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    Als der helle, orangefarbene Stern Beteigeuze im Sternbild Orion Ende 2019 und Anfang 2020 merklich dunkler wurde, war die Astronomie-Gemeinschaft verblüfft. Ein Astronom*innen-Team hat nun neue Bilder von der Oberfläche des Sterns veröffentlicht, die mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) aufgenommen wurden und deutlich zeigen, wie sich seine Helligkeit verändert hat. Die neuen Untersuchungen zeigen, dass der Stern teilweise von einer Staubwolke verdeckt war - eine Entdeckung, die das Rätsel der „Großen Verdunkelung“ von Beteigeuze löst.


    Der Helligkeitseinbruch von Beteigeuze – eine Veränderung, die sogar mit bloßem Auge wahrnehmbar war – veranlasste Miguel Montargès und sein Team, Ende 2019 das VLT der ESO auf den Stern zu richten. Ein Bild vom Dezember 2019 zeigte im Vergleich zu einer früheren Aufnahme, das im Januar desselben Jahres aufgenommen wurde, dass die Sternoberfläche deutlich dunkler war, vor allem in der südlichen Region. Aber die Astronom*innen waren sich nicht sicher, warum.

    Das Team setzte die Beobachtung des Sterns während seiner Großen Verdunkelung fort und nahm im Januar 2020 und März 2020 zwei weitere, noch nie zuvor gesehene Bilder auf. Im April 2020 hatte der Stern wieder seine normale Helligkeit erreicht.


    „Zum ersten Mal sahen wir, wie sich das Erscheinungsbild eines Sterns in Echtzeit über einen Zeitraum von Wochen veränderte“, sagt Montargès vom Observatoire de Paris, Frankreich, und der KU Leuven, Belgien. Die jetzt veröffentlichten Bilder sind die einzigen, die wir haben, die zeigen, wie sich Beteigeuzes Oberfläche im Laufe der Zeit in ihrer Helligkeit verändert.


    In ihrer neuen Studie zeigt das Team, dass die mysteriöse Verdunkelung durch einen staubigen Schleier verursacht wird, der den Stern abschattet, was wiederum das Ergebnis eines Temperaturabfalls auf Beteigeuzes Sternoberfläche ist.

    Die Oberfläche von Beteigeuze verändert sich regelmäßig, wenn sich riesige Gasblasen im Inneren des Sterns bewegen, schrumpfen und anschwellen. Das Team schließt daraus, dass der Stern einige Zeit vor der Großen Verdunkelung eine mächtige Gasblase ausstieß, die sich von ihm wegbewegte. Als sich ein Teil der Oberfläche kurz darauf abkühlte, reichte dieser Temperaturabfall aus, damit das Gas zu festem Staub kondensierte.


    „Wir haben die Bildung von sogenanntem Sternenstaub direkt beobachtet“, sagt Montargès, dessen Studie den Nachweis liefert, dass sich Staub sehr schnell und nahe an der Oberfläche eines Sterns bilden kann. „Der Staub, der von kühlen, entwickelten Sternen ausgestoßen wird, wie der Auswurf, den wir gerade beobachtet haben, könnte später zu den Bausteinen von terrestrischen Planeten und Leben werden“, ergänzt Emily Cannon von der KU Leuven, die ebenfalls an der Studie beteiligt war.


    Die Oberfläche von Beteigeuze vor und während des großen Helligkeitseinbruchs 2019–2020. Bild: ESO/M. Montargès et al.


    Im Internet wurde spekuliert, dass der Helligkeitsabfall von Beteigeuze nicht nur das Ergebnis eines staubigen Ausbruchs ist, sondern ein Zeichen für seinen bevorstehenden Tod durch eine spektakuläre Supernova-Explosion sein könnte. Eine Supernova wurde in unserer Galaxie seit dem 17. Jahrhundert nicht mehr beobachtet. Heutige Astronomen sind sich also nicht ganz sicher, was sie von einem Stern im Vorfeld eines solchen Ereignisses erwarten können. Diese neue Untersuchung bestätigt jedoch, dass Beteigeuzes Große Verdunkelung kein frühes Zeichen dafür war, dass der Stern auf sein dramatisches Schicksal zusteuerte.


    Die Beobachtung des Verdunkelns eines so bekannten Sterns war für Berufs- und Amateur-Astronom*innen gleichermaßen aufregend, wie Cannon zusammenfasst: „Wenn man nachts zu den Sternen hinaufschaut, scheinen diese winzigen, blinkenden Lichtpunkte ewig zu sein. Das Verblassen von Beteigeuze sprengt diese Illusion.“


    Das Team nutzte das SPHERE-Instrument (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) am VLT der ESO, um die Oberfläche von Beteigeuze direkt abzubilden, zusammen mit Daten des GRAVITY-Instruments am VLTI (Very Large Telescope Interferometer) der ESO, um den Stern während der gesamten Verdunkelung zu beobachten. Die Teleskope, die sich am Paranal-Observatorium der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste befinden, waren ein „entscheidendes Diagnosewerkzeug, um die Ursache dieses Verdunkelungsereignisses aufzudecken“, sagt Cannon. „Wir waren in der Lage, den Stern nicht nur als Punkt zu beobachten, sondern konnten Einzelheiten seiner Oberfläche auflösen und sie während des gesamten Ereignisses überwachen“, fügt Montargès hinzu.


    Montargès und Cannon freuen sich auf das, was die Zukunft der Astronomie, insbesondere das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, für ihre Untersuchung von Beteigeuze, einem roten Überriesenstern, bringen wird. „Mit der Fähigkeit, unvergleichliche räumliche Auflösungen zu erreichen, wird das ELT es uns ermöglichen, Beteigeuze unmittelbar mit bemerkenswerter Detailtreue abzubilden“, sagt Cannon. „Es wird auch die Stichprobe der roten Überriesen, deren Oberflächen wir durch direkte Bildgebung auflösen können, erheblich erweitern und uns weiter dabei helfen, die Geheimnisse hinter den Winden dieser massereichen Sterne zu entschlüsseln.“


    Weitere Infos, Bilder und Videos auf den Seiten der ESO unter https://www.eso.org/public/germany/news/eso2109/?lang

    Mitte Juni 2018 hieß es „First Light!“ für ein neuartiges Laserinstrument in der Erdumlaufbahn. Das Laser Ranging Interferometer auf beiden Satelliten der deutsch-amerikanischen Geodäsie-Mission GRACE Follow-On wurde erstmals eingeschaltet. Gleich auf Anhieb konnten sich die 200 Kilometer entfernten Instrumente 490 Kilometer über dem Erdboden finden. Seitdem läuft das System zuverlässig und liefert hochpräzise Abstandsdaten im regulären Messbetrieb. Nun ziehen Forschende am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) und an der Leibniz Universität Hannover eine positive Bilanz der ersten drei Jahre und werfen einen Blick in die Zukunft.


    Mit großer Spannung erwarteten die Forschenden vor drei Jahren, am 14. Juni 2018, das Einschalten ihres Instruments auf den GRACE-Follow-On-Satelliten, die nach einem Bilderbuchstart seit Mitte Mai 2018 die Erde hintereinander auf einer Bahn über die Pole umrunden. An den beiden Satelliten befinden sich münzgroße Löcher, eines zum Senden und eines zum Empfangen eines Laserstrahls. Eine Herausforderung lag darin den Laserstrahl durch diese Löcher über eine Distanz von etwa 200 Kilometern hin- und herzuschicken während die Satelliten mit rund 27.000 Kilometer pro Stunde um die Erde rasen. Das Kunststück gelang: Das Laser-Interferometer konnte praktisch unmittelbar nach dem Einschalten die wissenschaftliche Datenaufnahme beginnen. Seitdem wurden an etwa 870 Tagen Messdaten aufgezeichnet, wann immer die Satelliten und die anderen Instrumente dies erlaubten.


    Mit dem Laserlicht werden Änderungen des 200 Kilometer Abstands zwischen den Satelliten auf rund einen Atomdurchmesser genau vermessen. Das ist rund 5000-mal präziser als die parallel eingesetzte etablierte Mikrowellen-Technik und auch 400-mal präziser als in der Missionsanforderung des Laserinterferometers spezifiziert. Aus den Messungen der Abstandsänderung lässt sich das Erdschwerefeld und dessen zeitliche Veränderungen ableiten. So lassen sich Indikatoren des Klimawandels wie abschmelzende Eismassen, sinkende Grundwasserspiegel und der steigende Meeresspiegel aus der Erdumlaufbahn überwachen.


    Das Laserinstrument (LRI) an Bord von GRACE Follow-On bildet kurzfristige Änderungen des Erdschwerefelds ab (rechts), die in den bisher monatlich veröffentlichten Schwerefeldkarten des Mikrowelleninstruments (links) im Hintergrundrauschen verborgen waren. Die Karten zeigen auf einer Farbskala kurzfristige örtliche Abweichungen der Erdbeschleunigung im Januar 2019, beispielsweise durch den Monsun. Die laserbasierte Karte (rechts) ist deutlich weniger verrauscht. Grafik: Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam / AEI Hannover


    Obwohl das Laser Ranging Interferometer nur als Technologiedemonstration mit einer minimal erforderlichen Laufzeit von drei Monaten angelegt war, sind auch nach drei Jahren keine Verringerung der Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit des Instruments und seiner Komponenten festzustellen. Das Interferometer sollte daher auch weitere Jahre wertvolle Messdaten liefern.


    „Wir wissen nun, dass Laserinterferometer im All zwischen Satelliten über Jahre hinweg hochpräzise und sehr zuverlässig betrieben werden können“, sagt Gerhard Heinzel, Leiter der Arbeitsgruppe „Weltrauminterferometrie“ am AEI und Manager der deutschen Beiträge zum Laser Ranging Interferometer. „Besonders beeindruckend ist, dass wir mehr als 100 Tage dauernde Mess-Segmente von über 1500 Erdumläufen haben, in denen die Satelliten 60 Millionen Kilometer zurückgelegt haben, während denen die Laserverbindung nicht einmal unterbrochen wurde. Auch für LISA, das geplante Gravitationswellen-Observatorium im All ist dies ein wichtiges Ergebnis, denn wir haben für GRACE Follow-On LISA-Technologie eingesetzt. Sie funktioniert einwandfrei und dauerhaft.“


    LISA ist eine geplante Satellitenmission unter Führung der ESA mit NASA-Beiträgen, die ab 2032 ins All starten könnte und dort vom Erdboden aus nicht nachweisbare niederfrequente Gravitationswellen messen würde. LISA wird dafür wie GRACE Follow-On laserbasierte Abstandmessungen zwischen Satelliten – allerdings über deutlich größere Entfernungen von 2,5 Millionen Kilometer – verwenden.


    Aufgrund der enormen Empfindlichkeitssteigerung bei den Messungen der Abstandsänderungen durch das Laserinterferometer ergeben sich zudem ganz neue Möglichkeiten, das Verhalten des Satellitentandems besser zu verstehen. Bestimmte bisher rätselhafte kurze Ereignisse, die die Beschleunigungssensoren der Satelliten registrieren, lassen sich mit Hilfe der Daten des Laserinstruments durch Treffer von Mikrometeoriten von der Größe eines Staubkorns erklären. Auch können die Effekte von Schubdüsen zur Lageregelung der Satelliten aus den Abstandsdaten extrahiert werden.


    Welches Potenzial in den Messungen des Laserinstruments steckt, wird bei gleichzeitiger Anpassung der Analyse-Methoden mit zunehmender Messdauer sichtbar. Die höhere Auflösung der laserbasierten Abstandsmessungen sorgt für genauere Karten des statischen Schwerefelds der Erde. Sie bildet aber auch kurzfristige zeitliche Änderungen ab, die in den bisher monatlich veröffentlichten Schwerefeldkarten fehlten. Forschende vom AEI Hannover, der Leibniz Universität Hannover und vom Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam werden in den nächsten Jahren gemeinsam die optimale Auswertungsstrategie der Messdaten des Laserinstruments untersuchen.


    „Wir haben nach drei Jahren Messbetrieb konkrete Ideen dafür, wie wir die nächsten Geodäsie-Mission in der Erdumlaufbahn noch einmal verbessern können“, sagt Vitali Müller, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe „Weltrauminterferometrie“ am AEI. „Zukünftige Erderkundungsmissionen könnten dann nur noch ein Laserinstrument wie das Laser Ranging Interferometer zur Abstandsmessung verwenden.“

    „Nach dem großen Erfolg von LISA Pathfinder zeigt uns GRACE-Follow-On nun, dass ein weiterer Baustein – die Laserverbindung zwischen weit voneinander entfernten Satelliten – bereit für die LISA-Mission ist“, sagt Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik Hannover und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik an der Leibniz Universität Hannover. „Wir freuen uns, dass die Europäische Weltraumorganisation ESA die Entwicklung von bis zu zwei ähnlichen Missionen zur Messung des Erdschwerefelds und die dazugehörige Laser-Interferometrie vorantreibt. Mehrere gleichzeitig betriebene Satellitenpaare würden die Qualität der Erdschwerefeld-Karten erheblich verbessern.“


    Weitere Infos und Bilder auf den Seiten des AEI unter https://www.aei.mpg.de/718685/…ngen-in-der-erdumlaufbahn

    Durch die Kartierung der Bewegungen von Galaxien in riesigen Filamenten, die das kosmische Netz verbinden, entdeckten Astronomen am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in China und Estland, dass sich diese langen Ströme aus Galaxien auf Skalen von Hunderten von Millionen Lichtjahren drehen. Eine Rotation in dieser Größenordnung wurde bisher noch nie beobachtet. Die in Nature Astronomy veröffentlichten Ergebnisse deuten an, dass Drehimpulse auf noch nie dagewesenen Skalen erzeugt werden können.


    Kosmische Filamente sind riesige Brücken aus Galaxien und Dunkler Materie, die Galaxienhaufen miteinander verbinden. Sie leiten Galaxien zu und in große Galaxienhaufen, die sich an ihren Enden befinden. „Indem wir die Bewegung von Galaxien in diesen riesigen kosmischen Autobahnen mit Hilfe des Sloan Digital Sky Survey – einer Himmelsdurchmusterung zur Vermessung von Hunderttausenden von Galaxien – untersuchten, fanden wir eine bemerkenswerte Eigenschaft dieser Filamente: Sie drehen sich“, sagt Peng Wang, Erstautor der jetzt veröffentlichten Studie und Astronom am AIP. „Obwohl es sich um dünne Zylinder – ähnlich der Form eines Bleistifts – handelt, die Hunderte von Millionen Lichtjahren lang sind, aber nur wenige Millionen Lichtjahre im Durchmesser, drehen sich diese fantastischen Materieströme“, ergänzt Noam Libeskind, Initiator des Projekts am AIP. „Auf diesen Skalen wirken die Galaxien in ihnen wie Staubkörnchen. Sie bewegen sich auf helix- oder korkenzieherartigen Bahnen, rotieren um die Achse des Filaments, während sie sich in ihm in Längsrichtung bewegen. Eine solche Drehung wurde noch nie zuvor auf solch enormen Skalen beobachtet und impliziert, dass es einen noch unbekannten dafür verantwortlichen physikalischen Mechanismus gibt.“


    Wie der für die Rotation verantwortliche Drehimpuls entsteht, ist eines der ungelösten Schlüsselprobleme der Kosmologie. Im Standardmodell der Strukturbildung im Universum wachsen kleine „Überdichten“, die im frühen Universum vorhanden sind, durch gravitative Instabilität, da Materie von unter- zu überdichten Regionen fließt. In der Theorie ist eine solche Strömung drehungs- oder wirbelfrei: Da es keine ursprüngliche Rotation im frühen Universum gibt, muss diese bei der Bildung von Strukturen erzeugt werden. Das kosmische Netz im Allgemeinen und Filamente im Besonderen sind eng mit der Entstehung und Entwicklung von Galaxien verbunden. Sie haben zudem einen starken Einfluss auf den Spin, die Eigenrotation, von Galaxien und regulieren oft die Richtung, in der Galaxien und ihre Halos aus Dunkler Materie rotieren. Es ist jedoch nicht bekannt, ob nach dem derzeitigen Modell der Strukturbildung die Filamente selbst, als nicht kollabierte quasi-lineare Objekte, sich drehen.


    Künstlerische Darstellung der kosmischen Filamente: Riesige Brücken aus Galaxien und dunkler Materie verbinden Galaxienhaufen miteinander. Die Galaxien strömen darin auf korkenzieherartigen Bahnen zu den großen Galaxienhaufen, die sich an ihren Endpunkten befinden. Ihr Licht erscheint, wenn sie sich auf uns zu bewegen, blau verschoben und, wenn sie sich entfernen, rot verschoben. Bild: AIP/ A. Khalatyan/ J. Fohlmeister


    „Angeregt durch die Vermutung des Theoretikers Dr. Mark Neyrinck, dass Filamente sich drehen könnten, untersuchten wir die beobachtete Galaxienverteilung im Hinblick auf Filamentrotation“, sagt Noam Libeskind. „Es ist fantastisch, die Bestätigung dafür zu sehen, dass intergalaktische Filamente sowohl im realen Universum als auch in Computersimulationen rotieren.“ Mit Hilfe einer ausgeklügelten Kartierungsmethode segmentierten sie die beobachtete Galaxienverteilung in ihre zugrunde liegende Filamentstruktur und betrachteten jedes Filament näherungsweise als einen langgestreckten Zylinder. Die Galaxien darin unterteilten sie in zwei Bereiche entlang der Achse des Filaments und ermittelten sorgfältig die mittlere Rotverschiebungsdifferenz zwischen den beiden Regionen. Die mittlere Rotverschiebungsdifferenz gibt Aufschluss über die Geschwindigkeitsdifferenz (die Dopplerverschiebung) zwischen den Galaxien auf der sich von uns weg rotierenden und der in unsere Richtung rotierenden Seite der Röhre des Filaments. Somit ist die Bestimmung der Rotation des Filaments möglich. Die Studie impliziert, dass Filamente im Universum je nach Beobachtungswinkel und der Masse der sich an ihren Endpunkten befindlichen Galaxienhaufen ein deutliches Signal zeigen, das auf eine Rotationsbewegung schließen lässt.


    Weitere Infos auf den Seiten des AIP unter https://www.aip.de/de/news/dis…rotation-in-the-universe/

    Nicht nur der sehr prägnante 11-Jahres-Zyklus, auch alle weiteren periodischen Aktivitätsschwankungen der Sonne können durch Anziehungskräfte der Planeten getaktet sein. Zu diesem Schluss kommen Dr. Frank Stefani und seine Kollegen vom Institut für Fluiddynamik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und vom Institute of Continuous Media Mechanics im russischen Perm. Mit neuen Modellrechnungen unterbreiten sie erstmals einen Vorschlag für eine umfassende Erklärung aller wichtigen bekannten Sonnenzyklen. Die längsten Aktivitätsschwankungen über tausende Jahre entlarven sie dabei als chaotischen Prozess. Trotz der planetaren Taktung der kurzen und mittleren Zyklen werden Langzeitprognosen der Sonnenaktivität somit unmöglich.

    Seit langem fahnden Sonnenphysiker*innen weltweit nach zufriedenstellenden Erklärungen für die vielen zyklischen, sich überlagernden Aktivitätsschwankungen der Sonne. Denn neben dem bekanntesten, etwa elfjährigen „Schwabe-Zyklus“ zeigt die Sonne auch längere Schwankungen von hunderten bis tausenden von Jahren. Sie folgt dabei insbesondere dem „Gleißberg-Zyklus“ (etwa 85 Jahre), dem „Suess-de Vries-Zyklus“ (etwa 200 Jahre), und dem Quasi-Zyklus der „Bond-Ereignisse“ (etwa aller 1500 Jahre), jeweils nach ihren Entdeckern benannt. Unumstritten ist, dass das Sonnenmagnetfeld diese Aktivitätsschwankungen steuert.


    Warum sich das Magnetfeld aber überhaupt ändert, dafür gehen Erklärungen und Modelle in Fachkreisen teils weit auseinander. Ist die Sonne „fremdgesteuert“ oder liegt der Grund für die vielen Zyklen in besonderen Eigenarten des Sonnendynamos selbst? Auch HZDR-Forscher Frank Stefani und seine Kolleg*innen suchen seit einigen Jahren nach Antworten – vor allem auch auf die sehr kontrovers diskutierte These, ob Planeten eine Rolle für die Sonnenaktivität spielen.


    Zuletzt haben die Forscher*innen die Bahnbewegung der Sonne näher betrachtet. Die Sonne steht nicht fest im Zentrum des Sonnensystems: Sie führt eine Art Tanz im gemeinsamen Schwerefeld mit den massereichen Planeten Jupiter und Saturn aus – und zwar in einem Takt von 19,86 Jahren. Von der Erde ist bekannt, dass das Herumschleudern auf ihrer Bahn kleine Bewegungen im flüssigen Erdkern auslöst. Etwas Ähnliches geschieht auch im Inneren der Sonne, wurde aber bislang im Hinblick auf ihr Magnetfeld vernachlässigt.


    Die Idee der Forscher*innen: Ein Teil des Bahndrehmoments der Sonne könnte sich auf ihre Rotation übertragen und somit den inneren Dynamoprozess beeinflussen, durch den das Sonnenmagnetfeld entsteht. Denn eine solche Kopplung würde ausreichen, die extrem empfindliche magnetische Speicherfähigkeit der Tachokline zu verändern, einer Übergangsregion zwischen unterschiedlichen Arten des Energietransports im Inneren der Sonne. „Die aufgewickelten Magnetfelder könnten dann leichter zur Oberfläche der Sonne herausschnipsen“, erläutert Stefani.


    Die Forscher*innen integrierten eine solche rhythmische Störung der Tachokline in ihre bisherigen Modellrechnungen eines typischen Sonnendynamos – und konnten dadurch gleich mehrere, aus den Beobachtungen bekannte, zyklische Phänomene reproduzieren. Das Bemerkenswerteste: Neben dem 11,07 Jahre langen Schwabe-Zyklus, den sie bereits in vorhergehenden Arbeiten modelliert hatten, veränderte sich die Stärke des Magnetfeldes jetzt zusätzlich in einem Takt von 193 Jahren – dies könnte der Suess-de Vries-Zyklus der Sonne sein, der aus Beobachtungen mit 180 bis 230 Jahren angegeben wird. Rechnerisch entstehen die 193 Jahre als eine sogenannte Schwebungsperiode zwischen dem 19,86-Jahres-Takt und dem zweifachen Schwabe-Zyklus, auch Hale-Zyklus genannt. Damit wäre der Suess-de Vries-Zyklus das Ergebnis einer Kombination von zwei äußeren Taktgebern – den Gezeitenkräften der Planeten und der Eigenbewegung der Sonne im Schwerefeld des Sonnensystems.

    Planeten als Metronom

    Für den 11,07-Jahres-Zyklus hatten die Forscher*innen um Stefani bereits zuvor starke statistische Hinweise gefunden, dass dieser einer äußeren Uhr folgen muss. Diese „Uhr“ verknüpften sie mit den Gezeitenkräften der Planeten Venus, Erde und Jupiter. Deren Wirkung ist am stärksten, wenn die Planeten in einer Linie stehen: Eine Konstellation, die alle 11,07 Jahre auftritt. Wie für den 193-Jahres-Zyklus, war auch hier ein empfindlicher physikalischer Effekt entscheidend, um eine ausreichende Wirkung der schwachen Gezeitenkräfte der Planeten auf den Sonnendynamo auszulösen.


    Aktive Regionen in Hülle und Fülle: Im Mai 2015 zeigte die Sonne über einen Zeitraum von fünf Tagen etwa ein Dutzend aktiver Regionen. Die hellen, spindelförmigen Stränge, die aus diesen aktiven Regionen herausragen, sind Teilchen, die sich entlang von Magnetfeldlinien bewegen. Die Magnetfeldlinien wiederum verbinden Bereiche entgegengesetzter Polarität. Bild: Solar Dynamics Observatory, NASA


    Nach anfänglicher Skepsis gegenüber der Planetenhypothese geht Stefani inzwischen davon aus, dass diese Zusammenhänge nicht zufällig sind. „Wenn die Sonne uns hier einen Streich spielen sollte, dann mit einer unglaublichen Perfektion. Oder aber wir haben in der Tat eine erste Ahnung von einem kompletten Bild der kurzen und langen Zyklen der Sonnenaktivität.“ Tatsächlich bekräftigen die aktuellen Ergebnisse auch rückwirkend nochmals, dass der 11-Jahres-Zyklus ein getakteter Prozess sein muss. Andernfalls wäre das Entstehen einer Schwebungsperiode mathematisch unmöglich.


    Neben den eher kürzeren Aktivitätszyklen zeigt die Sonne auch Langzeittrends im Tausend-Jahre Bereich. Diese sind durch länger andauernde Aktivitätseinbrüche, sogenannte „Minima“, geprägt, wie zuletzt das „Maunder-Minimum“ zwischen 1645 und 1715 während der sogenannten kleinen Eiszeit. Durch statistische Analyse der beobachteten Minima konnten die Forscher*innen zeigen, dass es sich bei diesen jedoch nicht um einen zyklischen Prozess handelt, sondern ihr Auftreten im Abstand von etwa tausend bis zweitausend Jahren einem mathematischen Zufallsprozess folgt.


    Um dies im Modell zu überprüfen, erweiterten die Forscher*innen ihre Simulationen des Sonnendynamos auf einen längeren Zeitraum von 30.000 Jahren. Tatsächlich zeigten sich neben den kürzeren Zyklen alle 1000 bis 2000 Jahre irreguläre, plötzliche Einbrüche der magnetischen Aktivität. „Wir sehen in unseren Simulationen, wie sich eine Nord-Süd-Asymmetrie aufbaut, die irgendwann zu stark wird und aus dem Takt gerät, bis alles zusammenbricht. Das System kippt ins Chaotische und benötigt dann wieder eine Weile, in den Takt zurückzufinden“, erläutert Stefani. Dieses Ergebnis bedeutet aber auch, dass sehr langfristige Prognosen der Sonnenaktivität, etwa für ihren Einfluss auf Klimaentwicklungen, grundsätzlich kaum möglich sind.


    Weitere Infos auf den Seiten des HZDR unter https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=99&pOid=63352

    Monde sternenloser Planeten können eine Atmosphäre haben und flüssiges Wasser speichern. Münchner Astrophysiker haben berechnet, dass die Wassermenge ausreicht, um Leben auf diesen wandernden Mond-Planeten-Systemen zu ermöglichen und zu erhalten.


    Wasser ist ein Lebenselixier. Aus ihm entstand auf der Erde Leben und gleichzeitig erhält es das Leben aufrecht. Daher suchen Wissenschaftler nach anderen Wasservorkommen im Universum. Jenseits der Erde konnte allerdings die Existenz von Flüssigwasser noch nicht direkt belegt werden. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass einige Monde in unserem äußeren Sonnensystem unter ihrer Oberfläche Ozeane aus flüssigem Wasser beherbergen könnten. Dazu gehören beispielsweise der Saturnmond Enceladus und die Jupitermonde Ganymed, Kallisto und Europa – wie sieht es aber mit Wasservorkommen auf Monden außerhalb unseres Sonnensystems aus?


    Die Physiker des Exzellenzclusters ORIGINS, Prof. Barbara Ercolano und Dr. Tommaso Grassi von der LMU München, untersuchten daher in Kooperation mit der University of Concepsion in Chile mit mathematischen Methoden, ob sich Wasser auf einem Mond bilden kann, der einen freischwebenden Planeten (FFP) umkreist. Ein FFP (free-floating planet) bezeichnet einen Planeten, der von einem Stern losgelöst ist und in der Galaxie umherwandert.


    Und von diesen FFPs gibt es viele. Konservative Schätzungen legen nahe, dass es in der Milchstraße mindestens einen sternenlosen Planeten von der Größe des Jupiters pro Stern geben könnte. Bei weit über 100 Milliarden Sternen in unserer Galaxie wandern demnach weit mehr als 100 Milliarden solcher Planeten umher.


    Auf Monden freischwebender Planeten kann flüssiges Wasser existieren. Bild: Tommaso Grassi/LMU


    Das Ergebnis der Berechnungen zeigt, dass die Wassermenge auf einem erdgroßen Mond rund ein zehntausendstel kleiner ist als in den Ozeanen der Erde, aber hundertfach so groß ist wie die Menge an Wasser in der Erdatmosphäre. Diese Menge an Wasser reicht aus um das Leben zu ermöglichen und zu erhalten.


    Das Modell für die Berechnungen der Wissenschaftler besteht aus einem erdgroßen Mond, der um einen jupitergroßen Planeten kreist. Diese umherwandernden Mond-Planetensysteme leben quasi „in der Dunkelheit", da sie weit von relevanten stellaren Objekten entfernt sind. Als „chemischer Antrieb“ und als Wärmequelle kann daher keine Sonne dienen, wie es bei unserer Erde der Fall ist.


    Vielmehr übernimmt in dem Modell der Forscher die kosmische Strahlung den chemischen Antrieb, der notwendig ist, um molekularen Wasserstoff und Kohlendioxid in Wasser und andere Produkte umzuwandeln. Als Wärmequelle fungieren die Gezeitenkräfte, die der Planet auf den Mond ausübt. Sie erzeugen genügend Energie, um das Wasser in flüssiger Struktur zu erhalten. Die zu 90 Prozent aus Kohlendioxid bestehende Atmosphäre speichert mit Hilfe des Treibhauseffekts einen Großteil der Wärme auf dem Mond.


    Weitere Infos auf den Seiten des Origins-Clusters unter https://www.origins-cluster.de…den-sternenloser-planeten

    Eine Kombination von systematischen Beobachtungen mit kosmologischen Simulationen hat gezeigt, dass Schwarze Löcher überraschenderweise bestimmten Galaxien helfen können, neue Sterne zu bilden. Die übliche Rolle supermassereicher Schwarze Löcher für die Sternentstehung ist destruktiv: sie können Galaxien das für die Sternentstehung nötige Gas austreiben. Die neuen Ergebnisse, die jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, zeigen dagegen Situationen, in denen aktive Schwarze Löcher stattdessen bestimmten Galaxien sozusagen den Weg frei machen und verhindern, dass die Sternentstehung gestört wird, während jene Galaxien durch das umgebende intergalaktische Gas fliegen.


    Aktive Schwarze Löcher in Galaxien haben eher einen zerstörerischen Ruf. Die Energie, die sie freisetzen, heizt Gas in ihrer Heimatgalaxie auf und sorgt teilweise sogar dafür, dass Gas aus der Galaxie "hinausgeblasen" wird. Beides erschwert es der Galaxie, neue Sterne zu produzieren. Doch nun haben Forscher*innen herausgefunden, dass aktive Schwarze Löcher die Sternentstehung in einigen Fällen sogar unterstützen können – zumindest bei den Satellitengalaxien, die ihre Heimatgalaxie umkreisen.


    Diese unerwartete Erkenntnis erwuchs aus einer Zusammenarbeit, die letztlich auf ein Mittagspausen-Gespräch zwischen einer auf Computersimulationen spezialisierten Astronomin und einem beobachtenden Astronomen zurückging. Als solches ist es ein gutes Beispiel für die Art von informellem wissenschaftlichem Austausch, der derzeit unter Pandemiebedingungen deutlich schwieriger ist als vorher.


    Astronomische Beobachtungen, bei denen ein Spektrum einer fernen Galaxie aufgenommen wird – die regenbogenartige Aufspaltung des Lichts einer Galaxie in seine verschiedenen Wellenlängen – ermöglichen eine vergleichsweise direkte Bestimmung der Geschwindigkeit, mit der jene Galaxie neue Sterne bildet.


    Für viele Galaxien liegen die Sternenentstehungsraten solchen Messungen nach bei eheer bescheidenen Raten. In unserer eigenen Milchstraßengalaxie werden nur ein oder zwei neue Sterne pro Jahr geboren. In anderen Galaxien gibt es kurze Ausbrüche intensiver Sternentstehungsaktivität, so genannte "Starbursts", bei denen Hunderte von Sternen pro Jahr geboren werden. In wieder anderen Galaxien scheint die Sternentstehung unterdrückt zu sein: Solche Galaxien haben praktisch aufgehört, neue Sterne zu bilden.


    Eine besondere Art von Galaxien, deren Exemplare häufig, nämlich in fast der Hälfte der Fälle in solch einem Zustand unterdrückter Sternentstehungsaktivität gefunden werden, sind sogenannte Satellitengalaxien. Solche Galaxien sind Teil einer Gruppe oder eines Haufens von Galaxien, ihre Masse ist vergleichsweise gering, und sie umkreisen eine deutlich massereichere Zentralgalaxie, ähnlich wie Satelliten die Erde umkreisen.

    Seit den 1970er Jahren haben Astronomen vermutet, dass der Grund für die Unterdrückung der Sternentstehungs-Aktivität solcher Satellitengalaxien mit einer Art Fahrtwind zusammenhängen könnte: Galaxiengruppen und Galaxienhaufen enthalten nämlich nicht nur Galaxien, sondern auch heißes, dünnes Gas, das den intergalaktischen Raum ausfüllt.


    Läuft so eine Satellitengalaxie mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Kilometern pro Sekunde im Galaxienhaufen um, dann würde sie durch das dünne Gas die gleiche Art von Fahrtwind spüren wie jemand, der mit hoher Geschwindigkeit Fahrrad oder Motorrad fährt. Die Sterne der Satellitengalaxie sind dabei viel zu klein und kompakt, um vom Fahrtwind des entgegenkommenden intergalaktischen Gases merklich beeinflusst zu werden. Aber das eigene Gas der Satellitengalaxie ist es nicht.


    Es würde durch das entgegenkommende heiße intergalaktische Gas durch sogenannten "Staudruck" – Fahrtwind – entgegen der Flugrichtung aus der Satellitengalaxie herausgedrückt. Andererseits hat eine sich schnell bewegende Galaxie keine Chance, eine ausreichende Menge an intergalaktischem Gas anzuziehen, um ihr Gasreservoir wieder aufzufüllen. Im Endeffekt verlieren Satellitengalaxien ihr Gas auf diese Weise so gut wie vollständig. Damit fehlt anschließend das Rohmaterial, das für die Sternentstehung benötigt wird, und die Sternentstehungsaktivität der Satellitengalaxie kommt zum Erliegen.

    Die fraglichen Prozesse laufen über Millionen oder gar Milliarden von Jahren hinweg ab, so dass wir nicht direkt beobachten können, was da vor sich geht. Trotzdem gibt es Möglichkeiten für Astronom*innen, mehr zu erfahren: Computersimulationen von virtuellen Universen, deren Evolution denselben physikalischen Gesetzen folgt wie in unserem eigenen Universum. Die Ergebnisse solcher Simulationen lassen sich mit echten astronomischen Beobachtungen vergleichen – und innerhalb der Simulationen können wir dann jeweils der Frage nachgehen wie das, was wir da sehen, entstanden ist.

    Annalisa Pillepich, eine Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), ist auf diese Art kosmologischer Simulationen spezialisiert. Die IllustrisTNG-Simulationsreihe, die Pillepich mit geleitet hat, liefert die bisher detailliertesten virtuellen Universen – Universen, in denen Forscher die Bewegung von Gas auf vergleichsweise kleinen Skalen verfolgen können.


    IllustrisTNG liefert einige extreme Beispiele für Satellitengalaxien, die ihr Gas gerade erst durch den Staudruck verloren haben: sogenannte "Quallen-Galaxien", die die Überreste ihres Gases hinter sich herziehen wie Quallen ihre Tentakel. Tatsächlich ist die Identifizierung aller Quallen-Galaxien in diesen Simulationen ein kürzlich gestartetes Citizen-Science-Projekt auf der Plattform Zooniverse. Dort können Freiwillige bei der Erforschung der Quallen-Galaxien mithelfen (siehe diese MPIA-Mitteilung vom 1. Juni 2021).


    Aber obwohl Quallen-Galaxien für die Erforschung der Satellitengalaxien wichtig sind, war der Ausgangspunkt für das hier beschriebene Forschungsprojekt ein anderer: Bei einem Mittagessen im November 2019 erzählte Pillepich dem auf Beobachtungen spezialisierten Astronomen Ignacio Martín-Navarro, der mit einem Marie-Curie-Stipendium am MPIA war, von einem anderen IllustrisTNG-Ergebnis: wie weit der Einfluss supermassereicher Schwarzer Löcher über ihre Heimatgalaxie hinaus in den intergalaktischen Raum reicht.


    Supermassereiche Schwarze Löcher finden sich im Zentrum so gut wie aller Galaxien. Materie, die auf ein solches Schwarzes Loch fällt, wird typischerweise Teil einer rotierenden Scheibe, der sogenannten Akkretionsscheibe, die das Schwarze Loch umgibt. Vom inneren Rand der Akkretionsscheibe aus fällt Materie in das Schwarze Loch hinein. Fällt von außen weitere Materie auf die Akkretionsscheibe, setzt das eine enorme Energiemengen in Form von Strahlung frei. Oft entstehen auch zwei entgegengesetzte Jets aus schnell bewegten Teilchen, die rechtwinklig zur Akkretionsscheibe vom Schwarzen Loch weg beschleunigt werden. Ein supermassereiches Schwarzes Loch, das auf diese Weise Energie abstrahlt, nennt man Aktiven Galaxienkern, nach dem englischen active galactic nucleus abgekürzt zu "AGN".


    IllustrisTNG ist zwar nicht detailliert genug, um Jets von Schwarzen Löchern einzubeziehen. Aber das Modelluniversum ist so detailliert, dass es allgemeiner simulieren kann, wie ein AGN dem umgebenden Gas Energie zuführt. Wie die Simulation zeigte, führt diese Energiezufuhr zu Gasflüssen, die sich entlang eines Weges des geringsten Widerstands ausbreiten: im Fall von Scheibengalaxien, ähnlich unserer eigenen Milchstraße, senkrecht zur Sternscheibe; bei sogenannten elliptischen Galaxien senkrecht zu einer geeigneten Ebene, die durch die Anordnung der Sterne der Galaxie definiert ist (siehe diese MPIA-Wissenschaftsmitteilung von 2019).


    Mit der Zeit arbeitet sich das ausströmende Gas senkrecht zur Scheibe oder bevorzugten Ebene soweit nach außen vor, dass es die intergalaktische Umgebung beeinflusst – also das dünne Gas, das die Galaxie umgibt. Die Gasflüsse drücken das intergalaktische Gas weiter nach außen, so dass auf jeder Seite der Galaxie eine gigantische Blase entsteht. Das war der Umstand, der Pillepich und Martín-Navarro zum Nachdenken brachte: Wenn eine Satellitengalaxie eine solche Blase durchquert – würden die vom AGN hervorgerufenen Gasflüsse zum Fahrtwind beitragen, den die Satellitengalaxie verspürt, und würde die Sternentstehungsaktivität der Satellitengalaxie dadurch noch weiter gebremst werden?


    Martín-Navarro ging der Frage mit seinen eigenen Werkzeugen nach. Er hatte bereits vorher mit Daten einer der bisher größten systematischen Himmelsdurchmusterungen gearbeitet: des Sloan Digital Sky Survey (SDSS), der hochwertige Bilder und Spektren eines großen Teils der nördlichen Himmelskugel liefert. In den öffentlich zugänglichen Daten dieser Durchmusterung untersuchte Martín-Navarro 30.000 Galaxiengruppen und -haufen, von denen jede eine zentrale Galaxie und im Durchschnitt 4 Satellitengalaxien enthält.


    Bei einer statistischen Analyse dieser Tausenden von Systemen fand er einen kleinen, aber deutlichen Unterschied zwischen Satellitengalaxien, die nahe an der bevorzugten Ebene der Zentralgalaxie lagen, und Satelliten, die deutlich darüber oder darunter lagen. Der Unterschied verlief jedoch genau anders herum, als es die Forscher erwartet hatten: Satellitengalaxien oberhalb und unterhalb der Ebene, also innerhalb der ausgedünnten Blasen, waren im Durchschnitt aktiver, was die Sternentstehung anging. Würde man zufällig eine der Satellitengalaxien auswählen, dann wäre die Wahrscheinlichkeit, dass die Sternenstehungsaktivität jener speziellen Galaxie zum Erliegen gekommen ist, für eine ober- oder unterhalb der Ebene befindliche Galaxie rund 5% geringer als für eine Galaxie nahe der Ebene.


    Mit diesem überraschenden Ergebnis ging Martín-Navarro zurück zu Annalisa Pillepich, und die beiden führten die gleiche Art der statistischen Analyse im virtuellen Universum der IllustrisTNG-Simulationen durch. In solchen Simulationen wird die kosmische Evolution von den Forscher*innen ja gerade nicht "von Hand" vorgegeben. Programmiert sind stattdessen Regeln, welche die physikalischen Gesetzmäßigkeiten im virtuellen Universum so realistisch wie möglich nachbilden. Außerdem sind für das virtuelle Universum Anfangsbedingungen hinterlegt, die dem Zustand unseres eigenen Universums kurz nach dem Urknall so nahe wie möglich kommen.


    Regeln und Anfangsbedingungen sind die Grundlage, auf der sich das virtuelle Universum dann im Computer weiterentwickelt. Deshalb lassen solche Simulationen Raum für Unerwartetes. In diesem speziellen Fall war das: Raum für die Wiederentdeckung des Zusammenhangs zwischen der Position einer Satellitengalaxie – in der Ebene der zentralen Galaxie, oder darunter/darüber – und der Wahrscheinlichkeit, dass die Sternentstehung in einer solchen Satellitengalaxie bereits zum Erliegen gekommen ist. Genau diesen Zusammenhang fanden die Forscher*innen im virtuellen Universum wieder, einschließlich der Größe der Wahrscheinlichkeits-Abweichung von 5%.


    Pillepich, Martín-Navarro und ihre Kollegen machten sich daraufhin Gedanken, welcher physikalische Mechanismus für den Zusammenhang verantwortlich sein könnte. Ihre Hypothese: Man stelle sich eine Satellitengalaxie vor, die durch eine der ausgedünnten Blasen reist, die das zentrale Schwarze Loch im umgebenden intergalaktische Medium erzeugt hat. Aufgrund der geringeren Dichte erfährt diese Satellitengalaxie weniger Fahrtwind, weniger Staudruck. Damit ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass das Gas jener Satellitengalaxie aus der Galaxie herausgedrückt wird.


    Gasdichte rund um eine massereiche Zentralgalaxie in einer Galaxiengruppe im virtuellen Universum der TNG50-Simulation. Das Gas im Inneren der Galaxie entspricht der hellen vertikalen Struktur und bildet eine Gasscheibe. Links und rechts von der Struktur befinden sich Blasen - Regionen, die in diesem Bild wie Kreise aussehen, mit deutlich reduzierter Gasdichte im Inneren. Diese Geometrie des Gases ist auf die Wirkung des supermassereichen Schwarzen Lochs zurückzuführen, das sich im Zentrum der Galaxie verbirgt, das Gas vorzugsweise in Richtungen senkrecht zur Gasscheibe der Galaxie ausstößt und dabei Regionen mit geringerer Dichte erzeugt. Bild: TNG Collaboration/Dylan Nelson


    Dabei kommt es auf die Statistik an. Bei Satellitengalaxien, die dieselbe Zentralgalaxie schon mehrmals umkreist haben und dabei Blasen, aber auch die dazwischen liegenden Regionen mit höherer Dichte mehrmals durchquert haben, wird der Effekt nicht weiter auffallen. Solche Galaxien haben ihr Gas längst verloren, aber für Satellitengalaxien, die erst kürzlich zu der Gruppe oder dem Haufen hinzugestoßen sind, wird der Ort einen Unterschied machen: Wenn diese Satelliten zufällig zuerst in einer Blase landen, ist es weniger wahrscheinlich, dass sie ihr Gas verloren haben, bis wir sie beobachten, als wenn sie beim Gruppen-Beitritt außerhalb einer Blase landen. Dieser Effekt könnte der Grund für den ortsbedingten statistischen Unterschied bei den Satellitengalaxien sein.


    Die Übereinstimmung zwischen den statistischen Analysen der SDSS-Beobachtungen und der IllustrisTNG-Simulationen, kombiniert mit einer plausiblen Hypothese für den dahinterstehenden physikalischen Mechanismus, ist ein vielversprechendes Ergebnis. Im Zusammenhang mit der Galaxienentwicklung ist das Ergebnis auch deswegen interessant, weil es indirekt bestätigt, dass aktive Galaxienkerne das umgebende intergalaktisches Gas nicht nur aufheizen, sondern aktiv "wegschieben", um Regionen mit geringerer Dichte zu schaffen.


    Und wie bei allen vielversprechenden Ergebnissen gibt es eine Reihe von naheliegenden Richtungen, in die Martín-Navarro, Pillepich und ihre Kollegen, aber auch andere Wissenschaftler*innen weiterforschen können.

    Zunächst einmal gibt es weitere Simulationen, die ähnlich umfassend und detailliert sind wie IllustrisTNG, aber die kosmische Entwicklung etwas anders modellieren. Liefern diese Simulationen, wie zum Beispiel die EAGLE-Simulation, die gleichen Ergebnisse?


    Die SDSS-Beobachtungen dokumentieren die Lage im Universum zu einem vergleichsweise späten Zeitpunkt. Allerdings gilt: Wenn Astronom*innen ins All blicken, blicken sie gleichzeitig in die Vergangenheit. Bereits die Andromedagalaxie sehen wir so, wie jene Galaxie vor 2,5 Millionen Jahren war, schlicht weil das Licht der Andromedagalaxie 2,5 Millionen Jahre benötigt hat, um zu uns zu gelangen. Auf diese Weise können Astronom*innen die Vergangenheit ferner kosmischer Regionen direkt beobachten.


    Das wirft direkt die Frage auf: Zeigen Beobachtungen deutlich weiter entfernter Galaxien, also Beobachtungen, die das Universum so abbilden, wie es zu deutlich früheren Zeiten war ("höhere Rotverschiebungen"), ähnliche statistische Unterschiede bei den damaligen Satellitengalaxien? Vom vorgeschlagenen Mechanismus her würde man sogar erwarten, dass der statistische Effekt in der Vergangenheit ausgeprägter war – und das ist eine Vorhersage, die sowohl anhand von Beobachtungen als auch innerhalb der virtuellen Universen kosmologischer Simulationen überprüft werden kann.


    Nicht zuletzt liefern die neuen Ergebnisse zusätzliche Motivation dafür, IllustrisTNG-Vorhersage über das Auftreten von Regionen geringerer Dichte um die zentralen Galaxien von Galaxiengruppen und -haufen durch neuartige Beobachtungen auf den Prüfstand zu stellen. Das deutsch-russische Röntgeninstrument eROSITA, das im Sommer 2019 an Bord des SRG-Satelliten gestartet wird, könnte diese großräumigen Strukturen innerhalb von Galaxiengruppen oder -haufen direkt nachweisen, indem es die Helligkeit des vom Gas emittierten Lichts bei verschiedenen Röntgenwellenlängen misst.


    Weitere Infos auf den Seiten des MPIA unter http://www.mpia.de/5705282/new…450_transferred?c=5230012

    19 mag, das ist schon etwas aufwendiger bei einem sich bewegenden Objekt, wenn man kein größeres Gerät zur Verfügung hat. Ich guck mal, was sich machen läßt

    Solar Orbiter ist eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der NASA, die bahnbrechende neue Erkenntnisse über die Sonne liefern wird. Unter anderem sollen aus so geringer Entfernung wie nie zuvor Bilder der Sonne aufgenommen werden, außerdem sollen zum ersten Mal überhaupt Aufnahmen der Sonnenpole entstehen. Mit an Bord sind drei an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) entwickelte und gebaute Geräte, welche die Strahlung im Weltraum messen sollen. Ein viertes Gerät wurde unter Kieler Leitung an der Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) entwickelt. Aktuell liefert die Mission allerdings auch neue Erkenntnisse über unseren Nachbarplaneten Venus.


    Im Unterschied zur Erde besitzt die Venus kein eigenes Magnetfeld, welches sie vor der überschallschnellen Strömung des Sonnenwindes schützt. Diese Strömung erzeugt aber ein schwaches, induziertes Magnetfeld um die Venus herum. Eine Analyse der Daten, die Solar Orbiter bei einem ersten Flyby-Manöver an der Venus im letzten Dezember gesammelt hat, zeigt, dass dieses einzigartige Magnetfeld immer noch stark genug ist, um Partikel auf mehrere Millionen Kilometer pro Stunde zu beschleunigen. Die Analyse wurde am 3. Mai in dem Fachjournal Astronomy & Astrophysics online veröffentlicht. Nach Auffassung des internationalen Forschungsteams sind die Ergebnisse eine wertvolle Hilfe bei der Untersuchung von Planeten in anderen Sonnensystemen und unterstreichen, wie wichtig das Studium von unterschiedlichen planetaren Magnetfeldern im Universum ist.


    Die Erde erzeugt ihr eigenes intrinsisches Magnetfeld mithilfe eines geschmolzenen flüssigen Materials in ihrem Kern. Bei der Venus verhält es sich anders: Sie erhält ihr Magnetfeld aus der Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Ionosphäre des Planeten, also des Teils der Atmosphäre, der elektrisch geladene Atome (Ionen) enthält. Diese Ionen erzeugen elektrische Ströme. Wenn der Sonnenwind über die Venus streicht, tritt er in Wechselwirkung mit diesen Strömen und erzeugt so eine vollständige Magnetosphäre um den Planeten.


    „Es ist eine sehr ungewöhnliche induzierte Magnetosphäre“, sagt Robert Allen, Astrophysiker am US-amerikanischen Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, der federführende Autor der Studie. Die Wissenschaftler kannten diese ungewöhnliche Magnetosphäre zwar schon aus den Venus-Missionen aus den 1960er bis 1980er Jahren, aber es gibt noch viele offene Fragen. Der Sonnenwind zieht zum Beispiel die Magnetosphäre hinter dem Planeten in die Länge; man nennt das einen Magnetschweif. Aber wie weit kann sich eine induzierte Magnetosphäre ausdehnen, bevor sie zerfällt?


    Darstellung der induzierten Magnetosphäre der Venus. Sie entsteht aus der Wechselwirkung des Sonnenwinds mit der Ionosphäre der Venus, die ein Magnetfeld um den Planeten erzeugt. Der Sonnenwind zieht das Magnetfeld hinter dem Planeten in die Länge. Die unterschiedlichen Farben stellen verschiedene Bereiche der Magnetosphäre dar. Die Beschriftungen zeigen, wo verschiedene Mechanismen wirken, die Partikel beschleunigen. (Turbulenzen, Wechselwirkungen von Wellen und Partikeln, Stromschichten). Grafik: Johns Hopkins APL/Ben Smith


    „Dieses System ist ziemlich instabil“, erklärt Allen, „es weht im Sonnenwind wie eine sehr langgestreckte Flagge.“ Magnetische Felder beschleunigen geladene Partikel wie Elektronen und Protonen. Aber kann eine induzierte Magnetosphäre Partikel in der gleichen Weise und auf die gleichen Geschwindigkeiten beschleunigen wie eine intrinsische Magnetosphäre? Diese Frage soll Solar Orbiter zu beantworten helfen. „Solar Orbiter wird im Laufe der Mission die ekliptische Ebene der Planeten verlassen, um auf die Polregionen der Sonne blicken zu können“, sagt Yannis Zouganelis, stellvertretender Projektleiter an der ESA. „Aber dazu brauchen wir die Hilfe von ausgeklügelten Flybys bei der Venus.“


    Während andere Raumsonden wie Bepi Colombo (ESA-Jaxa), Parker Solar Probe und MESSENGER (beide NASA) knapp an der Venus vorbeifliegen, um entweder zu beschleunigen oder abzubremsen, hat Solar Orbiter den Planeten von hinten über den Nordpol angeflogen. So wurde die Sonde aus der Ekliptikebene herausgeschleudert und die Pole der Sonne kamen in Sichtweite. „Für uns ist diese Flugbahn ein Glück. Sonst möchte man sie eigentlich nicht haben“, sagt Allen. „Die Art, wie wir diesen Vorbeiflug genutzt haben, hat uns in diese bisher praktisch unerforschte Region geführt.“


    Mit Solar Orbiter konnten die Forschenden Erkenntnisse darüber gewinnen, dass sich das Magnetfeld der Venus mindestens bis 300.000 km hinter den Planeten erstreckt. Das ist in etwa die Entfernung zwischen Erde und Mond. Im Vergleich zum Magnetschweif der Erde, der über weit mehr als die zehnfache Distanz reicht, ist das relativ kurz. Außerdem fanden die Wissenschaftler heraus, dass das Magnetfeld trotz seiner geringen Größe Partikel auch so weit vom Planeten entfernt noch auf über acht Millionen km/h beschleunigt.


    Das Team hat mehrere Mechanismen entdeckt, die die Partikel beschleunigen. Alle diese Mechanismen gibt es auch in Magnetosphären wie der der Erde: Beispielsweise übertragen Turbulenzen im Magnetfeld genug Energie, um die Partikel mit beinahe 11 Millionen km/h herausfliegen zu lassen. „Die Tatsache, dass es in diesem relativ kleinen System der Venus doch so viele Mechanismen gibt, die Partikel auf so hohe Geschwindigkeiten beschleunigen können, ist für mich sehr überraschend und wirklich interessant“, sagt Professor Robert Wimmer-Schweingruber von der Kieler Universität und Projektleiter für Solar Orbiter an der CAU, „insbesondere, dass diese auch räumlich und zeitlich voneinander abgegrenzt sind.“


    „Darüber hinaus ist diese Untersuchung interessant, weil sie uns einen neuen Messpunkt in der doch sehr beschränkten Zahl von Magnetosphären in unserem Sonnensystem gibt, der zeigt, dass diese auch bei induzierten Magnetfeldern entstehen“, erklärt Wimmer-Schweingruber. „Dies erlaubt uns, die gesamte Bandbreite von Magnetosphären im Universum zu verstehen, auch solche bei Exoplaneten. Diese Planeten, die um ferne Sterne kreisen, werden in den kommenden Jahren mit dem James Webb Space Telescope erstmals untersucht werden können. Da sind Referenzmessungen in unserem Sonnensystem sehr wichtig.“


    Solar Orbiter wird die Venus im August erneut passieren, gerade einmal einen Tag, bevor BepiColombo einen Bogen um den Planeten fliegt. Das ist die Merkur-Sonde, deren Mission von der ESA und der japanischen Aerospace Exploration Agency geleitet wird. Beide Sonden werden auf ihrem Weg Daten zur Venus sammeln, so dass die Wissenschaftler einen seltenen Blick aus zwei Perspektiven erhalten, wie sich diese Phänomene im Lauf der Zeit ändern und wie sie sich vor und hinter dem Planeten unterscheiden. „Wir sind gespannt, was uns diese einzigartige Konstellation von zwei Raumsonden über die Magnetosphäre der Venus zeigen wird,“ blickt Wimmer-Schweingruber in die Zukunft.


    Die für diese Untersuchungen verwendeten Instrumente wurden an der CAU Kiel entwickelt und gebaut. „Es ist großartig zu sehen, dass die Daten unserer Instrumente von Wissenschaftlern an renommierten Forschungsinstituten verwendet werden“, meint Wimmer-Schweingruber, „dafür haben wir sie ja gebaut!“


    Weitere Infos und Bilder auf den Seiten der Uni Kiel unter https://www.uni-kiel.de/de/det…s/125-solar-orbiter-venus


    Seit 2009 schreibt die Reiff-Stiftung zur Förderung der Amateur- und Schulastronomie Förderpreise für Jugendarbeit in der Amateurastronomie und astronomische Projektarbeiten in Schule und Kindergarten aus. Auch im zweiten Corona-Jahr werden wieder insgesamt vier Geldpreise mit insgesamt 6500 Euro in zwei Kategorien vergeben.


    Kategorie 1: Jugendarbeit im Amateurbereich und Projekte weiterführenden Schulen

    In dieser Sparte können bis zu drei Preise mit Preisgeldern von jeweils 3000 Euro, 2000 Euro und 1000 Euro vergeben werden. Das Preisgeld ist für die Durch- oder Fortführung eines eigenständigen amateur- oder schulastronomischen Projekts bestimmt. Für die Bewertung hat die aktive Beteiligung Jugendlicher besonderes Gewicht.


    Kategorie 2: Astronomie-Projekte für das Kindergarten- und Grundschulalter

    Hier beträgt das Preisgeld 500 Euro. Das Preisgeld ist für die Durch- oder Fortführung eines Projekts bestimmt, das Kinder im Kindergarten- oder im Grundschulalter an die Astronomie heranführt. Das geförderte Projekt sollte Vorbildcharakter haben – es sollte in gleicher oder ähnlicher Form auch an anderer Stelle umsetzbar sein.


    Bewerben können sich sowohl Einzelpersonen als auch Interessens- und Arbeitsgemeinschaften, Schulen, Vereine oder sonstige Einrichtungen. Die Bewerbungen sollten enthalten:

    • eine kurze Vorstellung der Beteiligten (max. 1 Seite)
    • eine Beschreibung von bereits durchgeführten Projekten mit Verweis auf bisherige Veröffentlichungen online oder in gedruckten Medien falls vorhanden (max. 2 Seiten)
    • eine Beschreibung des für den Förderpreis vorgeschlagenen Projekts, einschließlich der Angabe, wofür das Preisgeld konkret eingesetzt werden soll (max. 3 Seiten)

    Von den Preisträger*innen wird erwartet, dass sie die geförderten Projekte im Rahmen eines Beitrags in einer der größeren überregionalen deutschsprachigen Astronomiezeitschriften (Sterne und Weltraum, Astronomie – das Magazin, VdS-Journal) vorstellen.


    Die Bewerbungsfrist endet am 30. September 2021. Details zur Bekanntgabe der Preisträger bitte kurzfristig den Webseiten der Reiff-Stiftung entnehmen.


    Bewerbungen sind zu richten an:

    Carolin Liefke

    Haus der Astronomie

    Königstuhl 17

    D-69117 Heidelberg

    E-Mail: reiff-preis@reiff-stiftung.de

    Die hellsten Explosionen des Universums sind möglicherweise stärkere Teilchenbeschleuniger als gedacht: Das zeigt eine außergewöhnlich detaillierte Beobachtung eines solchen kosmischen Gammastrahlungsblitzes. Mit den Spezialteleskopen des H.E.S.S.-Observatoriums in Namibia hat ein internationales Forschungsteam die bislang energiereichste Strahlung von einem Gammablitz registriert und das längste Nachleuchten im Bereich der Gammastrahlung verfolgt. Die Auswertung der Daten legt nahe, dass Röntgen- und Gammastrahlung dieser gewaltigen Sternexplosionen dieselbe Ursache haben und nicht wie bislang angenommen durch getrennte Prozesse entstehen.


    „Gammablitze sind helle Ausbrüche von Röntgen- und Gammastrahlung am Himmel, die von Quellen außerhalb unserer eigenen Galaxie stammen“, erläutert DESY-Forscherin Sylvia Zhu, eine der Autorinnen der Studie. „Sie sind die größten Explosionen im Universum und stehen im Zusammenhang mit dem Kollaps eines schnell rotierenden, massereichen Sterns zu einem Schwarzen Loch.” Ein Teil der dabei freigesetzten Gravitationsenergie treibt eine extrem schnelle, ultrarelativistische Schockwelle an. Darin werden subatomare Teilchen wie Elektronen beschleunigt, die wiederum Gammastrahlung erzeugen können. Gammablitze (Gamma Ray Bursts, GRB) teilen sich in zwei Phasen: eine kurze und chaotische Ausbruchsphase, die einige Dutzend Sekunden dauert, und ein langes, langsam verblassendes Nachglühen.Am 29. August 2019 registrierten die beiden Satelliten „Fermi“ und „Swift“ der US-Raumfahrtbehörde NASA einen Gammablitz im südlichen Sternbild Eridanus. Das Ereignis wurde nach dem Datum als GRB 190829A katalogisiert. Mit einer Entfernung von rund einer Milliarde Lichtjahren stellte es sich als einer der nächsten Gammablitze heraus, die bislang beobachtet worden sind. Zum Vergleich: Der typische Gammablitz ist rund 20 Milliarden Lichtjahre entfernt. „Wir haben diesen Gammablitz wirklich von der ersten Reihe aus gesehen“, sagt DESY-Forscher Andrew Taylor, Ko-Autor der Studie. Das Team registrierte das Nachleuchten, sobald es in das Gesichtsfeld der H.E.S.S.-Teleskope kam. „Wir konnten das Nachglühen für mehrere Tage und bei bislang beispiellosen Energien verfolgen“, berichtet Taylor.

    Die vergleichsweise geringe Distanz des Gammablitzes ermöglichte detaillierte Messungen des Hochenergie-Spektrums seines Nachglühens, also der “Farb-” beziehungsweise Energieverteilung der Röntgen- und Gammaphotonen. „Wir konnten das Spektrum von GRB 190829A bis zu einer Energie von 3,3 Tera-Elektronenvolt vermessen, das ist rund eine Billion Mal energiereicher als sichtbares Licht“, sagt Ko-Autorin Edna Ruiz-Velasco vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg. „Das macht diesen Gammablitz so außergewöhnlich – er hat sich in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft ereignet, so dass seine sehr energiereichen Photonen nicht durch Kollisionen mit Hintergrundlicht absorbiert worden sind, wie es über längere Distanzen im Kosmos geschieht.“ Bei sehr hohen Energien wird das Universum durch diesen Prozess über große Entfernungen zunehmend undurchsichtig.H.E.S.S. verfolgte das Nachglühen des Gammablitzes bis zum dritten Tag nach der ursprünglichen Explosion. „Unsere Beobachtungen enthüllen eine verblüffende Ähnlichkeit der Röntgenkomponente und der sehr energiereichen Gammastrahlung im Nachleuchten“, berichtet Zhu. Das ist überraschend, denn die allgemein akzeptierte Theorie geht davon aus, dass diese beiden Strahlungskomponenten durch unterschiedliche Mechanismen produziert werden müssen: Die Röntgenstrahlung stammt demnach von stark beschleunigten Elektronen, die von den starken Magnetfeldern im Umfeld der Explosion abgelenkt werden. Über diesen „Synchrotron-Prozess“ produzieren auch irdische Teilchenbeschleuniger intensive Röntgenstrahlung für wissenschaftliche Untersuchungen.


    Künstlerische Darstellung des relativistischen Materie-Jets eines Gammablitzes (GRB), der aus dem kollabierenden Stern herausschießt und energiereiche Gammastrahlung erzeugt. Bild: DESY, Science Communication Lab


    Für die Produktion sehr energiereicher Gammastrahlung kommt der Synchrotron-Prozess nach gängigen Theorien jedoch zunächst nicht infrage. Schuld ist eine sogenannte Burn-off-Grenze, die durch das Verhältnis von Beschleunigung und Abkühlung der Teilchen in einem Beschleuniger bestimmt wird. Für die Produktion von Gammastrahlung sind Elektronen mit Energien deutlich oberhalb der Burn-Off-Grenze erforderlich, die selbst die stärksten Explosionen im Weltall eigentlich nicht produzieren können. Stattdessen geht die Theorie davon aus, dass die schnellen Elektronen mit den bereits energiereichen Synchrotron-Photonen zusammenstoßen und sie dabei auf Gamma-Energien anheben. Dieser komplizierte Prozess heißt Synchrotron-Self-Compton (SSC).

    Die Beobachtungen des Nachleuchtens von GRB 190829A zeigen jedoch, dass beide Komponenten – also Röntgen- und Gammastrahlung – synchron verblasst sind. Außerdem passt das Gammastrahlen-Spektrum gut zu einer Verlängerung des Röntgenspektrums. Zusammengenommen sind diese Eigenschaften ein starkes Indiz dafür, dass beide Strahlungskomponenten vom selben Prozess erzeugt worden sind. „So bemerkenswert ähnliche spektrale und zeitliche Eigenschaften der Röntgen- und der sehr energiereichen Gammastrahlung zu beobachten, würden wir bei getrennten Ursprüngen dieser Strahlungskomponenten nicht erwarten“, erläutert Ko-Autor Dmitry Khangulyan von der Rikkyo-Universität in Tokio. Dies stellt den SSC-Prozess als Ursprung der Gammastrahlung infrage.Ob die Theorie der Gammablitze geändert werden muss, lässt sich nur durch weitere Beobachtungen der sehr energiereichen Komponente ihres Nachglühens klären. GRB 190829A ist allerdings erst der vierte Gammablitz, der sich bei diesen hohen Energien nachweisen ließ. Die zuvor entdeckten Gammablitze stammten jedoch aus sehr viel größerer Entfernung, und ihr Nachglühen ließ sich jeweils nur für wenige Stunden und nicht bei Energien oberhalb von einem Tera-Elektronenvolt (TeV) beobachten. „Die Instrumente der nächsten Generation wie das Cherenkov Telescope Array, das derzeit in den chilenischen Anden und auf der Kanareninsel La Palma aufgebaut wird, haben jedoch vielversprechende Aussichten, solche Gammablitze regelmäßig zu verfolgen“, sagt H.E.S.S.-Sprecher Stefan Wagner von der Landessternwarte Heidelberg. „Angesichts der allgemeinen Häufigkeit von Gammablitzen im Kosmos dürften uns solche regelmäßigen Nachweise im sehr energiereichen Band sehr helfen, die Physik dieser kolossalen kosmischen Explosionen besser zu verstehen.“


    Zu dieser Arbeit haben mehr als 230 Forscherinnen und Forscher der H.E.S.S.-Kooperation von 41 Instituten aus 15 Ländern (Namibia, Südafrika, Armenien, Deutschland, Frankreich, Italien, Großbritannien, Irland, Österreich, Niederlande, Polen, Schweden, Japan, China und Australien) beigetragen. H.E.S.S. ist ein System von fünf sogenannten abbildenden Cherenkov-Teleskopen für die Untersuchung kosmischer Gammastrahlung. Der Name steht für High-Energy Stereoscopic System (Stereoskopisches System zur Beobachtung hochenergetischer Strahlung) und zollt auch dem Entdecker der Kosmischen Strahlung Ehre, Victor Franz Hess, der 1936 für seine Leistung den Physik-Nobelpreis bekam. H.E.S.S. steht in Namibia in der Gamsberg-Region, die für ihre exzellenten Beobachtungsbedingungen bekannt ist. Vier der fünf H.E.S.S.-Teleskope gingen 2003/2003 in Betrieb, das fünfte, deutlich größere Teleskop arbeitet seit Juli 2012. Es hat nicht nur die Empfindlichkeit der Anlage deutlich erhöhnt, sondern auch den beobachtbaren Energiebereich ausgeweitet. 2015/2016 wurden die Kameras der ersten vier H.E.S.S.-Teleskope erneuert und auf den Stand der Technik gebracht, wobei bereits der NECTAr-Chip zum Einsatz kam, der für das Observatorium der nächsten Generation, das Cherenkov Telescope Array CTA, entwickelt worden ist. 2019 wurde dann die Kamera im großen fünften Teleskop mit einer CTA Prototyp-Kamera ausgestattet.


    Weitere Infos, Bilder und Videos auf den Seiten des DESY unter https://www.desy.de/aktuelles/…tml?openDirectAnchor=2080 und beim MPIK unter https://www.mpi-hd.mpg.de/mpi/…emissionsmodelle-in-frage

    Laborexperimente erlauben Einblicke in die Prozesse unter den extremen Druck- und Temperatur-Bedingungen ferner Welten

    Was passiert unter der Oberfläche von Eisplaneten? Gibt es dort flüssiges Wasser – und wenn ja, was macht es mit dem planetaren "Meeresboden"? Neue Experimente zeigen, dass auf Wassereisplaneten von der Größe unserer Erde bis zum Sechsfachen dieser Größe das Wasser Magnesium aus typischen Gesteinsmineralien auslaugt. Die Bedingungen mit Drücken von hunderttausend Atmosphären und Temperaturen über tausend Grad Celsius wurden in einem Labor nachgebildet und ahmten Planeten nach, die ähnlich wie Neptun und Uranus sind, nur kleiner.


    Die Mechanismen der Wechselwirkung zwischen Wasser und Gestein an der Erdoberfläche sind gut bekannt. Auch das Bild des komplexen Kreislaufs von H2O im tiefen Inneren unseres und anderer terrestrischer Planeten wird immer besser. Wir wissen jedoch nicht, was an der Grenzfläche zwischen heißem, dichtem Wasser und der tiefen Gesteinshülle von Wassereisplaneten bei Drücken und Temperaturen passiert, die um tausende Male höher sind als am Boden der tiefsten Ozeane auf der Erde. In unserem Sonnensystem sind Neptun und Uranus als Eisriesen klassifiziert; sie haben eine dicke äußere Wassereisschicht über einer tiefen Gesteinsschicht. Es ist nach wie vor offen, ob die Temperatur an der Grenzfläche hoch genug ist, um flüssiges Wasser zu bilden.


    Ein internationales Team von Forschenden unter der Leitung von Taehyun Kim von der Yonsei-Universität in Seoul, Korea, zu dem auch Wissenschaftler*innen der University of Arizona, des DESY, des Argonne National Laboratory und Sergio Speziale vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ gehörten, führte sowohl an PETRA III (Hamburg) als auch an der Advanced Photon Source (Argonne, U. S.A.) eine Reihe von anspruchsvollen Experimenten durch, die zeigen, wie Wasser bei Drücken zwischen 20 und 40 Gigapascal (GPa) Magnesiumoxid (MgO) aus bestimmten Mineralen, nämlich Ferropericlase (Mg,Fe)O und Olivin (Mg,Fe)2SiO4, stark auslaugt. Dies entspricht dem 200.000- bis 400.000-fachen des Atmosphärendrucks auf der Erde und Versuchstemperaturen über 1500 K (zirka 1230 °C), Bedingungen, wie sie in den tiefen Ozeanen an der Grenze zum Gestein der Sub-Neptun-Eisplaneten vorherrschen. Sergio Speziale sagt: "Diese Erkenntnisse eröffnen neue Szenarien für die thermische Entwicklung großer eisiger Planeten wie Neptun und Uranus." Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.



    Winzige Kügelchen aus entweder Ferropericlase oder Olivinpulver wurden zusammen mit Wasser in eine winzige Probenkammer (weniger als ein Millimeter Durchmesser) geladen, die in eine Metallfolie gebohrt war, und mit Hilfe einer Diamant-Stempel-Zelle (DAC) zwischen zwei fehlerfreie Diamanten gepresst. Die Proben wurden durch einen Infrarot-Laser erhitzt. Die Synchrotron-Röntgenbeugung wurde verwendet, um die Umwandlung und den Zerfall von Mineralien zu bestimmen, die durch Reaktionen mit Wasser induziert wurden. Eine plötzliche Intensitätsabnahme des Beugungssignals der Ausgangsminerale und das Auftreten neuer fester Phasen, einschließlich Brucit (Magnesiumhydroxid), wurden über volle Heiz- und Abschreckungszyklen hinweg beobachtet. Sergio Speciale erklärt: "Dies zeigte den Beginn chemischer Reaktionen und die Auflösung der Magnesiumoxid-Komponente sowohl von Ferropericlase als auch von Olivin; die Auflösung war am stärksten in dem Druck-Temperatur-Bereich zwischen 20 bis 40 Gigapascal und 1250 bis 2000 Kelvin." Die Details des Reaktionsprozesses und die daraus resultierende chemische Entmischung von MgO aus den Restphasen wurden durch eine sorgfältige Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Röntgenspektroskopieuntersuchungen der gewonnenen Proben bestätigt. "Bei diesen extremen Drücken und Temperaturen erreicht die Löslichkeit von Magnesiumoxid in Wasser ähnliche Werte wie die von Salz bei Umgebungsbedingungen", sagt Sergio Speciale.


    Die intensive Auflösung von Magnesiumoxid an der Grenzfläche zwischen dem Wasser und dem darunter liegenden Gesteinsmantel könnte nach Ansicht der Forschenden bei wasserreichen Sub-Neptun-Exo-Planeten – zum Beispiel TRAPPIST-1f, der eine entsprechende Größe und Zusammensetzung hat – chemische Gradienten in den frühen heißen Phasen der Planetengeschichte erzeugen. Diese Gradienten, also eine unterschiedliche Verteilung von Magnesiumoxid am planetaren Meeresgrund, könnten teilweise über die lange Abkühlungsphase hinweg erhalten bleiben. Spuren von anfänglichen, relativ geringen Wechselwirkungen zwischen Wasser und Gesteinsmaterial während der planetaren Akkretion könnten auch bei Eisplaneten von der Größe des Uranus über Milliarden von Jahren erhalten bleiben.


    Weitere Infos auf den Seiten des GFZ unter https://www.gfz-potsdam.de/med…igen-untergrund-auslaugt/

    Theoretische Physiker der Goethe-Universität Frankfurt haben im Rahmen der Event-Horizon-Telescope-(EHT)-Kollaboration die Daten vom schwarzen Loch M87* ausgewertet und damit Albert Einsteins Relativitätstheorie überprüft. Den Tests zufolge stimmt die Größe des Schattens von M87* sehr gut überein mit den Eigenschaften eines schwarzen Lochs, wie die allgemeinen Relativitätstheorie erwarten lässt, anderen Theorien hingegen hinsichtlich der Eigenschaften des schwarzen Lochs aber Grenzen setzt. Die EHT-Kollaboration hatte 2019 das erste Bild eines schwarzen Lochs veröffentlicht, das sich im Zentrum der Galaxie M87 befindet.


    Wie der deutsche Astronom Karl Schwarzschild erstmals aufzeigte, krümmen schwarze Löcher aufgrund ihrer extremen Konzentration an Masse die Raumzeit extrem stark und heizen die Materie in ihrer Umgebung auf, sodass diese anfängt zu leuchten. Der neuseeländische Physiker Roy Kerr konnte zeigen, dass Rotation die Größe eines schwarzen Lochs und den Raum in seiner Umgebung ändert. Den „Rand“ eines schwarzen Lochs stellt der so genannte Ereignishorizont dar, die Grenze um die Massekonzentration herum, jenseits der Licht und Materie nicht entkommen können und die das schwarze Loch schwarz macht. Schwarze Löcher können, so sagen Theorien es voraus, durch eine Reihe von Eigenschaften beschrieben werden, durch ihre Masse, Rotation („Spin“) und eine Vielzahl möglicher Ladungen.


    Zusätzlich zur Beschreibung von schwarzen Löchern nach der allgemeinen Relativitätstheorie lassen sich schwarze Löcher etwa mit Theorien beschreiben, die sich aus der String-Theorie herleiten. Diese Art von Theorien nimmt ein zusätzliches skalares Feld in der zugrundeliegenden Physik an, das bei schwarzen Löchern zu beobachtbaren Veränderungen in ihrer Größe wie auch der Krümmung des Raums in ihrer Umgebung führt.

    Die Physiker Dr. Prashant Kocherlakota und Prof. Luciano Rezzolla vom Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität Frankfurt haben nun erstmals überprüft, wie die verschiedenen Theorien zu den Beobachtungsdaten des schwarzen Lochs M87* im Zentrum der Galaxie Messier 87 passen. Das Bild von M87*, das 2019 von der weltumspannenden Event Horizon Telescope (EHT)-Kollaboration gemacht wurde, war nach der Messung von Gravitationswellen 2015 der erste experimentelle Beweis für die tatsächliche Existenz von schwarzen Löchern.


    Das Ergebnis der Frankfurter Untersuchungen: Die Daten von M87* stimmen vollständig überein mit den auf Einstein basierenden Theorien und zu einem gewissen Teil mit den String-basierten Theorien. Dr. Prashant Kocherlakota erklärt: „Durch die von der EHT-Kollaboration aufgezeichneten Daten können wir nun verschiedene Theorien zu schwarzen Löchern testen. Derzeit können wir noch keine der Theorien zur Beschreibung des Schattens von M87* verwerfen, aber mit unseren Berechnungen schränken wir den Gültigkeitsraum der Modelle von schwarzen Löchern ein.“


    Größe des Ereignishorizonts für verschiedene Gravitationstheorien.Die berechneten Schatten schwarzer Löcher unterscheiden sich in der Größe, doch nur die Schatten, die in den grauen Bereich fallen, stimmen mit den Messungen zum schwarzen Loch M87* überein, die 2017 durch die Event Horizon Telescope-Kollaboration gemacht wurden. Das in dieser Abbildung rot dargestellte schwarze Loch ist zu klein, um ein tragfähiges Modell für M87* zu sein. Abbildung: Prashant Kocherlakota, Luciano Rezzolla (Goethe University Frankfurt and EHT Collaboration/ Fiks Film 2021)

    Prof. Luciano Rezzolla meint: „Die Idee eines schwarzen Lochs ist für uns theoretische Physiker gleichzeitig eine Quelle von Problemen und der Inspiration. Während wir immer noch mit einigen der Konsequenzen von schwarzen Löchern kämpfen wie zum Beispiel den Phänomenen ‚Ereignishorizont‘ oder ‚Singularität‘, freuen wir uns, wenn wir Lösungen zur Beschreibung von schwarzen Löchern in immer weiteren Theorien finden. Ergebnisse wie die jetzt von uns vorgestellten sind daher wichtig um zu bestimmen, welche Theorien plausibel sind und welche nicht. Neue Beobachtungen schwarzer Löcher werden unsere ersten Eingrenzungen der Theorien weiter präzisieren.“


    In der Event-Horizon-Telescope-Kollaboration sind Teleskope von Observatorien rund um den Globus zu einem virtuellen Riesenteleskop zusammengeschaltet, dessen Schüssel so groß ist wie die Erde selber. Mit der Präzision dieses Teleskops könnte man von einem Straßencafé in Berlin aus eine Zeitung in New York lesen.


    Weitere Infos und ein Video auf den Seiten der Uni Frankfurt unter https://aktuelles.uni-frankfur…ines-schwarzen-lochs-aus/

    Einem Team von Astronom*innen ist es gelungen, einige der ältesten Sterne in unserer Galaxie mit noch nie dagewesener Präzision zu datieren. Sie erreichten dies, indem sie Daten aus den Schwingungen der Sterne im Raum – ihrem „Klang“ – mit Informationen über ihre chemische Zusammensetzung kombinierten. Einige dieser alten Sterne waren einst Teil einer Satellitengalaxie, die in das Gravitationsfeld der frühen Milchstraße geriet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Milchstraße bereits vor der Verschmelzung vor rund 10 Milliarden Jahren eine beträchtliche Population ihrer Sterne gebildet hatte.

    Die chemische Zusammensetzung, die Lage und die Bewegung der heute beobachteten Sterne in der Milchstraße verschlüsseln wertvolle Informationen über ihren Ursprung und ihre Geschichte. Durch die Kombination der präzisen Daten der zweiten Datenveröffentlichung der ESA-Weltraummission Gaia mit denen der hochauflösenden spektroskopischen Durchmusterung APOGEE identifizierten Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler kürzlich den außergalaktischen Ursprung einer bedeutenden Population der heutigen Halo-Sterne der Milchstraße. Mittels gründlicher Analysen stellten sie fest, dass diese Sterne Teil einer Satellitengalaxie namens Gaia-Enceladus waren, die vor rund 10 Milliarden Jahren in das Gravitationsfeld der Milchstraße fiel. Um zu verstehen, wie sich diese Verschmelzung auf unsere Galaxie ausgewirkt hat, bedarf es einer genauen Chronologie dieser Ereignisse in der frühen Geschichte der Milchstraße, die ein Forschungsteam unter der Leitung der University of Birmingham (UoB) und unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) nun vorgenommen hat.


    Dazu nutzten die Forschenden eine relativ neue Methode namens Asteroseismologie, die Untersuchung globaler, resonanter Moden in Sternen. Eine Analogie zu dieser Methode sind Musikinstrumente: Die Größe, Form und das Material verschiedener Instrumente bestimmen die Kombination und die relativen Amplituden und Phasen der verschiedenen Obertöne einer Frequenz – oder der Note – die unser Ohr erreichen. Diese sogenannte Klangfarbe erlaubt es uns, zwischen einem Cello und einer Posaune, zwischen einer Geige und einem Cello und für einige empfindliche Ohren auch zwischen einer Stradivari und einer modernen Geige zu unterscheiden. In ähnlicher Weise hängen die relativen Frequenzen und Amplituden der Eigenschwingungsformen der Sterne von den Eigenschaften des „stellaren Resonanzkastens“ ab, d.h. vom Radius des Sterns und der Dichteverteilung in seinem Inneren. Beide Eigenschaften ändern sich mit der Entwicklung des Sterns, und so können mit Hilfe von Computermodellen, die wie unser Gehirn bei der Identifizierung des Musikinstruments wirken, das Alter der Sterne genau abgeschätzt werden.


    Infografik über Sterne in der Milchstraße, siehe auch interaktive Version. Bild: L. Makereth/Asterochronometry Kollaboration. Überarbeitete deutsche Version AIP/K. Riebe

    Anhand der Frequenzen dieser Sterne, die mit Daten des Kepler-Satelliten in Kombination mit Gaia- und APOGEE-Daten ermittelt wurden, bestimmte das Team mit bisher unerreichter Präzision das relative Alter von etwa hundert roten Riesensternen. Einige dieser Sterne stammen aus Gaia-Enceladus und bilden einen Teil der Überreste der früh mit der Milchstraße verschmolzenen Zwerggalaxie. Die nun veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass diese akkretierten Sterne ein ähnliches, aber etwas jüngeres Alter haben als die Mehrheit der an Ort und Stelle geborenen Sterne. Dies deutet darauf hin, dass die Milchstraße zum Zeitpunkt der Kollision, in den ersten Milliarden Jahren der Galaxienentstehung, bereits effizient Sterne gebildet hat, welche sich jetzt hauptsächlich in ihrer dicken Scheibe befinden.


    Asteroseismologie verwendet Informationen aus einzelnen Schwingungsfrequenzen – im Gegensatz zu umfassenden, durchschnittlichen Eigenschaften des Schwingungsspektrums – und erlaubt den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern so, sehr präzise relative Alter abzuleiten. Das Team beabsichtigt nun, diesen Ansatz auf größere Stichproben von Sternen anzuwenden und auch die subtileren Eigenschaften der Frequenzspektren einzubeziehen. Dies wird schließlich zu einem viel schärferen Blick auf die Verschmelzungsgeschichte und die Entstehung der Milchstraße führen: einer Art Zeitleiste der Entwicklung unserer Galaxie.


    „Diese Ergebnisse illustrieren auf wunderbare Weise den Einfluss, den die Kombination von Kepler, APOGEE und Gaia auf dem Gebiet der Galaktischen Archäologie hat. Die Abfolge der Ereignisse in den ersten Schritten der Entstehung unserer Galaxie kann endlich sehr detailliert untersucht werden“, betont Dr. Cristina Chiappini, Wissenschaftlerin in der Abteilung Milchstraße und die lokale Umgebung am AIP und maßgeblich beteiligt am Projekt Asterochronometry, in dem die Forschungsergebnisse entstanden sind.


    Weitere Infos, Bilder und Sounddateien auf den Seiten des AIP unter https://www.aip.de/de/news/exp…rly-milky-way-with-sound/

    Eine Initiative von führenden Wissenschaftlern unter der Leitung von Prof. Dr. Günther Hasinger, Forschungsdirektor der europäischen Weltraumorganisation ESA, setzt sich für die Gründung des Deutschen Zentrums für Astrophysik (DZA) ein, das in der Lausitz angesiedelt werden soll.


    Die Initiative, die von Wissenschaftlern der Max-Planck-Gesellschaft, dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP), der Helmholtz-Gemeinschaft und der Technischen Universität Dresden, getragen wird, reichte ihren Vorschlag für das neue Forschungszentrum beim Ideenwettbewerb „Wissen schafft Perspektiven für die Region!“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und des Freistaats Sachsen ein. Der Wettbewerb ruft herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf, Vorschläge zur Ansiedlung von Großforschungszentren einzureichen, um die thematische Ausrichtung und den genauen Standort von zwei neuen Großforschungszentren in der sächsischen Lausitz und im mitteldeutschen Revier festzulegen.


    Astrophysik „boomt“. Der Wissenschaftszweig verbindet Hightech mit der Kreativität brillanter Köpfe. Die Hälfte der Physik-Nobelpreise der letzten zehn Jahre gingen an Astrophysikerinnen und Astrophysiker. „Zu den klassischen Methoden der Astronomie, deren ‚Augen‘ elektromagnetische Strahlung empfangen, sind neue hinzugekommen. Zum Beispiel Gravitationswellen-Teleskope, die wie ‚Ohren‘ ins All horchen“, so Hasinger, der führende Kopf des Projekts. „Mit einem deutschen Zentrum für Astrophysik würden wir den Impetus dieses Forschungsfeldes für Deutschland aufnehmen. Wir schlagen daher die Gründung des Deutschen Zentrums für Astrophysik in der Lausitz vor, wo wir Augen, Ohren und Gehirn vereinen“, so Hasinger, der auch als Gründungsdirektor für das Zentrum zur Verfügung steht. Das Deutsche Zentrum für Astrophysik kann den Strukturwandel in der Lausitz nachhaltig prägen und mitgestalten, Arbeitsplätze in diversen Bereichen schaffen und Kooperationen mit Forschungszentren in Tschechien und Polen bilden. Es wäre ein Meilenstein für Forschung und Technologie in der Region in der Mitte Europas.


    „Die Astrophysik strebt danach, dem Universum seine Geheimnisse zu entreißen. Um dieses Ziel zu erreichen, überschreitet sie kontinuierlich die Grenze des technologisch Machbaren. Die entwickelten Technologien finden dann den Weg in die Gesellschaft, wie zum Beispiel Produkte wie Digitalkameras, Gleitsichtbrillen oder das WLAN eindrucksvoll bezeugen“, so Prof. Dr. Matthias Steinmetz, wissenschaftlicher Vorstand des AIP.


    Das Konzept des DZA ruht auf drei Säulen: Erstens sollen die Datenströme zukünftiger Großteleskope, wie dem Square Kilometre Array und dem Einstein-Teleskop, in Sachsen gebündelt und verarbeitet werden. Sie machen ein Mehrfaches des Datenverkehrs im heutigen Internet aus und erfordern neue Technologien. Das Zentrum soll den Daten-Tsunami bändigen und auf diese Weise auch die Digitalisierung Deutschlands beschleunigen.

    Zweite Säule soll ein Technologiezentrum sein, in dem unter anderem neue Halbleitersensoren, Silizium-Optiken und Regelungstechniken für Observatorien entwickelt werden. Aufbauend auf der Erfahrung und dem modernen Umfeld der Industrie in Sachsen, werden so durch Ausgründungen neue Firmen und weitere hochwertige Arbeitsplätze entstehen.


    Drittens soll die Ansiedlung des bereits in Planung befindlichen europäischen Gravitationswellen-Observatoriums „Einstein-Teleskop“ im Granit-Stock der Oberlausitz geprüft werden. „Der Granit-Stock bietet ideale Bedingungen, der Bau des Teleskops unter der Erdoberfläche würde an die Bergbau-Tradition der Region anknüpfen und wäre ein internationales Leuchtturm-Projekt“, erklärt Christian Stegmann, DESY-Direktor für Astroteilchenphysik und Unterstützer des DZA.


    Weitere Informationen: www.deutscheszentrumastrophysik.de

    Jupiter ist ein Gasriese mit einer ziemlich unruhigen Atmosphäre: Er hat Wolkenbänder, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen, und unzählige, fast nicht enden wollende Stürme, die über seine gesamte Oberfläche verteilt sind. Eines der größten dieser Sturmsysteme ist der berühmte Große Rote Fleck. Er ist so groß, dass er die gesamte Erde verschlucken könnte!

    Astronomen lieben es, Planeten und Sterne mit verschiedenen Instrumenten und in verschiedenen Arten von Licht zu betrachten, da jedes von ihnen etwas anderes enthüllen kann. Die Details, die man mit Röntgenteleskopen sehen kann, sind mit Infrarot nicht sichtbar, und umgekehrt. Radioteleskope erfassen Details aus dem Universum, die wir mit Instrumenten für das sichtbare Licht, das unsere Augen sehen können, nicht erkennen können.


    Ein Team von Wissenschaftlern hat mit dem Gemini-Nord-Teleskop und dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA gerade ein paar Bilder von Jupiter im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Licht aufgenommen. Dabei handelt es sich um verschiedene Arten von Licht des in der Wissenschaft so genannten „Elektromagnetischen Spektrums“. Zum Beispiel liegt die Wärmestrahlung im infraroten Teil des Spektrums. Wir können sie mit unseren Augen nicht sehen, aber Schlangen schon! Ultraviolettes Licht, das Sonnenbrand verursacht, ist für uns ebenfalls unsichtbar, aber Bienen können es sehen. Es gibt viele Arten von Licht, die unsere Augen allein nicht sehen können, daher brauchen wir spezielle Instrumente, wie Teleskope, um sie zu beobachten.


    Der dunkle Bereich des Jupiters am Großen Roten Fleck ist beispielsweise im Infraroten größer als auf dem Bild mit sichtbarem Licht. Das liegt daran, dass verschiedene Wellenlängen des Lichts unterschiedliche Strukturen sichtbar machen. Während im Infraroten dicke Wolken in der Region zu sehen sind, zeigen sichtbare und ultraviolette Beobachtungen die Lage von Chromophoren - Teilchen, die dem Großen Roten Fleck seine spezifische Farbe geben, indem sie blaues und ultraviolettes Licht schlucken.


    Das Bild zeigt Jupiter in drei verschiedenen Arten von Licht: Infrarot, sichtbar und ultraviolett. Bild: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong und I. de Pater (UC Berkeley) et al.


    Jupiter hat auch einen hellen Streifen auf seinem nördlichen Teil bzw. Hemisphäre. Wissenschaftler glauben, dass es sich dabei um einen mächtigen Wirbelsturm oder eine Reihe von Wirbelstürmen handeln könnte, die von Osten nach Westen ziehen und eine riesige Fläche von 72.000 Kilometern abdecken - das ist ein Fünftel der Entfernung von der Erde zum Mond!


    In sichtbarem Licht sieht der Wirbelsturm dunkelbraun aus (diese Erscheinungen werden deshalb "braune Kähne" genannt) - aber im Ultravioletten ist er kaum sichtbar. Mit Infrarot ist es möglich, vier "heiße Flecken" direkt unter dem braunen Kahn zu sehen. Astronomen nutzen die Daten, um Wolken in Gebieten zu untersuchen, in denen die NASA-Raumsonde Juno Radiosignale entdeckt hat, die von Blitzaktivitäten stammen. Ist das nicht erstaunlich?


    Fun Fact: Jupiter ist wirklich riesig. Er ist doppelt so massereich wie alle anderen Planeten zusammen. Trotz seiner Größe hat der Planet den kürzesten Tag aller Planeten im Sonnensystem- er braucht nur etwa 10 Stunden für eine komplette Umdrehung!


    Die deutschsprachigen Space Scoops werden vom Universe-Awareness-Team am Haus der Astronomie in Heidelberg erstellt. Den Originalbeitrag gibt es unter http://www.spacescoop.org/de/s…hn-noch-nie-gesehen-hast/

    Eine neue Studie eines belgischen Teams hat gezeigt, dass Eisen und Nickel in den Atmosphären von Kometen in unserem gesamten Sonnensystem vorkommen, sogar in denen, die weit von der Sonne entfernt sind. In einer weiteren Untersuchung eines polnischen Teams, das ebenfalls ESO-Daten verwendete, wurde Nickeldampf auch in dem eisigen interstellaren Kometen 2I/Borisov gefunden. Dies ist das erste Mal, dass Schwermetalle, die normalerweise mit heißen Umgebungen assoziiert werden, in den kalten Atmosphären entfernter Kometen gefunden wurden.


    „Wir waren sehr überrascht, Eisen- und Nickelatome in der Atmosphäre aller etwa 20 Kometen zu finden, die wir in den letzten zwei Jahrzehnten beobachtet haben, und sogar in solchen, die sich in der kalten Umgebung des Weltraums weit von der Sonne entfernt befinden“, sagt Jean Manfroid von der Universität Lüttich, Belgien, der die neue Studie über Kometen des Sonnensystems leitet, die heute in Nature veröffentlicht wurde.

    Astronom*innen wissen, dass Schwermetalle im staubigen und felsigen Inneren von Kometen vorkommen. Aber da feste Metalle bei niedrigen Temperaturen normalerweise nicht „sublimieren“ (gasförmig werden), hatten sie nicht erwartet, sie in den Atmosphären kalter Kometen zu finden, die weit von der Sonne entfernt sind. Nickel- und Eisendämpfe wurden nun sogar in Kometen nachgewiesen, die mehr als 480 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt sind, mehr als das Dreifache der Entfernung Erde-Sonne.


    Das belgische Team fand Eisen und Nickel in den Atmosphären von Kometen in etwa gleichen Mengen. Material in unserem Sonnensystem, zum Beispiel das in der Sonne und in Meteoriten, enthält normalerweise etwa zehnmal mehr Eisen als Nickel. Dieses neue Ergebnis hat daher Auswirkungen auf das Verständnis der Astronomen über das frühe Sonnensystem. Allerdings ist das Team noch dabei zu entschlüsseln, welche das sind.

    „Kometen entstanden vor etwa 4,6 Milliarden Jahren, im sehr jungen Sonnensystem, und haben sich seit dieser Zeit nicht verändert. In diesem Sinne sind sie wie Fossilien für Astronomen“, sagt Studien-Mitautor Emmanuel Jehin, ebenfalls von der Universität Lüttich.


    Während das belgische Team diese „fossilen“ Objekte schon seit fast 20 Jahren mit dem VLT der ESO untersucht, hatten sie bisher keine Spuren von Nickel und Eisen in deren Atmosphären entdeckt. „Diese Entdeckung verlief viele Jahre lang unter dem Radar“, sagt Jehin. Die Forschungsgruppe nutzte Daten des UVES-Instruments (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) am VLT der ESO, das eine Technik namens Spektroskopie verwendet, um die Atmosphären von Kometen in verschiedenen Entfernungen zur Sonne zu analysieren. Diese Technik ermöglicht es den Astronom*innen, die chemische Zusammensetzung kosmischer Objekte zu bestimmen: Jedes chemische Element hinterlässt eine einzigartige Signatur – einen Satz von Linien – im Spektrum des Lichts der Objekte.


    Das belgische Team hatte schwache, nicht identifizierte Spektrallinien in ihren UVES-Daten entdeckt und stellte bei näherer Betrachtung fest, dass sie eine Signatur von neutralen Eisen- und Nickelatomen darstellten. Ein Grund, warum die schweren Elemente schwer zu identifizieren waren, ist, dass sie in sehr geringen Mengen vorkommen: Das Team schätzt, dass auf 100 kg Wasser in den Kometenatmosphären nur 1 g Eisen und etwa die gleiche Menge Nickel kommt. „Normalerweise gibt es 10 Mal mehr Eisen als Nickel. In diesen Kometenatmosphären fanden wir aber ungefähr die gleiche Menge für beide Elemente. Wir kamen zu dem Schluss, dass sie von einer speziellen Art von Material auf der Oberfläche des Kometenkerns stammen könnten, das bei einer ziemlich niedrigen Temperatur sublimiert und Eisen und Nickel in etwa den gleichen Anteilen freisetzt“, erklärt Damien Hutsemékers, ebenfalls Mitglied des belgischen Teams von der Universität Lüttich.


    Obwohl das Team noch nicht sicher ist, um welches Material es sich handeln könnte, werden technische Fortschritte in der astronomischen Forschung – wie der Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) am zukünftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO – es den Forschern ermöglichen, die Quelle der Eisen- und Nickelatome zu identifizieren, die in den Atmosphären dieser Kometen gefunden wurden.

    Das belgische Team hofft, dass ihre Studie den Weg für zukünftige Forschungen ebnen wird. „Jetzt werden die Leute nach diesen Linien in ihren Archivdaten von anderen Teleskopen suchen“, sagt Jehin. „Wir denken, dass dies auch neue Arbeiten zu diesem Thema anstoßen wird.“


    In dieser Abbildung wird der Nachweis der Schwermetalle Eisen (Fe) und Nickel (Ni) in der unscharfen Atmosphäre eines Kometen veranschaulicht. Oben links ist das Spektrum von C/2016 R2 (PANSTARRS) mit einem realen Bild des Kometen überlagert, das mit dem SPECULOOS-Teleskop am Paranal-Observatorium der ESO aufgenommen wurde. Jede weiße Spitze im Spektrum repräsentiert ein anderes Element, wobei die Spitzen für Eisen und Nickel durch blaue bzw. orangefarbene Striche gekennzeichnet sind. Spektren wie diese sind dank des UVES-Instruments am VLT der ESO möglich, einem hochauflösenden Spektrografen, der die Linien so weit auffächert, dass sie einzeln identifiziert werden können.Darüber hinaus ist UVES bis hinunter zu Wellenlängen von 300 nm empfindlich. Die meisten der wichtigen Eisen- und Nickellinien erscheinen bei Wellenlängen von etwa 350 nm. Das bedeutet, dass die Fähigkeiten von UVES für diese Entdeckung entscheidend waren. Bild: ESO/L. Calçada, SPECULOOS Team/E. Jehin, Manfroid et al.


    Eine weitere bemerkenswerte Studie, die heute in Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass Schwermetalle auch in der Atmosphäre des interstellaren Kometen 2I/Borisov vorhanden sind. Ein Team in Polen beobachtete diesen ersten außerirdischen Kometen, der unser Sonnensystem besuchte, mit dem Spektrographen X-shooter am VLT der ESO, als der Komet vor etwa eineinhalb Jahren vorbeiflog. Sie fanden heraus, dass die kalte Atmosphäre von 2I/Borisov gasförmiges Nickel enthält.


    „Zunächst fiel es uns schwer zu glauben, dass in 2I/Borisov so weit von der Sonne entfernt wirklich atomares Nickel vorhanden sein könnte. Es bedurfte zahlreicher Tests und Überprüfungen, bis wir uns schließlich überzeugen konnten“, sagt Studienautor Piotr Guzik von der Jagiellonen-Universität in Polen. Der Befund ist überraschend, denn vor den beiden heute veröffentlichten Studien waren Gase mit Schwermetallatomen nur in heißen Umgebungen beobachtet worden, etwa in den Atmosphären ultraheißer Exoplaneten oder verdampfender Kometen, die zu nahe an der Sonne vorbeizogen. 2I/Borisov wurde beobachtet, als er etwa 300 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt war, was etwa dem doppelten Abstand zwischen Erde und Sonne entspricht.


    Interstellare Körper im Detail zu studieren ist für die Wissenschaft von grundlegender Bedeutung, da sie unschätzbare Informationen über die fremden Planetensysteme, aus denen sie stammen, enthalten. „Wir erkannten plötzlich, dass gasförmiges Nickel in Kometenatmosphären auch in anderen Regionen der Galaxie vorkommt“, sagt Co-Autor Michał Drahus, ebenfalls von der Jagiellonen-Universität. Die polnischen und belgischen Studien zeigen, dass 2I/Borisov und Kometen des Sonnensystems noch mehr gemeinsam haben, als bisher angenommen. „Jetzt stellen Sie sich vor, dass die Kometen unseres Sonnensystems echte Verwandte in anderen Planetensystemen haben – wie cool ist das denn?“, schließt Drahus.


    Weitere Infos, Bilder und Videos auf den Seiten der ESO unter https://www.eso.org/public/germany/news/eso2108/?lang

    Ein Forschungsteam unter Leitung von Almudena Arcones von der TU Darmstadt hat den höchsten jemals beobachteten Europium-Gehalt in Sternen entdeckt.


    Europium ist der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung der schweren Elemente durch den schnellen Neutroneneinfangprozess, den sogenannten r-Prozess. Dieser ist entscheidend sowohl für die Bildung der Hälfte der Elemente, die schwerer sind als Eisen, als auch für das gesamte Vorkommen an Thorium und Uran im Universum. Die EUROPIUM-Gruppe hat theoretische astrophysikalische Simulationen mit Beobachtungen der ältesten Sterne in unserer Galaxie und in Zwerggalaxien kombiniert. Letztere sind kleine, von dunkler Materie dominierte Galaxien, die um unsere Galaxie kreisen. Zwerggalaxien sind exzellente Testobjekte für die Untersuchung des r-Prozesses, da einige der ältesten, also seit 10 bis 13 Milliarden Jahren existierenden metallarmen Sterne eine Überhäufigkeit von r-Prozess-Elementen aufgewiesen haben. Studien haben sogar postuliert, dass nur ein einziges neutronenreiches Ereignis für diese Anreicherung in den kleinsten Zwerggalaxien verantwortlich sein könnte.


    Mit ihrer neuen Entdeckung ist es den Forschenden in Darmstadt und Heidelberg gelungen, den höchsten jemals beobachteten Europium-Gehalt zu bestimmen – und sie haben einen neuen Namen für diese Sterne geprägt: „Europium-Sterne“. Diese Sterne gehören zur Zwerggalaxie Fornax – einer sphäroidischen Zwerggalaxie mit einem hohen Sterngehalt. In ihrer Publikation berichtet die Gruppe auch über die erste Beobachtung von Lutetium in einer Zwerggalaxie überhaupt und der größten Stichprobe von beobachtetem Zirconium.


    Die EUROPIUM-Gruppe hat theoretische astrophysikalische Simulationen mit Beobachtungen der ältesten Sterne in unserer Galaxie und in Zwerggalaxien kombiniert. Bild: ESA / Hubble & NASA


    Die „Europium-Sterne“ in Fornax wurden kurz nach einer explosiven Produktion schwerer Elemente geboren. Aufgrund der hohen stellaren Metallhäufigkeit muss das extreme r-Prozess-Ereignis erst vor vier bis fünf Milliarden Jahren stattgefunden haben. Dies ist ein sehr seltener Fund, da die meisten Europium-reichen Sterne viel älter sind. Daher geben die Europium-Sterne Einblicke in den Ursprung der Elemente im Universum zu einem sehr spezifischen und späten Zeitpunkt.


    Schwere Elemente entstehen durch den r-Prozess bei der Verschmelzung zweier Neutronensterne oder beim explosiven Ende massereicher Sterne mit starken Magnetfeldern. Die EUROPIUM-Gruppe hat diese beiden hochenergetischen Ereignisse analysiert und detaillierte Studien zur Elementproduktion in diesen Umgebungen durchgeführt. Aufgrund der immer noch großen Unsicherheiten in den kernphysikalischen Angaben ist es jedoch nicht möglich, die schweren Elemente in den „Europium-Sternen“ eindeutig einer dieser astro-physikalischen Umgebung zuzuordnen. Zukünftige Experimente im neuen Beschleunigerzentrum FAIR am GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt werden diese Unsicherheiten deutlich reduzieren.


    Darüber hinaus wird das neue hessische Clusterprojekt ELEMENTS, bei dem Professorin Arcones als leitende Forscherin fungiert, in einzigartiger Weise Simulationen von Neutronensternverschmelzungen, Nukleosynthese-Berechnungen mit den neuesten experimentellen Informationen und Beobachtungen kombinieren, um die seit langem bestehende Frage zu untersuchen: Wo und wie werden schwere Elemente im Universum produziert?


    Weitere Infos auf den Seiten der TU Darmstadt unter https://www.tu-darmstadt.de/un…nzelansicht_316480.de.jsp

    In den Tagen um den 10. Februar dieses Jahres hatte Solar Orbiter einen einzigartigen Blick auf die Sonne: In einer Entfernung von nur etwa 75 Millionen Kilometern (das entspricht dem halben Abstand zwischen Erde und Sonne) flog die ESA-Raumsonde an der erdabgewandten Seite der Sonne vorbei. Da die Sonde ihre endgültige Umlaufbahn um die Sonne noch nicht erreicht hat, waren zu diesem Zeitpunkt einige der wissenschaftlichen Instrumente nur zur Inbetriebnahme eingeschaltet. Dennoch haben der Koronagraph Metis, der Extreme Ultraviolet Imager (EUI) und der Heliospheric Imager (SoloHI) zwei spektakuläre koronale Massenauswürfe (CMEs) eingefangen, die nun erstmals im Film zu sehen sind. Zusammen mit den Beobachtungsdaten anderer Weltraumobservatorien ergibt sich so der erste Rundum-Blick auf solche Ereignisse. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Ingenieurinnen und Ingenieure des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen haben zu den Instrumenten Metis und EUI beigetragen; die Auswertung der Messdaten dauert an.


    Solar Orbiter startete am 10. Februar 2020 ins All und befindet sich derzeit noch auf der „Anreise“, bevor im November dieses Jahres die wissenschaftliche Hauptmission beginnt. Während die vier In-situ-Instrumente bereits regelmäßig wissenschaftliche Daten über die Weltraumumgebung in der Nähe der Raumsonde sammeln, konzentriert sich der Betrieb der sechs Fernerkundungsinstrumente während der Reisephase hauptsächlich auf die Kalibrierung der Instrumente. Sie sind nur im Rahmen bestimmter Checkout-Phasen und bestimmter Kampagnen aktiv.


    Der nahe Perihel-Vorbeiflug an der Sonne am 10. Februar 2021, der die Sonde auf eine Entfernung von nur 75 Millionen Kilometer an die Sonne heranführte, war eine solche Gelegenheit für die Teams, spezielle Beobachtungen durchzuführen und die Instrumenteneinstellungen zu überprüfen, um sich optimal auf die bevorstehende Wissenschaftsphase vorzubereiten. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde von der Erde aus gesehen "hinter" der Sonne, was zu sehr niedrigen Datenübertragungsraten führte. Die Messdaten wurden daher zunächst an Bord gespeichert und es hat lange gedauert, bis sie vollständig heruntergeladen waren. Sie werden derzeit noch ausgewertet.

    Durch einen glücklichen Zufall fingen drei der Fernerkundungsinstrumente von Solar Orbiter in den Tagen nach der größten Annäherung an die Sonne zwei koronale Massenauswürfe ein. Der Extreme Ultraviolet Imager (EUI), der Heliospheric Imager (SoloHI) und der Metis-Koronagraph konnten verschiedene Aspekte von zwei CMEs sichtbar machen, die im Laufe des Tages ausbrachen.

    Die ESA-Raumsonde Proba-2 und das Solar und Heliospheric Observatory (SOHO) von NASA und ESA konnten diese Ergebnisse derweil von der „Vorderseite“ der Sonne aus beobachten; auch die NASA-Sonde STEREO-A erhaschte von abseits der Sonne-Erde-Linie einen Blick. Auf diese Weise ergibt sich ein globaler Blick auf die beiden CMEs.


    Für SoloHI war dies der erste koronale Massenauswurf, den das Instrument gesehen hat. Metis hatte bereits am 17. Januar dieses Jahres und EUI im November letzten Jahres einen entdeckt, während die In-situ-Detektoren der Raumsonde ihren ersten CME kurz nach dem Start im April 2020 einfangen konnten. Viele der In-situ-Instrumente entdeckten auch Teilchenaktivität rund um die CMEs im Februar 2021; die Daten werden derzeit analysiert und zu einem späteren Zeitpunkt präsentiert.


    Bild: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA


    CMEs sind ein wichtiger Teil des so genannten Weltraumwetters. Die Teilchen lösen auf Planeten mit Atmosphären Polarlichter aus, können aber auch Fehlfunktionen in einigen Technologien verursachen und für ungeschützte Astronauten schädlich sein. Deshalb ist es wichtig, CMEs zu verstehen und ihre Ausbreitung im Sonnensystem verfolgen zu können.


    Die Untersuchung von CMEs ist nur ein Aspekt der Mission von Solar Orbiter. Die Sonde wird auch noch nie dagewesene Nahaufnahmen von der Sonne sowie Aufnahmen aus hohen solaren Breitengraden liefern und damit die ersten Bilder von den unerforschten Polarregionen der Sonne einfangen. Zusammen mit Messungen des Sonnenwinds und des Magnetfelds in der Umgebung der Sonde wird die Mission neue Erkenntnisse darüber liefern, wie unser Stern im Hinblick auf den 11-jährigen Sonnenzyklus funktioniert und wie wir Phasen mit stürmischem Weltraumwetter besser vorhersagen können.


    Weitere Infos, Bilder und Videos auf den Seiten des MPS unter https://www.mps.mpg.de/solar-o…n-massenauswuerfen?c=2728 und bei der ESA auf Englisch unter http://www.esa.int/Science_Exp…st_coronal_mass_ejections

    Hochpräzise Edelgasanalysen deuten darauf hin, dass im Erdkern vor über 4,5 Milliarden Jahren Sonnenwindpartikel unserer Ursonne eingeschlossen wurden. Von dort sind sie über viele Millionen Jahre hinweg in den darüber liegenden Gesteinsmantel gelangt. Zu dieser Schlussfolgerung kommen Forscher des Instituts für Geowissenschaften der Universität Heidelberg. Sie haben einen Eisenmeteoriten untersucht, in dem sie solare Edelgase nachweisen konnten. In der Forschung werden solche Meteorite aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung häufig als natürliche Modellobjekte für den ebenfalls metallischen Kern der Erde herangezogen.


    Die seltene Klasse der Eisenmeteoriten machen lediglich fünf Prozent aller bekannten Meteoritenfunde auf der Erde aus. Dabei handelt es sich zumeist um Fragmente aus dem Inneren von größeren Asteroiden, die in den ersten ein bis zwei Millionen Jahren unseres Sonnensystems metallische Kerne bildeten. Der jetzt im Klaus-Tschira-Labor für Kosmochemie des Instituts für Geowissenschaften untersuchte Eisenmeteorit „Washington County“ – benannt nach seinem Fundort in Colorado (USA) – wurde bereits vor knapp 100 Jahren gefunden. Er gleicht einer sechs Zentimeter dicken, diskusartigen Metallscheibe und wiegt rund 5,7 Kilogramm, wie Prof. Dr. Mario Trieloff, Leiter der Forschungsgruppe für Geo- und Kosmochemie, erläutert.


    Den Forschern ist nun erstmals der eindeutige Nachweis einer solaren Komponente in Eisenmeteoriten gelungen: Mithilfe eines Edelgasmassenspektrometers konnten sie ermitteln, dass die Proben von „Washington County“ Edelgase enthalten, deren Isotopenverhältnisse von Helium und Neon typisch für den Sonnenwind sind. Nach Angaben von Dr. Manfred Vogt, Mitglied in der Forschungsgruppe von Mario Trieloff, „müssen die Messungen außerordentlich genau und präzise sein, um solare Signaturen von den dominanten kosmogenen Edelgasen und von atmosphärischer Kontamination unterscheiden zu können“. Die Forscher gehen davon aus, dass Sonnenwindpartikel im frühen Sonnensystem in das Ausgangsmaterial des Mutterasteroiden von „Washington County“ gelangten. Die mit den Partikeln aufgenommenen Edelgase sind möglicherweise bei Aufschmelzprozessen im Inneren des Asteroiden in das Metall übergegangen, das sich daraufhin in seinem Kern sammelte.


    Die Ergebnisse ihrer Messungen ermöglichen den Heidelberger Forschern den Analogieschluss, dass der Kern des Planeten Erde ebenfalls eine solare Edelgaskomponente besitzen könnte. Unterstützt wird diese Annahme durch eine weitere wissenschaftliche Beobachtung: Die Forschungsgruppe von Prof. Trieloff misst bereits seit langem solare Edelgasisotope von Helium und Neon im magmatischen Gestein ozeanischer Inseln wie Hawaii oder Réunion. Diese Magmatite steigen als sogenannte Mantelplumes – eine besondere Form des Vulkanismus – aus dem tausende Kilometer tiefen Erdmantel auf und besitzen einen besonders hohen Anteil solarer Gase. Damit unterscheiden sie sich fundamental vom seichten Erdmantel, wie er an submarinen Gebirgsrücken inmitten der Ozeane auftritt. „Es war uns immer ein Rätsel, wie solche unterschiedlichen Gas-Signaturen in einem sich langsam aber stetig umwälzenden und durchmischenden Erdmantel überhaupt Bestand haben können“, erläutert der Heidelberger Wissenschaftler.


    Nun scheint sich die Annahme zu bestätigen, dass Mantelplumes ihre solaren Edelgase aus dem Kern der Erde erhalten, es sich also um Sonnenwindpartikel aus dem Erdkern handelt. „Gerade einmal ein bis zwei Prozent eines Metalls mit ähnlicher Zusammensetzung wie das des Meteoriten ,Washington County‘ würden im Erdkern ausreichen, um zu erklären, wie es zu den unterschiedlichen Gas-Signaturen im Erdmantel kommt“, erläutert Dr. Vogt. Der Erdkern spielt also möglicherweise eine bisher vernachlässigte aktive Rolle bei der geochemischen Entwicklung des Erdmantels.


    Weitere Infos auf den Seiten der Uni Heidelberg unter https://www.uni-heidelberg.de/…-aus-dem-zentrum-der-erde

    Astronomen haben eine neue Methode zur Untersuchung von Galaxiengruppen gefunden. Diese neue Technik hilft uns, neue Informationen über Galaxienhaufen zu erhalten, die wir bisher nicht kannten. Erinnerst du dich an die Jets aus hochenergetischen Teilchen, die ein Schwarzes Loch aus dem Zentrum einer Galaxie "spuckt"? Nun, sie enthüllen eine Art "Landkarte" der unsichtbaren Magnetfelder zwischen Galaxiengruppen. Dies gilt vor allem für Jets, die aus dem massereichen Schwarzen Loch der hellsten Galaxie eines bestimmten Haufens kommen.


    Galaxienhaufen bestehen im Grunde aus Dunkler Materie (die man nur "sehen" kann, wenn Licht an ihr vorbeifliegt) und heißem Plasma (ein Gas, das so heiß ist, dass Atome "auseinanderbröseln").

    Wenn Galaxienhaufen miteinander und mit der umgebenden Materie zusammenstoßen, erzeugen sie sogenannte Bugstoßwellen, die eine Bewegung des Plasmas um diese Haufen herum verursachen. Diese Bewegung beeinflusst die verborgenen Magnetfelder und erzeugt um die Galaxien dieses Haufens "magnetische Wände". Diese "Wände" sind sehr schwer zu entdecken, und bis jetzt mussten die Astronomen darauf warten, dass etwas mit ihnen zusammenstößt, damit sie über diesen Umweg Beobachtungen der magnetischen Wände machen konnten.


    Das Bild links zeigt die von MRC 0600-399 ausgesandten Jets, wie sie vom Radioteleskop MeerKAT beobachtet wurden. Rechts sehen wir eine Simulation auf dem Supercomputer ATERUI II, die das Phänomen reproduziert. Bildnachweis: Chibueze, Sakemi, Ohmura et al. (MeerKAT-Bild); Takumi Ohmura, Mami Machida, Hirotaka Nakayama, 4D2U-Projekt, NAOJ (ATERUI II-Bild)

    Da diese Wechselwirkungen wirklich schwer zu sehen sind, ist das Verständnis dieser Magnetfelder eine schwierige Angelegenheit. Aber jetzt, da uns die hochenergetischen Jets aus den Schwarzen Löchern quasi Magnefeldkarten liefern, könnte die Aufgabe ein wenig einfacher sein. Ein Team von Astronomen, das mit dem MeerKAT-Radioteleskop in der Karoo-Wüste in Südafrika arbeitet, beobachtete eine helle Galaxie, MRC 0600-399, innerhalb des Sternhaufens Abell 3376 (der mehr als 600 Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist). Sie sahen, wie ihr zentrales Schwarzes Loch Jets auf eine sehr ungewöhnliche Weise "ausspuckte": in der Horizontalen, als ob es sich hinlegen würde. Diese Jets trafen auf die sie umgebende magnetische Wand, genau wie ein Wasserstrahl aus einem Schlauch, der auf ein Glasfenster trifft. Diese gut sichtbare und interessante Wechselwirkung gibt den Wissenschaftlern Hinweise darauf, wie sich Magnetfelder zwischen Galaxien in einem Haufen verhalten. Ist das nicht erstaunlich?


    Fun Fact: Das Zusammenstoßen des Plasmas, das magnetische Wände erzeugt, wird in der Astronomie "Bugstoßwellen" oder "Bugschocks" genannt. Der Effekt ähnelt dem gekrümmten Wasserrücken, den wir zum Beispiel vor einem sich schnell bewegenden Boot sehen können, wenn es auf dem Ozean vorwärts gleitet (so genannte "Bugwellen"). Bugstoßwellen treten überall im Universum auf, nicht nur in der Nähe von Galaxienhaufen. Wenn sich schnell bewegender Sonnenwind auf die Magnetosphäre unserer Erde trifft, entstehen beispielsweise Bugstoßwellen.


    Die deutschsprachigen Space Scoops werden vom Universe-Awareness-Team am Haus der Astronomie in Heidelberg erstellt. Den Originalbeitrag gibt es unter http://www.spacescoop.org/de/s…-magnetischen-universums/

    Leuts, ihr seid nicht mehr auf dem neuesten Stand. Instagram ist bei den Kids heutzutage auch schon wieder nicht mehr gefragt, die treiben sich mittlerweile eher auf TikTok rum. Nachteil: Mal eben das aufgebrezelte Astrofoto zu präsentieren kommt da nicht so gut, denn da zeigt man normalerweise sich selber und labert irgendwas. Also doch wieder IG - oder eben auch nicht. Mal ehrlich, nirgends hab ich soviele Fake Astropics gesehen wie auf IG. Und wenn man das dann drunterschreibt, muß man sich sowas anhören wie "ach komm, nimms nicht so ernst, sieht doch gut aus"


    Viele Grüße

    Caro

    Eine internationale Gruppe von Astronomen unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und der University of British Columbia (UBC) in Vancouver hat erste Ergebnisse eines groß angelegten Programms vorgestellt, bei dem Beobachtungen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop dazu verwendet werden, die Theorien von Einstein mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu testen.


    Die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein gehört zu den bestuntersuchten Theorien der Physik und stellt die derzeit beste Beschreibung der Gravitation dar. Dennoch bleiben Fragen wie die nach der Natur der „Dunklen Materie“ oder der „Dunklen Energie“ unbeantwortet, und mögliche Abweichungen von der allgemeinen Relativitätstheorie werden nach wie vor untersucht. Hier bietet die Erforschung von Binärpulsaren, Sternen extrem hoher Dichte, die sowohl als kosmische Leuchttürme als auch als präzise Uhren fungieren, einzigartige Einblicke, die andere Experimente, etwa mit Gravitationswellendetektoren oder Satellitenmissionen, ergänzen.


    Pulsare sind nur etwa 24 km groß und bestehen hauptsächlich aus Neutronen. Mit Massen bis etwa zweifacher Sonnenmasse sind sie die extremsten Objekte im beobachtbaren Universum. Durch die Verfolgung ihrer Bewegung um einen möglichen Begleiter, einen anderen Neutronenstern oder einen größeren „Weißen Zwerg“, den freigelegten Kern eines gewöhnlichen Sterns am Ende seines Lebens, können Radioteleskope wie MeerKAT in Südafrika ihre Position in der jeweiligen Umlaufbahn auf nur etwa 30 Meter genau bestimmen! Dies kann eine Reihe von relativistischen Effekten in der Umlaufbewegung aufdecken, wie die Emission von Gravitationswellen oder die Auswirkungen auf die Ausbreitung von Licht in ihren starken Gravitationsfeldern.


    Das MeerKAT-Teleskop ist ein hervorragendes neues Radioteleskop, das vom „South African Radio Astronomy Observatory“ (SARAO) gebaut und betrieben wird. Es bietet eine hohe Empfindlichkeit durch die Kombination der Signale von 64 einzelnen 13-m-Antennen. Im Rahmen des „Large Survey Proposals“ MeerTime, das von Prof. Matthew Bailes von der Swinburne-Universität in Australien geleitet wird, war das Projekt „Relativistic and Binary Pulsars“ (RelBin) unter der Leitung von Prof. Michael Kramer, Direktor am MPIfR, Bonn, und Prof. Ingrid Stairs, University of British Columbia in Kanada, das am besten bewertete Wissenschaftsprogramm, das für MeerKAT vorgeschlagen wurde. Das internationale RelBin-Team mit Kollegen aus Afrika, Australien, Europa und Nordamerika präsentiert nun die ersten Ergebnisse aus diesem Programm.


    RelBin konzentriert sich in erster Linie auf die Beobachtung von relativistischen Effekten in Pulsar-Binärsystemen, um Präzisionsmessungen der Massen von Neutronensternen und Tests von Gravitationstheorien zu ermöglichen. Auch wenn detaillierte Ergebnisse erst nach vielen weiteren Monaten der Beobachtung zu erwarten sind, kann das Team bereits jetzt zeigen, dass die Beobachtungen mit MeerKAT die vorhandenen Daten von anderen Teleskopen typischerweise um einen Faktor 2-3, manchmal sogar um eine ganze Größenordnung, verbessern. Michael Kramer ist begeistert: „Die Leistung von MeerKAT ist besser als wir erwartet haben! Wir können jetzt Experimente durchführen, die mit anderen Teleskopen nicht nur etwa 10 Jahre gedauert hätten, sondern wir können sie auch viel präziser durchführen.


    Zu den untersuchten Quellen gehört das berühmte Doppelpulsar-System, in dem sich zwei Pulsare in nur 2,5 Stunden umkreisen. Die Co-Leiterin des Projekts, Ingrid Stairs, erklärt: „Wir können dieses System jetzt viel genauer untersuchen. Das System ändert seine Bahnkonfiguration aufgrund relativistischer Effekte ständig, und wir können diese Effekte für Tests der allgemeinen Relativitätstheorie sehr genau verfolgen.“


    PSR J0737-3039A: Das Doppelpulsar-System besteht aus zwei Pulsaren (mit Rotationsperioden von 23 Millisekunden und 2,8 Sekunden), die sich gegenseitig umkreisen. Der Doppelpulsar ist eines der Beobachtungsobjekte, die im Rahmen des RelBin-Programms untersucht werden. Grafik: Michael Kramer/MPIfR


    RelBin ist die bisher größte Studie von relativistischen Doppelpulsaren und zielt auch darauf ab, die Zahl präzise gemessener Massen von Neutronensternen zu erhöhen. Dr. Vivek Venkatraman Krishnan, Post-Doktorand am MPIfR und Mitorganisator der Arbeit, bringt dies auf den Punkt: „Die Masse von Neutronensternen gibt Aufschluss darüber, wie dicht wir die Materie im Universum packen können. Mit MeerKAT-Beobachtungen von relativistischen Effekten in der Bewegung von Neutronensternen in Binärsystemen können wir ihre Massen mit einer Genauigkeit von etwa 1% oder besser messen und damit möglicherweise eine Reihe von Modellen, die von Kernphysikern vorgeschlagen wurden, beweisen oder ausschließen.“


    Das Team von Matthew Bailes an der Swinburne University of Technology hat die Supercomputer-Infrastruktur entwickelt, die täglich fast 300 Millionen Megabyte an Input vom Teleskop verdaut und in wissenschaftlich verwertbare Daten umwandelt. „MeerKAT ist ein perfektes Beispiel für ein global umfassendes Wissenschaftsprojekt, bei dem Experten aus der ganzen Welt zusammenkommen, um ein fantastisches Instrument zu bauen, das die Einsteinschen Gesetze auf Herz und Nieren prüft“, sagt er.


    Das von SARAO betriebene MeerKAT-Teleskopnetzwerk ist das größte Radioteleskop der südlichen Hemisphäre und eines von zwei Vorläuferinstrumenten des SKA-Projekts, aufgebaut in Südafrika. Das in der Karoo-Wüste gelegene Radioteleskop wird demnächst von der Max-Planck-Gesellschaft in Zusammenarbeit mit SARAO und dem INAF in Italien um eine Anzahl zusätzlicher Reflektorantennen erweitert. Dieses Projekt unter der Bezeichnung "MeerKAT+" wird die Fähigkeiten von MeerKAT verbessern. Das Teleskop soll später schrittweise in das Mid-Teleskop des SKAO integriert werden. Die ersten wissenschaftlichen Beobachtungen mit dem verbesserten MeerKAT-Teleskop könnten bereits im Jahr 2023 beginnen, noch während der Testphase des Teleskops.

    „Wir möchten unseren südafrikanischen Kollegen einfach zu ihrer großartigen Leistung gratulieren. Wir sind stolz und dankbar, dass wir das Teleskop zusammen mit unseren afrikanischen Kollegen für unsere gemeinsamen Studien nutzen können. Bleiben Sie dran für viele weitere spannende Ergebnisse!“, schließt Michael Kramer.

    Weitere Infos und Bilder auf den Seiten des MPIfR unter https://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2021/7

    Für das Überleben auf dem Mond benötigt der Mensch jede Menge Ressourcen. Diese per Raumschiff auf den Erdtrabanten zu transportieren, wäre extrem teuer. Eine deutlich günstigere und nachhaltige Lösung: Spezielle Anlagen, mit denen die Rohstoffe direkt vor Ort gewonnen und verarbeitet werden können. Dafür entwickelte ein europäisches Konsortium unter Beteiligung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) im Projekt „Pro-Act“ Technologien, die mehrere Roboter beim Bau dieser Anlagen kooperieren und komplexe Aufgaben zur Vorbereitung menschlicher Missionen erfüllen lassen. Das erfolgreich beendete Vorhaben wurde von der Europäischen Kommission gefördert.


    2025 soll es so weit sein: Dann will die Europäische Weltraumorganisation ESA die erste Demonstrationsmission für sogenannte In-Situ Resource Utilization (ISRU) zum Mond starten. Mit Hilfe von ISRU-Technologien können auf fremden Planeten vorhandene Rohstoffe genutzt werden, um daraus für Raumfahrtmissionen benötigte Ressourcen wie Trinkwasser, Sauerstoff oder Baumaterialien für menschliche Habitate herzustellen, die sonst aufwendig von der Erde mitgebracht werden müssten. Dadurch lassen sich nicht nur immense Kosten einsparen. Die Technologien sind zudem von großer Bedeutung, wenn es um eine nachhaltige Erforschung des Weltraums geht. Bei deren Aufbau und Montage werden robotische Systeme eine entscheidende Rolle spielen.


    Zur Vorbereitung zukünftiger Einsätze von Menschen auf fremden Planeten müssen Roboter in der Lage sein, autonom im Team zu operieren, um komplexe Aufgaben wie die Durchführung wissenschaftlicher Untersuchungen oder den Aufbau von Infrastruktur zu bewältigen. Ziel des im Februar 2019 gestarteten Projekts Pro-Act war es, dafür notwendige Basistechnologien zu entwickeln und deren Funktionsfähigkeit in einem lunaren Missionsszenario zu demonstrieren. Die Europäische Kommission förderte das Vorhaben in der zweiten Phase des Strategic Research Clusters (SRC) „Space Robotics Technologies“ als Teil der PERASPERA-Aktivität im Rahmen des Horizon 2020-Programms. Mit seiner langjährigen Expertise auf dem Gebiet der Weltraumrobotik gehörte das Robotics Innovation Center des DFKI zu dem von der belgischen Firma Space Applications Services geleiteten Projektkonsortium, das sich aus insgesamt neun europäischen Unternehmen und Institutionen aus sechs verschiedenen Ländern zusammensetzte.


    Animiertes Missionszenario, bei dem Mantis und VELES gemeinsam Komponenten von einem Landemodul entladen. Illustation: DFKI GmbH, Animation: Meltem Fischer


    Im Mittelpunkt des Vorhabens stand die Zusammenarbeit drei verschiedenartiger Robotersysteme – dem sechsbeinigen Laufroboter „Mantis“ des DFKI, dem Rover „VELES“ von der polnischen Firma PIAP Space und dem mobilen Portal der spanischen Firma AVS – deren gemeinsames Ziel es ist, eine ISRU-Anlage mit unterstützender Infrastruktur aufzubauen. Dafür kombinierte das ungleiche Team seine Stärken: Der Laufroboter Mantis zeichnet sich dank seiner sechs Extremitäten, von denen er die zwei vorderen auch zur Manipulation einsetzen kann, durch einen hohen Grad an Flexibilität aus und meistert selbst schwieriges Terrain. Der Rover VELES ist in der Lage, größere Wegstrecken zu überwinden und mithilfe seines Greifarms besonders schwere Nutzlasten zu transportieren. Das mobile Portal, das sich mit der Unterstützung von Mantis und VELES auseinanderziehen lässt, verfügt über einen integrierten 3D-Drucker, den es mithilfe einer Seilsteuerung bewegen kann. In Pro-Act wurde das Ausdrucken von Bauteilen für die Montage der ISRU-Anlage unter Verwendung des auf dem Mond vorhandenen Regoliths simuliert. Um die autonome Kooperation der drei Roboter zu ermöglichen, entwickelten die Projektpartner die aus den Vorgängerprojekten des SRC hervorgegangen Software- und Hardwaretechnologien weiter und passten diese missionsspezifisch an. Durch kooperative Zielzerlegung, kollaborative Missionsplanung und Manipulation gelang es den Systemen, gemeinsam verschiedene Aufgaben zu bewältigen.


    Neben der software- und hardwareseitigen Weiterentwicklung und Anpassung von Mantis an das Missionsszenario gehörte die Bereitstellung einer Simulationsumgebung zu den Aufgaben des Robotics Innovation Center. Diese erlaubte es den Partnern ihre Software zunächst auf Robotersimulationen zu testen, bevor diese auf den ‚realen‘ Systemen implementiert wurde. So konnten Programmfehler schon frühzeitig erkannt und behoben werden. Zudem entwickelten die Bremer Forschenden Schnittstellen, die den Einsatz der Partnersoftware auf Mantis ermöglichten. In der Weltraumexplorationshalle des DFKI sollte die Zusammenarbeit der Roboter schließlich erprobt werden. Diese Pläne wurden jedoch von der Corona-Pandemie durchkreuzt: Bereits zu den ersten gemeinsamen Tests im September 2020 konnten nicht alle Partner anreisen, und auch das Roboter-Team blieb unvollständig. Die Abschlusstest im März 2021 mussten dann komplett virtuell via Remoteverbindung realisiert werden, was vor allem im Hinblick auf die Roboterkooperation weitere Herausforderungen wie instabile Internetverbindungen und zeitliche Delays mit sich brachte. Trotz alldem gelang es den Partnern, erfolgreich zu demonstrieren, wie Mantis und VELES bei der Erstellung von Umgebungskarten und dem Transport von Bauelementen zusammenarbeiten. Darüber hinaus sammelten sie umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der Teleoperation, die für künftige planetare Weltraummissionen von großem Nutzen sind.


    Weitere Infos und Bilder auf den Seiten des DKFI unter https://www.dfki.de/web/news/d…-act-erfolgreich-beendet/

    Die Astronomie ist eine interessante Wissenschaft, nicht nur wegen der großen Fragen, die sie aufgreift - woher kommen wir, woraus sind wir gemacht, was gibt es da draußen noch so im Universum - sondern auch, weil es so schön ist. Unglaublich schön. Wer verliebt sich nicht in die Bilder, die ein Teleskop wie etwa Hubble einfängt?


    Mit dem Nicholas U. Mayall 4-Meter-Teleskop am Kitt Peak National Observatory in Arizona, USA, haben Astronomen ein atemberaubendes Bild einer unregelmäßigen Zwerggalaxie namens Sextans B aufgenommen, die etwa 4,5 Millionen Lichtjahre von uns hier auf der Erde entfernt ist.


    Sextans B beherbergt viele verschiedene und auch kuriose astronomische Objekte. Einige, wie die rubinroten Wolken aus atomarem Wasserstoff, sind Sternkindergärten, da sie die Geburt neuer, heller Sterne ermöglichen. Andere, wie planetarische Nebel, sind eher Sterngräber, da dies die äußeren Schichten alter roter Riesensterne sind, die in den Weltraum hinausgeworfen werden, wenn sie dem Tod nahe sind.


    Bildnachweis: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA Daten erhalten und bearbeitet von: P. Massey (Lowell Obs.), G. Jacoby, K. Olsen, & C. Smith (AURA/NSF) Bildbearbeitung: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF's NOIRLab), M. Zamani (NSF's NOIRLab) & D. de Martin (NSF's NOIRLab)

    Das Bild, das du hier sehen kannst, zeigt unscharfe, weit entfernte Galaxien, die den Raum im Hintergrund einfärben, während im Vordergrund Sterne unserer eigenen Milchstraße leuchten.

    Sextans B hat seinen Namen von seinem Muttersternbild Sextans (der Sextant, das ist ein Instrument, mit dem man die Höhe der Sterne vom Horizont messen kann). Der polnische Astronom Johannes Hevelius identifizierte das Sternbild im Jahr 1687, und es ist nach einem astronomischen Instrument benannt, das er und seine Frau Elisabeth bei ihren Beobachtungen benutzten - von denen viele ohne die Hilfe eines Teleskops durchgeführt wurden!


    Fun Fact: Elisabeth Hevelius wird oft als eine der ersten weiblichen Astronominnen angesehen, und sowohl ein Asteroid als auch ein Krater auf der Venus sind nach ihr benannt.

    Die deutschsprachigen Space Scoops werden vom Universe-Awareness-Team am Haus der Astronomie in Heidelberg erstellt. Den Originalbeitrag gibt es unter http://www.spacescoop.org/de/s…st-eine-wahre-augenweide/

    Neee, genau andersrum. Der dreht sich und wenn es keine Verluste gäbe, hätte er keinerlei Veranlassung langsamer zu werden. Das ist wie mit der geradlinig-gleichförmigen Bewegung: Ohne äußere Einflüsse (insbesondere Reibung) würde sie bis ins Unendliche weitergehen