht nur eine mathematische Kuriosität, sondern Teil der physikalischen Realität.

Heute kann Antimaterie auch künstlich erzeugt werden, etwa am CERN. Dort werden Antiprotonen hergestellt, abgebremst und in speziellen Experimenten untersucht. Forschende konnten sogar Antiwasserstoff erzeugen und kurzzeitig in magnetischen Fallen speichern. Solche Experimente sind technisch extrem anspruchsvoll, denn Antimaterie lässt sich nicht einfach in eine normale Box füllen: Sobald sie mit gewöhnlicher Materie in Berührung kommt, annihiliert sie. Trotzdem ist es gelungen, immer präzisere Messungen an Antimaterie vorzunehmen, etwa zur Frage, ob sie genauso auf Gravitation reagiert wie normale Materie.

Antimaterie, Astronomie und Antisterne

Antimaterie ist aber nicht nur Laborphysik. Sie entsteht auch ganz natürlich im Kosmos: bei energiereichen Prozessen in der kosmischen Strahlung, bei radioaktiven Zerfällen, in Supernovae, in der Umgebung von Pulsaren, Schwarzen Löchern oder aktiven Galaxien. Positronen und Antiprotonen werden im Universum also tatsächlich produziert. Das bedeutet allerdings noch nicht, dass es dort auch größere Objekte aus Antimaterie gibt.

Genau hier beginnt die spannende astronomische Frage: Könnte es Antisterne geben? Ein Antistern wäre ein Stern aus Antimaterie, also etwa aus Anti-Wasserstoff und Anti-Helium. Überraschenderweise würde er im Inneren vermutlich fast genauso funktionieren wie ein normaler Stern. Gravitation, Druckgleichgewicht und Kernfusion würden sich sehr ähnlich verhalten, und auch das ausgesandte Licht wäre wohl kaum von dem eines gewöhnlichen Sterns zu unterscheiden. Ein Antistern würde also nicht geheimnisvoll dunkel oder exotisch aussehen – sondern wahrscheinlich ganz normal.

Gerade deshalb ist die Suche nach Antisternen so schwierig. Man würde sie nicht einfach an ihrer Farbe oder ihrem Spektrum erkennen. Stattdessen müsste man nach den Folgen suchen, die entstehen, wenn normale Materie aus dem interstellaren Raum auf ihre Oberfläche trifft. Dort müsste es zu Annihilationen kommen, die charakteristische Gammastrahlung erzeugen. Genau solche Signale versuchen Astronominnen und Astronomen mit Instrumenten wie dem Fermi-Weltraumteleskop aufzuspüren.

Eine Analyse von Fermi-Daten identifizierte 2021 vierzehn mögliche Kandidaten für Antisterne unter unassoziierten Gammaquellen. Das ist spannend, aber noch kein Beweis. Solche Quellen könnten auch andere astrophysikalische Objekte sein, zum Beispiel Pulsare oder aktive Galaxienkerne. Die Studie zeigt vor allem, dass Antisterne – falls es sie gibt – sehr selten sein müssen. Große Regionen aus Antimaterie, ganze Antigalaxien oder ausgedehnte Antimaterie-Wolken gelten in unserer kosmischen Umgebung als sehr unwahrscheinlich. Denn an den Grenzflächen zwischen Materie und Antimaterie müsste man starke Annihilationssignaturen sehen, und genau diese beobachtet man nicht in dem Ausmaß, das dafür nötig wäre.

Damit bleibt die Lage faszinierend offen: Antimaterie existiert, sie entsteht im Universum, und theoretisch sind auch Antisterne nicht ausgeschlossen. Doch bisher gibt es keinen eindeutigen Nachweis. Das hängt eng mit einem der größten Rätsel der Kosmologie zusammen: Warum besteht das Universum heute fast nur aus Materie, obwohl nach dem Urknall offenbar fast gleich viel Materie wie Antimaterie entstanden sein müsste? Offenbar gab es ein winziges Ungleichgewicht, das dazu führte, dass ein kleiner Rest Materie übrig blieb – und aus genau diesem Rest bestehen Sterne, Planeten und letztlich auch wir selbst.

Die Suche nach Antisternen ist deshalb mehr als nur die Jagd nach einer exotischen Sternklasse. Sie berührt eine der grundlegendsten Fragen der Physik: Warum gibt es im Universum überhaupt etwas – und nicht einfach nur Strahlung nach der vollständigen Vernichtung von Materie und Antimaterie?

Das Cosmic-Latte-Buch und Veranstaltungen

Unser Buch "Auf einen Kaffee im All" ist endlich erschienen! Ihr bekommt es überall, wo es Bücher gibt. Wir stellen das Buch am 21. April 2026 in der Volkssternwarte München vor, das ist aber schon ausverkauft. Außerdem gibt es eine Buchvorstellung plus Planateriumsshow am 28. April 2026 in Wien. Tickets gibt es hier. Und am 21. Mai 2026 sind wir noch in der Thalia Wien (Mariahilferstraße).

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