unendliche weiten (das All)
Supercomputer zeigt erstmals Gravitationswellen
Es ist der mächtigste Energieausbruch im Universum: die Verschmelzung zwei Schwarzer Löcher, die mit ihren Gravitationswellen das gesamte All erbeben lässt. Nasa-Forscher zeigen dies nun in einer Animation - nachdem sie ihren Superrechner mit den Vorhersagen Albert Einsteins versöhnt haben.
Es sind die umfangreichsten astrophysikalischen Berechnungen, die die US-Weltraumbehörde Nasa je vorgenommen hat: Erstmals ist es gelungen, die Gravitationswellen zu simulieren, die verschmelzende Schwarze Löcher auslösen. Bei der kniffligen Aufgabe, die Gleichungen Albert Einsteins in Supercomputer-gerechte Mathematik umzuformulieren, wurden die Wissenschaftler am Goddard Space Flight Center in Maryland von Abstürzen ihrer Rechner geplagt. Offenbar bereiten Raumzeit, vierte Dimension und Stillstand der Zeit nicht nur Menschen Probleme.
"Diese Verschmelzungen sind bei weitem die mächtigsten Ereignisse im Universum", sagte die Astrophysikerin Joan Centrella. Werden zwei Schwarze Löcher zu einem, wird alles erschüttert: Wie auf der Oberfläche eines Teichs nach einem Steinwurf breiten sich Gravitationswellen mit Lichtgeschwindigkeit durch das Universum aus.
Der Raum wird gestaucht. Aber der Länge nach von einer Gravitationswelle durchlaufen, würde ein Mensch um nicht einmal den Durchmesser eines einzigen Atoms kürzer und wieder länger, denn die geheimnisvollen Wellen haben kaum eine Wirkung auf die Materie. Daher ist ihnen auch so schwer auf die Schliche zu kommen.
Direkt gemessen wurden Gravitationswellen bislang noch nicht. Ihre Existenz hatte Albert Einstein 1916 in seiner allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Auf seinen Formeln fußen die Algorithmen der Nasa-Forscher. Ihre Simulation gibt also die Realität nach Einstein wieder.
Ärger mit Einsteins vier Dimensionen
Bislang war das komplizierte vierdimensionale Konzept Einsteins ein Stolperstein für Physiker gewesen, gleich wie viel Rechenkraft ihnen zur Verfügung stand. Laut Einsteins Vorhersage verändern Gravitationswellen sowohl den Raum als auch die Zeit. Im Computermodell bedeutete dies, dass die Variablen für die Dichte innerhalb Schwarzer Löcher unendlich groß werden konnten, die Zeit gar zum Stillstand kam. Das war zu viel für die Supercomputer - sie stürzten ab.
http://www.spiegel.de/fotostrecke/...4-SUQ9MTM0MDgmbnI9MQ_3_3,00.html
Die Forscher um Centrella mussten erst die von Einstein verwendete sogenannte Tensorenrechnung umschreiben. Das blähte die Kalkulation auf: Selbst die einfachsten Gleichungen in Tensoren-Schreibweise bedurften Tausender Zeilen Computercodes, schreiben die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters".
Erst nachdem die Formeln Einsteins in maschinenverständliche Mathematik umgewandelt worden waren, konnte der gegenwärtig viertschnellste Supercomputer der Welt mit seinen 10.240 Prozessoren loslegen.
"Wie eine Schale mit Götterspeise"
Die Animation, die am Ende herauskam, zeigt die komplizierten dreidimensionalen Wellenmuster einer solchen Fusion. Die Ergebnisse gelten für den Spezialfall eines Duos von Schwarzen Löchern mit gleicher Masse. Ganz schlicht fasst die Nasa-Pressestelle die Ergebnisse zusammen: "Wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, wackelt das gesamte All wie eine Schale mit Götterspeise."
Nun arbeiten die Forscher an vergleichbaren Simulationen für ungleiche Partner: Stärke und Wellenlänge der Gravitationserschütterungen sind von diesen Parametern abhängig und von Fall zu Fall verschieden.
In der Praxis sollen Einsteins Vorhersagen über die Gravitationswellen in zwei Großprojekten getestet werden:
* In Hannover, Tokio und Pisa sowie in den US-Bundesstaaten Washington und Louisiana messen Physiker mit gespiegelten Laserstrahlen feinste Erschütterungen im Schwerefeld der Erde. Allerlei allzu irdische Erschütterungen, wie Straßenverkehr, Flugzeuge oder Erdbeben müssen mühsam aus den Messungen herausgerechnet werden.
* Das Projekt "Laser Interferometer Space Antenna" (Lisa) soll daher ins All gehen. Nasa und Esa planen, ab 2013 drei identische Satelliten in die Erdumlaufbahn zu schießen. Wenn diese Trabanten beständig per Laser den Abstand untereinander messen, entgeht ihnen auch die Verzerrung des Raums durch eine vorbeirauschende Gravitationswelle nicht.
Erst kürzlich haben Forscher der Friedrich-Wilhelms-Universität in Bonn mit dem Röntgensatelliten "Chandra" in einem fernen Galaxiehaufen zwei schwarze Löcher entdeckt, die sich immer enger umkreisen und zu einem einzigen Schwarzen Loch verschmelzen werden.
Stefan Schmitt
Q: http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltraum/0,1518,411954,00.html
Gr.
Als am 2. März 1997 im Hauptquartier der Nasa die Sektkorken knallten, glaubten die Wissenschaftler, eines ihrer erfolgreichsten Projekte sei nun zu Ende gegangen. Genau vor 25 Jahren war die Raumsonde Pioneer 10 vom amerikanischen Kap Kennedy aus gestartet. Sie durchquerte als erste den Planetoidengürtel zwischen Mars und Jupiter, von dem man nicht wusste, ob er überhaupt passierbar war. Ohne mit einem Gesteinsbrocken kollidiert zu sein, setzte sie ihren Weg fort und funkte die ersten Nahaufnahmen vom Jupiter zur Erde. Nun hatte sie Pluto hinter sich gelassen, den letzten Planeten im Sonnensystem, und flog hinein in die Einsamkeit des Alls.
Ist es der Treibstoff? Das Plutonium-Kraftwerk? Oder interstellarer Staub?
Doch bereits seit 1980 war ein Team von sechs Forschern einem merkwürdigen Phänomen auf der Spur: Pioneer 10 wurde langsamer. Zwar nicht viel, aber messbar - und vor allem stetig. John D. Anderson vom "Jet Propulsion Laboratory" der Nasa in Kalifornien und seine Kollegen fingen an, nach möglichen Ursachen zu fahnden. Treibstoff, der unkontrolliert entgegen der Flugrichtung austritt, könnte die Sonde abbremsen. Oder ist es die Abwärme des Plutonium-Kraftwerks an Bord, die vielleicht nicht in alle Richtungen gleich abgestrahlt wird und so auch zu einem Rückstoß führt? Oder wird die Sonde einfach durch den Zusammenstoß mit interstellarem Staub langsamer?
Erst 1998, ein Jahr nach dem 25-jährigen Jubiläum und offiziellen Ende der Mission, und 18 Jahre nach dem Beginn ihrer Untersuchungen, waren sich die Wissenschaftler sicher und gingen an die Öffentlichkeit. Ihr Fazit: Alle einfachen Erklärungsversuche sind gescheitert. "Was Anderson und sein Team da vollbracht haben, war eine extreme Fleißarbeit", meint Eugen Willerding vom Institut für Astronomie der Universität Bonn. Viele Erklärungen konnten sie schon dadurch ausschließen, dass die gemessene Abbremsung der Sonde konstant ist. So kann sie zum Beispiel nichts mit der Energieversorgung von Pioneer 10 zu tun haben. "Da das Plutonium immer weiter zerfällt, nimmt auch die abgestrahlte Energie ab - und das müsste dann auch für die Abbremsung gelten", erzählt Willerding. Ein weiterer Glücksfall für die Untersuchung: Pioneer 11, der baugleiche Zwilling von Pioneer 10, ein Jahr später gestartet, zeigte genau die gleiche Abbremsung. Ein einfacher Defekt an einer der Sonden kann das Phänomen also nicht erklären. Nach dem Besuch von Jupiter und Saturn hat Pioneer 11 bereits im Jahr 1995 den Dienst eingestellt - die Energieversorgung war zusammengebrochen.
Könnte die Ausdehnung des Weltalls die Ursache sein?
"Mit die größte Schwierigkeit bestand wohl darin, zu zeigen, dass bei der Messung der Geschwindigkeit kein Fehler passiert ist", meint Eugen Willerding. Das Prinzip der Messung ist einfach. Radiowellen einer bestimmten Frequenz werden von der Erde zur Sonde geschickt, von ihr zurückgestrahlt und von Radioteleskopen auf der Erde wieder aufgefangen. Je nach Geschwindigkeit der Sonde kommt es dabei zu einer Änderung der Frequenz durch den "Doppler-Effekt", den man vom Martinshorn eines Krankenwagens kennt: Fährt er von einem weg, ist der Ton tiefer als normal, weil die Schallwellen durch die Fahrt auseinander gezogen werden. Prinzipiell könnten die Kreiselbewegungen der Erde, die Gezeitenkräfte und sogar die Bewegungen der Kontinentalplatten den Doppler-Effekt beeinflussen. Andersons Team gelang es aber zu zeigen, dass diese Phänomene keine Rolle spielen.
Was also könnte die Ursache für die inzwischen als "Pioneer-Anomalie" bekannte Abbremsung sein? Hoch im Kurs als Erklärung stand zunächst die Ausdehnung des Weltalls, die seit dem Urknall anhält. "Die Größe der Abbremsung ist ziemlich genau gleich dem Produkt aus Lichtgeschwindigkeit und Hubble-Konstante", sagt Claus Lämmerzahl vom Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation in Bremen. "Und das ist zumindest bemerkenswert." Die Hubble-Konstante beschreibt nämlich die Geschwindigkeit, mit der sich die Galaxien durch die Ausdehnung des Alls von der Erde entfernen. Berechnungen haben allerdings gezeigt, dass in Gegenden mit starken Gravitationskräften - wie in unserem Sonnensystem - die Ausdehnung des Universums durch den starken Zusammenhalt der Materie fast nicht zu spüren ist.
"Eine Goldgräberzeit für neue Theorien ist angebrochen"
"Nachdem alle herkömmlichen Erklärungsversuche nicht gegriffen haben, ist nun eine Goldgräberzeit für neue Theorien angebrochen", sagt Claus Lämmerzahl. Zwei davon liefern sich momentan ein Kopf-an-Kopf-Rennen in der Gunst der Physiker. Da ist zum einen die "dunkle Materie", die viele Forscher im Weltall vermuten. Denn nur mit ihr könnten sie die Geschwindigkeit der Sterne in den Galaxien und die Verteilung der Galaxien im Weltall erklären. Sie hätte mit der uns bisher vertrauten Materie und auch mit schwarzen Löchern und ähnlichem nichts zu tun. "Wenn dunkle Materie die Sonde anziehen würde, wäre natürlich die Frage, warum die Planeten davon nichts mitbekommen", meint Lämmerzahl. Denn deren Bahnen sind unverändert stabil.
Die andere Theorie macht sich die Tatsache zu nutze, dass es sehr schwierig ist, das Newtonsche Gravitationsgesetz bei sehr kleinen Massen (zum Beispiel zwei Bleikugeln) zu überprüfen. Trotz der großen Planetenmassen wirken auch auf die 250 Kilogramm leichte Pioneer 10 in den Weiten des Alls nur sehr geringe Kräfte. Muss man das Gravitationsgesetz also vielleicht mit einem Zusatz für kleine Kräfte versehen, der nur in diesen Fällen zum Tragen kommt und so die Anomalie erklären könnte? Richtig schön findet Eugen Willerding diese Lösung auch nicht: "Ein tieferer physikalischer Grund, warum man das Gravitationsgesetz erweitern sollte, fehlt bisher."
Ähnliche Effekte auch bei anderen Sonden
Beide Forscher halten es immer noch für möglich, dass es doch eine ganz "banale" Erklärung für die Pioneer-Anomalie gibt. Einige Wissenschaftler wollen allerdings einen ähnlichen Effekt auch bei der Jupiter-Sonde Galileo und der Sonnen-Sonde Ulysses festgestellt haben. "Klarheit könnte hier eine neue Mission schaffen, die speziell auf die Untersuchung solcher Phänomene zugeschnitten wäre", sagt Claus Lämmerzahl. Bis es soweit ist, will er die ganz alten Pioneer-Daten auswerten, die noch auf Magnetbänder aufgezeichnet wurden. Pioneer 10 ist mittlerweile doppelt so weit von der Erde entfernt wie Pluto. Anfang März war die Sonde zum letzten Mal in einer günstigen Position für einen Funkkontakt. Das Signal von der Erde, das zwölfeinhalb Stunden bis zur Sonde brauchte, erhielt aber keine Antwort mehr.
stern.de
Der Planet Neptun hat seinen größten Mond Triton einem anderen kosmischen Partner ausgespannt. Das schließen amerikanische Astronomen aus Berechnungen zur Herkunft des ungewöhnlichen Neptunbegleiters, der fast eineinhalbmal so groß ist wie der Nachbarplanet Pluto.
Demnach wanderte Triton zusammen mit seinem ursprünglichen Partner als Teil eines Doppelsystems durch das Sonnensystem und gelangte dabei in die Nähe von Neptun. Dieser sorgte mit seiner großen Anziehungskraft dafür, dass sich das Paar trennte: Triton wurde zum ständigen Begleiter des Planeten, während sein Ex-Partner durch die Trennung in die andere Richtung beschleunigt wurde und verschwand. Über ihre neue Theorie berichten Craig Agnor von der Universität von Kalifornien in Santa Cruz und sein Kollege Douglas Hamilton von der Universität von Maryland in College Park in der Fachzeitschrift "Nature".
Zusammenstoß als Beginn der Beziehung?
Triton ist nicht nur wegen seiner enormen Größe eine Ausnahmeerscheinung unter den Monden des Sonnensystems. Im Gegensatz zu allen anderen großen Satelliten umkreist er seinen Planeten nicht in der Richtung, in der dieser sich um die eigene Achse dreht, sondern entgegengesetzt. Dieses ungewöhnliche Verhalten lässt sich nur damit erklären, dass Triton ursprünglich um die Sonne statt um den Neptun kreiste und erst später von diesem eingefangen wurde. Wie Neptun das angestellt hat, ist allerdings umstritten.
Einige Astronomen glauben, Triton müsse mit einem anderen Neptunmond zusammengestoßen sein. Dabei habe er einen Teil seiner Energie verloren und sei dadurch langsam genug geworden, dass Neptun ihn mit seiner Gravitation festhalten konnte. Doch dazu müsste der Kollisionspartner eine ganz bestimmte Größe gehabt haben - groß genug, um den massigen Triton abzubremsen und nicht so groß, dass dieser beim Zusammenstoß vollständig zerstört worden wäre. Ein solches Zusammentreffen ist aber nach Ansicht der meisten Experten extrem unwahrscheinlich.
Dreierbegegnung könnte der Paarung zugrunde liegen
Dagegen könnte es Begegnungen von Neptun mit Doppelsystemen aus kleineren Himmelskörpern in der Vergangenheit durchaus mehrmals gegeben haben, glauben Agnor und Hamilton. Solche Paare sind im Sonnensystem sehr viel häufiger als lange angenommen.
Da sich die beiden Partner im Allgemeinen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten umeinander bewegen, würde die Gravitation eines Planeten wie Neptun den einen wahrscheinlich beschleunigen und den anderen abbremsen, zeigen die Berechnungen der Forscher. Sie vermuten, dass ähnliche Dreierbegegnungen auch anderen ungewöhnlichen Paarungen im Sonnensystem zugrunde liegen könnten.
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DDP, stern.de
Zwei neue Nachbarn für die Milchstraße
von Rainer Kayser
10. Mai 2006
Zumindest in unmittelbarer Nachbarschaft unserer Milchstraße, so könnte man denken, sollten doch inzwischen sämtliche Galaxien entdeckt sein. Weit gefehlt: Von zahlreichen hier vermuteten Zwerggalaxien fehlt bislang jede Spur. Jetzt haben zwei britische Astronomen wieder zwei dieser leuchtschwachen Begleiter unserer Heimatgalaxie aufgespürt.
Britische Forscher haben im Rahmen eines internationalen Projekts zwei neue Nachbarn der Milchstraße entdeckt. Die beiden Satellitengalaxien sind extrem leuchtschwach und den Astronomen deshalb bislang entgangen. Die Sternsysteme befinden sich in den Konstellationen Jagdhunde und Bootes. Die Forscher vermuten, dass es noch zahlreiche weitere kleine Galaxien in der Umgebung der Milchstraße gibt.
"Ich betrachtete eine Karte der weiter entfernten Sterne am galaktischen Nordhimmel", berichtet Daniel Zucker von der Cambridge University, "und bemerkte plötzlich eine größere Sternendichte in den Jagdhunden." Eine genauere Analyse zeigte, dass sich dort, in einer Entfernung von 640.000 Lichtjahren, tatsächlich eine bislang unbekannte Zwerggalaxie verbirgt. Zucker informierte seinen Institutskollegen Vasily Belokurov über die Entdeckung - der schon wenige Stunden später mit der Entdeckung einer neuen Galaxie im Sternbild Bootes konterte.
Die neuen Zwerggalaxien befinden sich zwar in der unmittelbaren Nachbarschaft der Milchstraße, sind aber nur schwer auszumachen, da sie extrem leuchtschwach sind. Die neue Galaxie im Bootes ist mit einer Leuchtkraft von 100.000 Sonnen die schwächste bislang entdeckte Galaxie überhaupt. Da sich die Sterne der Zwerggalaxien zudem über einen großen Bereich verteilen, sind sie selbst mit großen Teleskopen nicht zu entdecken. Nötig ist stattdessen eine möglichst komplette Bestandsaufnahme aller Sterne in unserer Umgebung, wie sie im Rahmen des Sloan Digital Sky Survey durchgeführt wird.
Für die Astronomen ist die Entdeckung neuer Satellitensysteme der Milchstraße von großer Bedeutung. Denn während die Theorie die Existenz von Hunderten von Zwerggalaxien um die Milchstraße voraussagt, sind bislang nur etwa zehn bekannt. Möglicherweise sind die anderen Satellitengalaxien zu leuchtschwach und daher bislang einer Entdeckung entgangen. Die Forscher sind jedenfalls zuversichtlich, dass sie im Rahmen des Sloan Digital Sky Survey noch auf viele weitere schwache Galaxien stoßen.
Q: http://www.astronews.com/news/artikel/2006/05/0605-007.shtml
Gr.
Experimente im Labor könnten Dynamik Schwarzer Löcher erhellen
Zwei Forscher der Universität von Mississippi glauben, dass sich die Dynamik Schwarzer Löcher in gewisser Weise mit der von Seifenblasen vergleichen lässt.Die Forscher zeigten, dass sich die physikalischen Eigenschaften des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs mittels eines hydrodynamischen Modells erklären lassen. Der Rand dieses gefräßigen Monsters im All lässt sich demnach durch eine unter Spannung stehende Membran beschreiben – ebenso wie die durch die Oberflächenspannung gestreckte Haut einer Seifenblase.
Vitor Cardoso und Oscar Dias erweiterten in ihrer Arbeit ein schon vor mehreren Jahren aufgestelltes Modell, das den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs durch die Dynamik einer Membran beschreibt. In ihrer theoretischen Arbeit zeigen die beiden Wissenschaftler, dass Instabilitäten schnell rotierender Schwarzer Löcher mittels unter Spannung stehender Membranen erklärt werden können. Auch die Aufspaltung gestreckter, zigarrenförmiger Schwarzer Löcher in mehrere Untereinheiten kann so beschrieben werden.
Laut Cardoso können auf diese Art und Weise die Auswirkungen von Einsteins Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie mithilfe von hydrodynamischen Modellen modelliert werden. Das beste Beispiel stellen unter hoher Oberflächenspannung stehende Seifenblasen dar, so die Forscher. Somit könnten sich prinzipiell im Labor durchgeführte Untersuchungen der Dynamik von Seifenblasen auf Schwarze Löcher übertragen lassen.
Wenn Materie oder Licht in den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs eindringt, so können sie aus diesem aufgrund von dessen enormer Gravitation nicht mehr entweichen. Forscher spekulieren jedoch, dass ein Teil der dabei verschwundenen Informationen durch das Verdampfen des Schwarzen Lochs – die so genannte Hawking-Strahlung – wieder gewonnen werden könnte. Forscher sind daher sehr an einfachen Modellen der Dynamik des Ereignishorizonts interessiert.
Physical Review Letters (Band 96 Artikel 181601)
Stefan Maier
Q: http://www.wissenschaft.de/wissen/news/265138.html
Gr.
Buddha hatte den Raum als einen Sandkorn beschrieben, xfache Körner in einem Sandkasten.
Mit Hilfe der Zelle ist es m.E. etwas einfacher fürs Verständnis.
greetz bammie
Irdisches Wasser, Grundvoraussetzung für unsere Existenz, stammt vermutlich zu einem guten Teil aus unserer unmittelbaren planetaren Nachbarschaft. An kosmologischen Dimensionen gemessen aus dem Hinterhof zwischen Mars und Jupiter. Dort befindet sich der Asteroidengürtel, und der ist zur Überraschung der Astronomen eine Geburtsstätte für Kometen. Das widerspricht der bisherigen Lehrmeinung, doch amerikanische Forscher der University of Hawaii liefern jetzt handfeste Belege, daß sogar erloschene Kometen aus dem Asteroidengürtel wieder zum Leben erwachen können.
In der Frühzeit der Erde brachten Kometen das lebensnotwendige Wasser, spekulieren einige Astronomen. Vor etwa drei Milliarden Jahren erlebte die Erde ein wahres Bombardement einschlagender Schweifsterne, und die Ozeane füllten sich. Ursprungsorte der Kometen sind nach herrschender Auffassung der Kuiper-Gürtel am äußeren Rand des Planetensystems und die Oortsche Wolke in tausendfach größerer Entfernung. Beide bestehen aus unzähligen kleinen, bis einige Kilometer großen Brocken aus Material, das bei der Bildung des Sonnensystems übrigblieb.
Vor zehn Jahren machte Eric Elst am Belgischen Königlichen Observatorium in Ukkel eine erstaunliche Beobachtung. Er verfolgte den Asteroiden 7968 Elst-Pizarro auf seiner Bahn im Asteroidengürtel. 17 Jahre zuvor hatte er ihn selbst erstmals entdeckt. Doch nun zeigt das Objekt plötzlich einen leuchtenden Schweif - typisches Merkmal für einen eishaltigen Kometen. Obwohl es keine Erklärung für das Phänomen gibt, wird der Asteroid umgetauft in einen Kometen mit der Bezeichnung 133P/Elst-Pizarro. In den Folgejahren verliert Elst-Pizarro sein Kometenmerkmal wieder. Doch von August bis Dezember 2002 beobachten Astronomen erneut einen Schweif.
Die Experten sind verunsichert, offensichtlich haben sie ein Mischwesen aufgespürt. Schweif und bisweilen eine kugelförmige Dunstwolke um den Kern herum zeichnen das Objekt eindeutig als Kometen aus. Andererseits liegt die Umlaufbahn von 133P/Elst-Pizarro vollständig zwischen der Mars- und der Jupiterbahn innerhalb des Asteroidengürtels. Das ist beispiellos für alle bisher bekannten Kometen und wurde für unmöglich gehalten.
Schweifsterne sind flüchtige Erscheinungen. Immer wenn sie der Sonne nahe kommen, verdampft Eis von ihrer Oberfläche, und deshalb ist ihre Lebensdauer begrenzt. Je nach Umlaufdauer werden sie einige hunderttausend, höchstens wenige Millionen Jahre alt.
Elst-Pizarro aber kreist seit Bestehen des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren im Asteroidengürtel. Bei diesem geringen Abstand von der Sonne hat er nur eine Lebensdauer von etwa 10 000 Jahren, er müßte längst erloschen, sein Eis verdampft sein. Ein unmöglicher Komet, der gar nicht existieren dürfte. Doch zu allem Überfluß berichten Henry Hsieh und David Jewitt im Wissenschaftsmagazin "Science" von der Entdeckung zweier weiterer solcher unmöglichen Kometen im Asteroidengürtel. "Sie bilden eine neue Klasse von Kometen, deren stabile Umlaufbahnen vollständig im Asteroidengürtel liegen", schreiben Hsieh und Jewitt.
Die Existenz dieser Exoten erklären sie damit, daß unter einer meterdicken Gesteinskruste einiger erloschener Kometen noch Eis vorhanden ist, das bei Kollisionen mit anderen Brocken der Sonne ausgesetzt wird und ausgast. Gleichzeitig regen Hsieh und Jewitt an, eine Sonde zu den Kometen im Asteroidengürtel zu schicken. Dann ließe sich feststellen, ob das irdische Wasser tatsächlich aus unserer planetaren Nachbarschaft stammt. Rolf H. Latusseck
Artikel erschienen am 14. Mai 2006
Illustration: Die drei Planeten beim Stern HD 69830
Ein nahe gelegener Stern wird von drei Planeten umrundet. Mit dem zehn- bis 18-fachen der Erdmasse handelt es sich bei einem der drei um den erdähnlichsten Planeten, der bislang in einer bewohnbaren Zone um einen Stern entdeckt wurde.
«Erstmalig haben wir ein System entdeckt, das aus mehreren Neptun-großen Planeten besteht», sagt Christophe Lovis vom Observatorium Genf, der die Untersuchung leitete. Der Planet Neptun hat etwa die 17-fache Masse der Erde. Wie die Astronomen in der heutigen Ausgabe des Magazins «Nature» berichten, sind die beiden inneren wahrscheinlich Felsplaneten mit etwa dem Zehnfachen der Erdmasse. Einer umrundet den 41 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern HD 69830 in nur knapp neun Tagen, der weiter außen gelegene benötigt knapp 32 Tage.
Der äußerste der jetzt entdeckten Exoplaneten umrundet den Stern in 197 Tagen. Er ist zum Teil auch aus Eis entstanden, vermuten die Forscher. In dem vergleichsweise großen Abstand von seinem Stern könnte es auf seiner Oberfläche auch flüssiges Wasser geben, teilte das European Southern Observatory (Eso) mit. Der Bereich um einen Stern, in dem Wasser nicht vollständig gefriert oder verdampft wird als «bewohnbare Zone» bezeichnet. Das Vorhandensein flüssigen Wassers gilt auch als Voraussetzung für die Entwicklung von Leben.
Bis auf das Wasser und seine im Vergleich zu bereits entdeckten Exoplaneten geringe Größe hat der Planet aber wahrscheinlich nicht viel mit der Erde gemeinsam. Die Astronomen vermuten, dass sein felsiger Kern von einer mächtigen Gasatmosphäre umgeben ist. Parallelen bestehen jedoch zum Sonnensystem.
Eine Beobachtung mit dem Spitzer-Weltraumteleskop zeigte, dass es wahrscheinlich einen Asteroidengürtel um HD 69830 gibt, der zwischen den beiden äußeren Planeten verläuft. Der Asteroidengürtel des Sonnensystems verläuft zwischen dem vierten Planeten Mars und dem fünften Planeten Jupiter.
Für das Web ediert von Patrick Eickemeier
Q:
http://www.netzeitung.de/spezial/weltraum/399353.html
Gr.
Ein Sonnensystem wie unseres ist ein Unikat. Und die Hoffnung/Furcht Außerirdische zu finden ist erst recht nicht zu erwarten.
Ansonsten ist die Forschung im Bereich Astronomie ziemlich spannend, finde ich.
Blick in Gottes letzten Schlupfwinkel
Von Markus Becker
Was war vor dem Urknall? Viele Forscher halten schon die Frage für Unfug, da es keine Zeit vor dem Beginn der Zeit selbst geben könne. Doch Physiker suchen immer intensiver nach einem Weltall vor dem unseren - und wollen es jetzt erstmals mathematisch gefunden haben.
Am Anfang war ein Knall. Es folgten einige hundert Millionen Jahre tiefster Finsternis, bis die ersten Sterne zündeten, mit ihrem Fusionsfeuer die heute bekannten Elemente produzierten und dem beobachtbaren Universum seine gegenwärtige Gestalt gaben. So etwa - natürlich grob vereinfacht - ist nach vorherrschender Meinung das Weltall entstanden. Was aber war vor dem Urknall? War da überhaupt etwas? Und, falls ja, wie und warum hat es den Urknall ausgelöst?
Viele Physiker halten schon diese Fragen für unwissenschaftlich: Da mit dem Urknall nicht nur der Raum, sondern auch die Zeit entstanden sei, sei es unsinnig, die Frage nach einer Zeit davor zu stellen. So ist die Zeit vor dem Urknall gewissermaßen auch Gottes letzter Schlupfwinkel: ein Bereich, der vor dem Zugriff der alles erklären wollenden Naturwissenschaft sicher ist und allein der Religion - oder aber der Philosophie - vorbehalten ist.
Doch das könnte sich bald ändern: Forscher haben nach eigenen Angaben eine physikalische Theorie über die Natur von Raum und Zeit so weit verfeinert, dass sie auch dort noch funktioniert, wo alle anderen Modelle wie Einsteins Relativitätstheorie und die Quantenmechanik versagen: In unmittelbarer zeitlicher Nähe des Urknalls und sogar darüber hinaus. Man habe "Fäden gefunden, die in eine frühere Zeit führen" - in die Zeit vor der Entstehung unseres heutigen Universums.
"Big Bounce" statt "Big Bang"
Verfolgt man die Entwicklung des Universums bis an dessen Anfänge zurück, bekommt die klassische Physik ein Problem: Die Krümmung der Raumzeit wird irgendwann unendlich und nähert sich der sogenannten Singularität, dem Nullpunkt des Universums. Sowohl Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die Raum und Zeit im Großen beschreibt, als auch die Quantenmechanik für die Welt im Kleinsten brechen zusammen.
"Mit der allgemeinen Relativität kann man das Universum nur bis zu dem Punkt beschreiben, an dem die Materie so dicht wird, dass die Gleichungen nicht mehr funktionieren", sagt Abhay Ashtekar, Direktor des Institute for Gravitational Physics and Geometry an der Pennsylvania State University in den USA. "Jenseits dieses Punktes müssen wir Quanten-Werkzeuge einsetzen, die Einstein noch nicht zur Verfügung standen."
Der Physiker gehört mit der Erfindung der nach ihm benannten Ashtekar-Variablen zu den Begründern der sogenannten Schleifen-Quantengravitation, auch bekannt als "Loop Quantum Gravity". Mit Hilfe dieser Theorie, so glauben Ashtekar und seine Kollegen Tomasz Pawlowski und Parmpreet Singh, ist ihnen Erstaunliches gelungen: Sie haben ein Modell entwickelt, das Aussagen über ein Universum vor dem Urknall ermöglicht.
Erst zerknüllt, dann aufgebläht
Für diese Zeit habe der Computer ein Universum errechnet, das sich zu einem "Big Crunch" zusammenzieht, ansonsten aber in seiner Raumzeit-Geometrie unserem All verblüffend ähnelt. Deshalb sei unser Universum auch nicht in einem Knall aus dem Nichts entstanden. Vielmehr habe es eine Art Abpraller gegeben - einen "Big Bounce" statt eines "Big Bang". Gab es also gar keinen Anfang aller Dinge namens Urknall, sondern wurde ein früheres Universum auf kleinste Maße zerknüllt, nur um sich prompt wieder zu einem neuen All aufzublähen? Das Universum, eine titanische Ziehharmonika?
Genau das ist der Fall, glaubt man der Theorie von Ashtekar und seinen Kollegen, die in der aktuellen Ausgabe der "Geophysical Research Letters" erschienen ist. Die Gravitation habe das frühere Universum so weit zusammengezogen, dass die Quanteneigenschaften die Schwerkraft schließlich umgekehrt und in eine abstoßende Kraft verwandelt hätten. Durch das Kombinieren von Quantenphysik und allgemeiner Relativität habe sein Team zeigen können, "dass es tatsächlich einen Quanten-Rückstoß gibt", erklärt Ashtekar.
Dass die Gleichungen am Ende ein weiteres "klassisches Universum vor einem Urknall" ergeben hätten, sei so überraschend gewesen, dass man die Rechnungen monatelang mit verschiedenen Parametern geprüft habe. "Aber wir haben herausgefunden, dass das Big-Bounce-Szenario robust ist", so Ashtekar.
Besteht das Universum aus winzigen Schleifen?
Die Vorstellung, dass vor unserem jetzigen Universum bereits ein weiteres existierte, ist zwar nicht neu, räumen die Forscher ein. Doch sie seien die Ersten, denen es gelungen sei, die Existenz eines solchen Vor-Universums systematisch zu begründen und Rückschlüsse über dessen Raumzeit-Geometrie zu ziehen.
Der Einsatz der Schleifen-Quantengravitation habe das ermöglicht, erklären die Wissenschaftler. Das Rechenwerk ist neben der String-Theorie einer der meistversprechenden Ansätze, die bisher unvereinbaren Gegensätze zwischen Einsteins Relativitätstheorie und der Quantenmechanik zu überbrücken.
Die Schleifen-Quantengravitation besagt unter anderem, dass Raum und Zeit nicht vollkommen kontinuierlich verlaufen, wie es für Menschen den Anschein hat, sondern aus einem Gewebe kleinster Schleifen bestehen. Wie in Einsteins Relativitätstheorie ist es auch hier die Krümmung der Raumzeit, die für die Schwerkraft sorgt.
Ashtekar und seine Kollegen haben diese Theorie, die eigentlich die Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen beschreiben soll, auf das gesamte Universum angewandt. Auf dem Weg in die immer fernere Vergangenheit hätten die Formeln zunächst zu ähnlichen Ergebnissen geführt wie die klassische Kosmologie. An dem Punkt aber, wo alle anderen Gleichungen versagten, habe die Schleifentheorie gehalten.
Geteiltes Echo auf Ashtekar-Studie
Das hat zwar schon vor zwei Jahren der deutsche Physiker Martin Bojowald ausgerechnet, der damals am Potsdamer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik gearbeitet hat und jetzt wie Ashtekar an der Pennsylvania State University tätig ist. Doch Ashtekar und seine Kollegen glauben, die Theorie noch einen Schritt weitergebracht zu haben - über den Urknall hinaus.
Wenn sich die Raumzeit auflöst, so ihr Ergebnis, widersetzen sich die winzigen Schleifen einer weiteren Verdichtung. Der Stoff, aus dem die Raumzeit gemacht ist, werde "brutal zerrissen" - und die Gravitation verwandle sich durch die Quanteneffekte in eine stark abstoßende Kraft, die den Zusammensturz des Universums stoppe. Unmittelbar danach sortieren sich die Schleifen der Theorie zufolge wieder in ein glattes Raumzeit-Gefüge und sorgen für eine explosive Ausdehnung des Alls.
Andere Wissenschaftler lobten die Arbeit von Ashtekars Team. Die Ähnlichkeiten zwischen String-Theorie und Schleifen-Quantengravitation bei der Beschreibung des Universums nach dem Urknall seien ermutigend, sagte Joe Lykken vom Fermilab in Batavia, Illinois dem Magazin "New Scientist": "Endlich sprechen wir die gleiche Sprache."
Suche nach messbaren Spuren des Vor-Universums
Andere Forscher reagieren jedoch skeptischer auf Ashtekars Studie. "Zu simplistisch", meint Hermann Nicolai, Direktor am Potsdamer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Das Modell besteht aus einer drastischen Vereinfachung der Gleichungen."
Das Universum beruhe auf zahlreichen, möglicherweise gar unendlich vielen Variablen. Ashtekar aber reduziere alles auf zwei Größen. Sein Modell basiere unter anderem auf der Annahme eines Universums, "das vollkommen leer ist und in alle Richtungen gleich aussieht". "Ich persönlich habe starke Zweifel, dass man damit dem Problem wirklich zu Leibe rücken kann", sagte Nicolai, der den Artikel von Ashtekar und seinen Kollegen vor der Veröffentlichung in den "Physical Review Letters" als unabhängiger Experte begutachtet hat.
Zudem heize sich das Universum auf, je näher man dem Urknall komme, erklärt Nicolai. Das kompliziere die Dinge noch: Durch physikalische Prozesse kämen immer mehr Variablen ins Spiel, die Elementarteilchen lösten sich auf, neue kämen hinzu. Das Ergebnis sei "eine brodelnde Suppe von ungeheurer Komplexität".
Die neue Leistung von Ashtekar und seinen Kollegen sei, dass ihr Modell wesentlich näher an den Moment des Urknalls heranreiche als bisherige Versuche - so nahe, dass mit dem Auftreten von Quantengravitations-Effekten zu rechnen sei. "Doch die wahre Natur des Urknalls", meint Nicolai, "bleibt das große Rätsel."
Ashtekar aber will noch weiter gehen - und nicht nur theoretische, sondern auch messbare Hinweise für ein Universum vor dem unseren entdecken. "Der 'Big Crunch'", glaubt er, "löscht nicht alle Spuren dessen aus, was unser Universum früher einmal war."
spiegel.de
und glaubt nun in der lage zu sein die entstehung "eines" universums
bestimmen zu können.
erinnert mich so ein bisschen an....."die welt ist eine scheibe" :-)
Optionen
Saturnmond schlug Purzelbaum
Das Rätsel des Saturnmonds Enceladus ist offenbar gelöst. Wissenschaftler glauben, herausgefunden zu haben, warum der heißeste Fleck des Mondes ausgerechnet an seinem Südpol liegt: Der 500 Kilometer große Brocken hat eine Turnübung vollführt.
Als die Raumsonde "Cassini" im Sommer vergangenen Jahres an Enceladus vorbeiflog und Infrarotbilder zur Erde schickte, waren die Forscher perplex: Am Südpol des Saturnmondes markierte ein weiß glühender Fleck die mit Abstand wärmste Stelle des überfrorenen Felsbrockens. Die Experten aber hatten erwartet, dass der Südpol wegen der geringen Sonneneinstrahlung einer der kältesten Bereiche des Mondes ist. Ihr Bild von Enceladus war auf den Kopf gestellt.
SATURNMOND ENCELADUS: DIE TAUMELNDE KUGEL
Fotostrecke:
http://www.spiegel.de/fotostrecke/...4-SUQ9MTQwODYmbnI9MQ_3_3,00.html
Jetzt wird offenbar, dass genau das auch dem Mond widerfahren sein könnte: Enceladus hat eine Rolle vollführt. Auf diese Weise, schreiben Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Nature", habe der heiße Fleck an Enceladus' Südpol gelangen können.
Das Team um Francis Nimmo von der University of California in Santa Cruz glaubt, dass eine Unwucht zu der Neuausrichtung des Saturnmonds geführt hat: Eine Blase warmen Materials mit geringer Dichte im Innern von Enceladus sei in der Nähe des Äquators in Richtung Oberfläche gestiegen und habe die Drehung gestört.
Eine rotierende Kugel verhält sich stabil, solange sie am Äquator größere Masse besitzt als anderswo. "Jede Neuverteilung von Masse innerhalb des Objekts kann zur Instabilität der Rotationsachse führen", erklärt Nimmo. Die Kugel beginnt in solchen Fällen zu taumeln, und genau das sei auch Enceladus passiert. Am Ende habe sich der leichteste Bereich - derjenige mit der warmen, lockeren Blase - am Südpol eingefunden.
Heiße Blase kann auch Tigerstreifen erklären
Computersimulationen hätten ergeben, dass Enceladus auf diese Weise in seine heutige Lage gelangt sein könnte: Ein warmer Körper geringer Dichte könne den Mond um bis zu 30 Grad rollen lassen. Die Blase, von Geologen auch Diapir genannt, könne sich entweder in Enceladus' eisiger Hülle oder aber in seinem felsigen Inneren befinden. In beiden Fällen würde sie aufgrund seiner geringeren Dichte in Richtung Oberfläche aufsteigen.
Das könnte auch die seltsamen geologischen Formationen erklären, die Forscher ebenfalls am Südpol des Mondes entdeckt und liebevoll "Tigerstreifen" genannt haben. Messungen mit Hilfe der Raumsonde "Cassini" hatten ergeben, dass es sich um Verwerfungen handelt, die Wasser ins All sprühen - wie ein Geysir, nur dass das Wasser in diesem Fall sofort zu Eispartikeln gefriert.
Erst im März haben Forscher in einer Artikelserie im Fachblatt "Science" berichtet, dass unter Enceladus' Oberfläche flüssiges Wasser schwappt und der kleine Mond gar eine Atmosphäre besitzt. Der Grund für die überraschende geologische Aktivität: Die enorme Schwerkraft des Saturns knetet den Winzling so kräftig durch, dass in seinem Inneren Wärme entsteht. Dadurch kann sich auch die Eishülle von Enceladus ständig erneuern und dem Mond sein strahlendes Weiß verleihen.
mbe
Q: http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltraum/0,1518,419223,00.html
Gr.
"Cloudsat" zeigt Wolken von Innen
Warm oder kalt, feucht oder trocken - aus dem All kann "Cloudsat" ins Innere von Wolken spähen, präziser als jedes Regenradar. Jetzt hat der Satellit erste Aufnahmen geliefert: Sie sehen aus wie in Scheiben geschnittenes Wetter.
Kurz bevor das Radar aktiviert wurde, hatte der Forschungssatellit Norddeutschland überflogen. Dann, 30 Sekunden nach dem Aufwachsignal, schickte "Cloudsat" sein erstes Bild zur Erde. Es zeigt auf einem bunten Streifen, was die Messgeräte auf dem dreiminütigen Flug von der Küste Norwegens vor der Stadt Bergen bis vor die Ostküste Grönlands gemessen hat.
Querschnitt: Kübelweise Regen schütten die Gewitterwolken über Westafrika aus. Die Vertikalansicht der Wolkendecke entlang der Flugbahn von "Cloudsat" zeigt, wie sich die heiße, feuchte Luft kilometerhoch auftürmt
Westafrika: Bei seinem Querschnitt von Ghana (A) bis Mali (B) hat Cloudsat tropische Wolken und Gewitterwolken durchleuchtet. Sie tragen viel Feuchtigkeit (rot) in sich
Just am Mittag dieses Maitags zog ein Sturm über die Nordsee. Ein anderer Satellit hatte gut 20 Minuten zuvor eine beeindruckende konventionelle Aufnahme von dessen Wolkenwirbel gemacht. Das Bild aber, das "Cloudsat" zur Erde funkte, erlaubte einen Einblick in den Aufbau dieser Wolke. "Das Radar hat seine Fähigkeit unter Beweis gestellt, durch nahezu alle Wolken zu blicken, außer durch stärkste Regengüsse", sagte Graeme Stephens, der zuständige wissenschaftliche Projektleiter.
Querschnitt durch das Wetter
Blutrot kann der Betrachter Wolken dicht über der Nordsee hängen sehen, die gerade Regen ausschütten. Darüber steigen fluffig und auf dem Bild blau eingefärbt wärmere, dünnere Wölkchen: Der Satellit durchmisst die Atmosphäre entlang seiner Flugstrecke in der Vertikalen, vom Erdboden bis in eine Höhe von etwa 30 Kilometern.
"So sehen wir die Atmosphäre wie nie zuvor", sagte Deborah Vane vom Jet Propulsion Laboratory der Nasa in Pasadena. "Wir schauen uns Wolken nicht mehr wie auf einem ebenen Stück Papier an, sondern spähen in die Wolken hinein und sehen ihre komplexe Schichtung." Die Wissenschaftler erhoffen sich davon neue Erkenntnisse über die Wolkenbildung sowie über Art und Menge von Niederschlägen.
Ende April wurde der Satellit mit einer Rakete von Kalifornien aus ins All geschossen und fliegt seitdem in einer Höhe von rund 700 Kilometern um die Erde. Jetzt zeigt das Bild von der Nordsee vor Norwegen - und weitere etwa über Afrika und der Antarktis - den Wissenschaftlern, dass die Messinstrumente einsatzfähig sind und funktionieren. Sein Wolkenradar mit einer Millimeter-Wellenlänge - das erste überhaupt - ist mehr als 1000 Mal empfindlicher als das typische Wetterradar.
"Wir haben jetzt mit dem kontinuierlichen Radarbetrieb begonnen und freuen uns darauf, binnen neun Monaten der wissenschaftlichen Gemeinschaft die ersten gesicherten Messergebnisse zur Verfügung stellen zu können", sagte Stephens.
stx
Q:
http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltraum/0,1518,420223,00.html
Gr.
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| Die Milchstraße (Foto: Nasa-JPL) | |
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Astronomen entdecken galaktische Autobahn
Am Rand der Milchstraße rasen zahlreiche Sterne auf einer Art galaktischen Autobahn durchs All. Der Sternenstrom ist mindestens 30.000 Lichtjahre lang und zieht sich vermutlich einmal komplett um unsere Heimatgalaxie.
Wie das US-italienische Entdeckerduo am Mittwoch auf dem Astronomenkongress im kanadischen Calgary berichtete, sind die Sterne mit rund 830.000 Kilometern pro Stunde unterwegs. Mit bloßem Auge sei der schnelle Sternenstrom nicht zu sehen.
Die Sterne stammen vermutlich aus einem uralten Sternhaufen. Diese Materieansammlung wurde vor mehr als einer Milliarde Jahren von den Gezeitenkräften der Milchstraße auseinander gerissen. Demnach wären die schnellen Sterne Überbleibsel aus dem jungen Universum. "Wenn das stimmt, gibt es vielleicht Hunderte oder sogar Tausende solcher Sternenströme", sagte Grillmair, dessen Team drei der sechs zuvor entdeckten derartigen Sternen-Schnellstraßen gefunden hatte.
Die Gleichmäßigkeit des schmalen Sternenstroms deute darauf hin, dass sich der Sternenhaufen sehr langsam aufgelöst habe. "Zudem verrät uns das Fehlen eines deutlichen Schlingerns, dass sich zumindest in den beobachteten 30.000 Lichtjahren keine großen Konzentrationen der unsichtbaren Dunklen Materie verbergen", erläuterte Carl Grillmair vom California Institute of Technology.
(N24.de, Netzeitung)
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Ein Stern rast aus der Milchstraße
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| Röntgenaufnahme des Krebsnebels (Foto: Nasa-MSFC) | |
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Neutrinos ließen Stern explodieren
Der Krebsnebel ist eine Trümmerwolke, die bei der Explosion eines Sterns mit etwa der zehnfachen Sonnenmasse entstand. Mit Computersimulationen haben Astrophysiker die Supernova nun rekonstruiert.
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| Die äußeren Filamente des Nebels bestehen hauptsächlich aus dem Wasserstoff und Helium des zersprengten Sterns. (Foto: Nasa, Esa, Allison Loll/Jeff Hester (Arizona State University)) | |
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Neuer Stern im Stier
Neutrinos ließen den Stern explodieren, berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut (MPI) für Astrophysik in der Fachzeitschrift "Astronomy & Astrophysics". Diese Elementarteilchen wurden in riesiger Zahl abgestrahlt, als der Kern des Sterns zu einem Neutronenstern kollabierte.
Der massereiche Stern hatte seinen nuklearen Brennstoff aufgebraucht. Damit versiegte die Energie, die ihn vor der eigenen Schwerkraft schützte. Innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde stürzte sein Kern zu einem Neutronenstern zusammen. Neutronensterne haben mehr Masse als die Sonne, dabei aber nur einen Durchmesser von etwa zwanzig Kilometern. Der Neutronenstern ist heute als Pulsar im Krebsnebel sichtbar. Er dreht sich 33 mal pro Sekunde um die eigene Achse und sendet dabei periodische Strahlungspulse aus.
Der größte Teil des Sterns wurde jedoch in einer Explosion mit einer Energie auseinandergesprengt, die aller Strahlung gleichkommt, die die Sonne innerhalb von fünf Milliarden Jahren abgegeben hat. Die heißen Sterntrümmer leuchteten dann als jener neue Stern auf, von dem chinesische und arabische Astronomen berichteten.
Im Frühling des Jahres 1054 nach Christus war ihnen der neue Stern im Sternbild Stier aufgefallen. Er erschien zunächst so hell wie die Venus, wurde innerhalb von Wochen jedoch heller und konnte für 23 Tage sogar am Taghimmel gesehen werden. Heute sieht man an dieser Himmelstelle die filigrane Gas- und Staubwolke des Krebsnebels, die mittlerweile eine Ausdehnung von rund sechs Lichtjahren hat und sich immer noch mit 1500 Kilometern in der Sekunde ausdehnt.
"Ein relativ unspektakuläres Ereignis"
Die Computermodelle der Forschergruppe am MPI für Astrophysik belegen, dass Neutrinos die treibende Kraft hinter dieser Explosion waren. Die Elementarteilchen entstehen im heißen und extrem dichten Inneren eines neu entstehenden Neutronensterns in riesiger Zahl, vor allem bei Reaktionen von Elektronen und Positronen mit Protonen und Neutronen, den Bausteinen von Atomkernen.
Nachdem die Neutrinos ihren Weg zur Oberfläche des Neutronensterns gefunden haben, verlassen die meisten den Stern und tragen auf diese Art 99 Prozent der Energie fort, die während der Bildung des Neutronensterns freigesetzt wird. Etwa ein Prozent der Neutrinos wird aber in dem stellaren Gas, das den Neutronenstern umgibt, absorbiert. Die dadurch übertragene Energie heizt das Sterngas auf und es baut sich Druck auf. Dieser beschleunigt schließlich die äußeren Schichten und zersprengt den Stern in einer Supernova-Explosion.
"Unsere Computermodelle legen nahe, dass die Krebs-Supernova nur deshalb ein so ungeheuer helles Ereignis war, weil sie sich in nur 6300 Lichtjahren Abstand von der Erde ereignet hat", erklärt Wolfgang Hillebrandt, der Leiter der Forschergruppe. Verglichen mit anderen Supernovae sei es eigentlich ein relativ schwaches und unspektakuläres Ereignis gewesen. Mithilfe der Computermodelle wollen die Forscher nun weitere solche Ereignisse aufspüren, teilte die Max-Planck-Gesellschaft mit.
(N24.de, Netzeitung)
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Externe Links:
Was sind Neutrinos?
Wikipedia: Krebsnebel
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Asteroid passiert Erde in wenigen Stunden
In der Nacht zum Montag wird ein Asteroid haarscharf an der Erde vorbeischrammen. Forscher freuen sich auf die Gelegenheit, das kosmische Geschoss aus nächster Nähe zu studieren - und beraten zugleich, wie man die Erde gegen einen solchen Koloss verteidigen könnte.
Zur globalen Katastrophe fehlte nur eine Winzigkeit - zumindest nach astronomischen Maßstäben: In rund 432.000 Kilometern Entfernung wird der Asteroid "2004 XP14" am Montag um 6.25 Uhr deutscher Zeit an der Erde vorbeirauschen. Das ist nur wenig mehr als der durchschnittliche Abstand zwischen Erde und Mond - und in den Augen von Wissenschaftler denkbar knapp. Wie knapp, macht eine Orbit- Simulation der Nasa deutlich.
"2004 XP14" wurde am 13. Dezember 2004 von der Lincoln Laboratory Near Earth Asteroid Research (Linear) entdeckt, einem Projekt, bei dem der Himmel kontinuierlich mit Kameras nach möglicherweise gefährlichen Objekten abgesucht wird. Astronomen mussten nach dem Fund von "2004 XP14" erst eine Weile rechnen, ehe sie sicher sein konnten, dass der Himmelskörper nicht auf der Erde einschlagen wird.
Ein solcher Treffer hätte angesichts der Größe von "2004 XP14" verheerende Folgen. Wie der Online-Dienst "Space.com" berichtet, schätzen Experten den Durchmesser des Asteroiden aufgrund seiner Helligkeit auf 410 bis 920 Meter. Was ein solcher Brocken in etwa anrichten würde, kann man bei Bedarf mit dem "Earth Impact Effects Program" der University of Arizona ausrechnen.
Wäre der Asteroid nur 450 Meter groß und bestünde aus porösem Gestein, entspräche die Energie des Aufpralls 2160 Megatonnen TNT - etwa so viel wie 166.000 Hiroshima-Bomben. Wäre "2004 XP14" mit 900 Metern Durchmesser doppelt so groß, würde sich seine Einschlagsenergie bereits fast verzehnfachen - auf knapp 20.000 Megatonnen TNT.
Der Brocken wird der Erde am Montag so nahe kommen, dass er vom Minor Planet Center in Massachusetts in den USA in die Liste der "Potentiell Gefährlichen Asteroiden" aufgenommen wurde. Nur 782 unter den mehreren Millionen Asteroiden des Sonnensystems befinden sich ebenfalls auf dieser Liste.
Seltene Gelegenheit für Wissenschaftler
Da inzwischen klar ist, dass der "2004 XP14" die Erde verfehlen wird, dürfen sich Astronomen auf die Begegnung freuen. Denn schon mittelgroße Teleskope dürften ausreichen, den Asteroiden zu erspähen. Mit hochfrequenten Radiowellen wollen die Forscher seine genaue Größe, Form, Masse und Geschwindigkeit feststellen.
Einen noch knapperen Vorbeiflug wird es erst wieder im Jahr 2029 geben: Am 13. April wird der rund 400 Meter große "99942 Apophis" in einer Entfernung von nur 32.000 Kilometern an der Erde entlangschrammen - nahe genug, dass er in Asien und Nordafrika sogar mit dem bloßen Auge sichtbar sein wird.
Die immer neuen Erkenntnisse über die gefährlichen Brocken aus dem All bewegen Experten dazu, über mögliche Gegenmaßnahmen zu treffen. In dieser Woche treffen sich laut "Space.com" Fachleute bei der Nasa, um die Bedrohung durch Asteroiden zu erörtern. Bis zum Ende des Jahres soll die amerikanische Raumfahrtbehörde dem US-Kongress einen Bericht darüber vorlegen, wie ein Asteroid mit Kurs auf die Erde abgelenkt werden könnte.
Ideen kursieren bereits zuhauf - etwa den Beschuss von Asteroiden mit Lasern, Atombomben oder Festkörpern oder sanftere Methoden wie etwa das Abschleppen mit Hilfe eines Raumschiffs.
mbe
spiegel.de
Die Raumsonde „Venus Express“ beginnt, die dicke Wolkendecke unseres Nachbarplaneten zu durchleuchten. Sie liefert dabei neue Erkenntnisse und faszinierende Bilder.
4 Bilder unter:
http://focus.msn.de/wissen/wissenschaft/...920.html?interface=galerie
Sie ist heiß, etwa 460 Grad Celsius. Die Atmosphäre, die zu 96 Prozent aus dem Treibhausgas Kohlendioxid besteht, heizt die Luft auf. Die Venus wird zudem von einem gelblichen, 19 Kilometer dicken Schleier aus konzentrierter Schwefelsäure umhüllt.
Seit zwei Monaten befindet sich die Raumsonde „Venus Express“ in der Umlaufbahn um den heißesten Planeten unseres Sonnensystems: Die Wissenschaftler der Europäischen Weltraumbehörde (Esa) durchleuchten mit High-Tech-Instrumenten die Wolkendecke der Venus und entdecken dabei Erstaunliches.
Rätselhafte Wolkenwirbel
Am Südpol befindet sich ein rätselhafter Wolkenwirbel. Mit dem Spektrometer „Virtis“ konnten die Forscher seine Struktur nun in verschiedenen Höhen messen und erhielten ein dreidimensionales Bild. „Die Form des Wirbels verändert sich stark mit der Höhe“, berichtet Pierre Drossart vom „Observatoire de Paris“. „Es ist, als würden wir auf verschiedene Strukturen schauen und nicht auf eine einzige.“ Welche Kräfte den rätselhaften Strudel formen, ist den Forscher bislang noch unklar.
Hohe, undurchdringliche Wolkendecke
Eine weitere überraschende Entdeckung machten die Astronomen auf der Nachtseite des Planeten: Die Lufthülle ist hier bis zu einer Höhe von 90 Kilometern völlig untransparent. Bislang war nur bekannt, dass sich zwischen 20 und 65 Kilometern Höhe Wolken befinden. Eine Erkenntnis, die jetzt revidiert werden muss: Die dicke Wolkendecke erreicht Höhen bis zu 105 Kilometern.
Dunkle Flecken an Venus-Wolken
Ein weiteres interessantes Forschungsfeld sind dunkle Flecken an der Oberseite von Venus-Wolken, die ultraviolettes Licht stark absorbieren. Bislang ist noch unbekannt, welche Substanzen für dieses Phänomen verantwortlich sind. „Wir werden jetzt daran arbeiten, herauszufinden, was ihre Quelle ist“, sagt Wojciech Markiewicz vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Lindau.
(Quelle: ba/Esa)
Q:
http://focus.msn.de/wissen/wissenschaft/.../astronomie_aid_22920.html
Gr.
Kosmische Heimat
Astrophysiker vollziehen die Entwicklung der Milchstraße im Computer nach. Sie sagen einen Crash mit dem Andromeda-Nebel in fünf Milliarden Jahren voraus.
Von Bernhard Mackowiak
In sechs Spiralarmen ist der Großteil unserer Milchstraße gebunden.
Gäbe es einen kosmischen Baedeker für intergalaktische Reisen, hieße es unter dem Stichwort "Milchstraße": Diese Galaxis gehört zum Typ der Spiralgalaxie. Sie beherbergt etwa 300 Milliarden Sonnen und interstellare Materie, die nochmals 600 Millionen bis einige Milliarden Sonnenmassen ausmacht. Der Durchmesser beträgt in der Ebene rund 100 000 Lichtjahre (1 Lichtjahr = 9,5 Billionen Kilometer), die Scheibendicke etwa 3000 Lichtjahre, und die Dicke der zentralen Ausbuchtung beläuft sich auf zirka 16 000 Lichtjahre.
Soweit einige nüchterne Fakten. Noch vor gut einem Jahrhundert wußten Astronomen so gut wie nichts über die Struktur, Größe und Gestalt unseres Heimat-Sternsystems. Die meisten Erkenntnisse wurden gar erst in den vergangenen 15 Jahren gewonnen. Fernrohre wie das Hubble Space Telescope, das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile und die Spezialsatelliten Rosat, Iras oder Cobe haben Detailinformationen über die Milchstraße und außergalaktischen Systeme wie nie zuvor beschert. Nicht zuletzt erlaubt der Einsatz von Großcomputern, Milliarden Jahre dauernde Vorgänge in und zwischen den Galaxien zu simulieren.
Obwohl die Möglichkeit, unsere Galaxis aus der Ferne zu überblicken, buchstäblich in den Sternen steht, sind Astronomen doch in der Lage, Natur, Struktur und Entwicklung unserer Heimatgalaxis recht genau beschreiben zu können - einschließlich der Stellung unseres Sonnensystems. "Es gibt noch gewisse Unsicherheiten, zum Beispiel was die Gesamtmasse betrifft", beschreibt Volker Springel vom Max-Planck-Institut für Astrophysik Garching den augenblicklichen Kenntnisstand.
"Das liegt daran, daß man die Masse der dunklen Materie nicht genau bestimmen kann. Das wird sich aber in nächster Zeit verbessern. Insgesamt wird man, was die Kenngrößen der Milchstraße angeht, keine wesentlichen Veränderungen erwarten können."
Was also würden intergalaktische Touristen erwarten, die sich der Milchstraße nähern? Als erstes träfen sie auf den kugelförmigen galaktischen "Halo" - eine Art galaktischer "Atmosphäre" mit einem Durchmesser von rund 165 000 Lichtjahren. Der Halo umgibt die eigentliche Galaxie wie eine breite Schale. Das ist auch das Reich der etwa 150 Kugelsternhaufen. Daneben gibt es Gas von sehr geringer Dichte und viele alte Sterne, darunter "Veränderliche". Ihr Wasserstoffvorrat ist aufgebraucht, sie treten in einen neuen Verbrennungszyklus ein. Hinzu kommen große Mengen Dunkler Materie. Sie kann, da sie nicht leuchtet, nicht direkt beobachtet werden. Durch ihren Einfluß auf die Galaxienbewegung schätzen Astronomen sie auf etwa eine Billion Sonnenmassen. Im Gegensatz zur galaktischen Scheibe ist der Halo weitgehend staubfrei und enthält fast ausschließlich ältere und leichte, metallarme Sterne.
Der größte Teil der Sterne ist jedoch annähend gleichmäßig auf die galaktische Scheibe verteilt. Im Gegensatz zum Halo bestimmen hier vor allem Sterne mit einem hohen Anteil schwerer, metallischer Elemente das Bild. Die Scheibe gliedert sich hauptsächlich in die für unsere Milchstraße charakteristischen sechs Spiralarme. In diesen Regionen befinden sich enorme Ansammlungen von Wasserstoff. Dies sind die Sternentstehungsgebiete der Galaxis, weshalb sich dort auch viele junge Sterne befinden. Neben den hellen jungen Sternen gibt es rötlich leuchtende Gas- und Staubnebel sowie dichte, dunkle Wolken aus kalten Gasen.
Unsere Sonne liegt etwa 15 Lichtjahre nördlich der Mittelebene der galaktischen Scheibe innerhalb des Orion-Arms, in einem weitgehend staubfreien Raumgebiet, das als "Lokale Blase" bekannt ist. Sie umkreist das galaktische Zentrum in einem Abstand von etwa 26 000 Lichtjahren mit einer Geschwindigkeit von 220 Kilometer pro Sekunde. Eine Umrundung dauert 220 bis 240 Millionen Jahre.
Das im Sternbild Schütze gelegene Milchstraßenzentrum galt bis vor kurzem als "regio incognita", da riesige Staub- und Gaswolken den Blick ins Innere für optische Teleskope verhinderten. Doch Radio-, Infrarot- und Röntgenteleskope lüfteten den Schleier. In seiner innersten, 100 Lichtjahre großen Region herrschen 1000mal stärkere Magnetfelder als in anderen Teilen der Galaxis. Diese Region bildet eine ausgedehnte kaminartige Gaswolke.
Das innerste, zehn Lichtjahre große Zentralgebiet der Galaxis ist die sogenannte Sagittarius A*-Region mit einem superschweren Schwarzen Loch, das 2,5 bis drei Millionen Sonnenmassen vereint. Solche Objekte werden für die hellsten Phänomene im Universum verantwortlich gemacht, die sogenannten Quasare: Punktquellen, die hell wie 100 Milliarden Sterne scheinen und eine ganze Galaxie überstrahlen. Helles Leuchten eines Schwarzen Lochs? Das scheint paradox, doch das Strahlen stammt nicht vom Schwarzen Loch selbst - aus dem tatsächlich kein Licht nach außen dringen kann -, sondern von Gasen und Sternen, die beim Sturz ins Massezentrum wie in einem letzten Schrei helles Röntgenlicht aussenden.
Im Prinzip könnte das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis genauso hell scheinen, allerdings nur dann, wenn es sehr viel Material von außen aufsaugen könnte. Aber das Schwarze Loch unserer Milchstraße tut das nicht. "Einer der Gründe könnte sein, daß es zuwenig Materie im Zentrum gibt und die dortigen Sterne das Zentrum auf recht stabilen Bahnen umlaufen", vermutet Volker Springel. "Salopp gesagt: Das Schwarze Loch frißt nicht, weil es nichts zu fressen hat. Dieser Ruhezustand könnte sich ändern, wenn irgendein Prozeß die Materie ins Zentrum hineintreibt."
Zu den offenen Fragen zählt, wann genau die Milchstraße in ihrer heutigen Gestalt entstanden ist und was die Spiralarme erzeugt hat. "Die Vorstellung ist, daß es vom Kleinen zum Großen ging - in dem Sinne, daß sich im Universum zunächst kleinere Galaxien gebildet haben und die kleineren Galaxien sich mit der Zeit zu immer größeren Galaxien vereinigten, weil die Gravitationskraft die Galaxien untereinander anzieht", erklärt Springel. Bottom-up-Szenario nennen das die Astronomen. Auch unsere Milchstraße sei nicht in einem Guß aus einer großen Wolke entstanden, die irgendwie kollabiert sei. "Vielmehr gab es viele kleine Wolken, die zunächst kleinere Galaxien bildeten. Diese Kleingalaxien bauten sich durch die gegenseitige Schwerkraft zu größeren Objekten auf."
Die Galaxienentstehung ist auch heute noch nicht beendet, vereinigen sich doch Galaxien weiterhin zu immer größeren Objekten. Das geht nicht ohne Kollisionen. Für unsere Galaxis steht der nächste Crashpartner schon fest: der Andromeda-Nebel, den wir als einzelnes Lichtwölkchen sehen können. Wenn beide Sternsysteme in einigen Milliarden Jahren aufeinandertreffen, wird aus zwei Spiralgalaxien eine elliptische. Das Schwarze Loch im Zentrum wird stark wachsen, und ein Quasar entsteht: mit hellem Strahlen durch ins Zentrum stürzende Massen.
Dann wird es noch einmal zu einem großen Feuerwerk der Sternentstehung kommen. "Doch die elliptische Supergalaxis wird sehr schnell altern; denn es werden dann keine jungen Sterne mehr nachkommen. Denn während der Kollision wird auch das meiste Gas, das noch vorhanden ist, verbraucht." Dann, so der Astrophysiker, ist nur sehr wenig diffuses Gas übrig, aus dem neue Sterne entstehen könnten.
Die Bevölkerungspyramide der zukünftigen umgewandelten Milchstraße wird eine ähnliche Entwicklung nehmen wie die der Bundesrepublik - sie wird auf den Kopf gestellt: Einer kleinen Zahl von Jungen (Sternen) wird eine große Zahl von Alten (Sternen) gegenüberstehen - und das in einem Universum, das sich immer weiter und schneller ausdehnt, wo sich die Galaxien immer weiter entfernen, es immer dunkler wird. "Damit dürfte dann die Astronomie in ferner Zukunft eine ziemlich langweilige, weil eintönige Angelegenheit werden."
Artikel erschienen am Sa, 22. Juli 2006
Q:
http://www.welt.de/data/2006/07/22/967628.html
Gr.
http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltraum/0,1518,428007,00.html
Perfekt passen Naturkonstanten und physikalische Gesetze zusammen. Forscher fragen: Kann das Zufall sein, oder muss ein Plan dahinter stecken? Mit einer Weltformel wollen sie die Feinabstimmung im Universum erklären.
Knifflig ist es gewesen, dieses Bild zu bekommen. Die zwei roten Flecken sollten optimal auf der Drehscheibe des Jupiters platziert sein. Am 13. Juli war die Konstellation endlich perfekt - und dieses Bild entstand.
Damit sei es gelungen das seltene Treffen der zwei roten Flecken auf dem Jupiter in einem Bild einzufangen, freute sich der Astronom Chad Trujillo vom Gemini-Observatorium auf Hawaii.
Dass die Flecken auf dem Bild weiß aussehen und nicht rot, liegt an der verwendeten NIRI-Kamera : Es nahm das Bild bei Licht im nahen Infrarot-Bereich (NIR) auf, so dass die rote Färbung herausgefiltert wurde.
Tatsächlich war der kleinere Fleck ursprünglich wirklich weiß. Damals hieß er auch noch "Oval BA" oder "Weißes Oval". Heute aber, da dieser Wirbelsturm errötet ist, wird er nur noch "Red Spot Junior" genannt.
Zwischen 1998 und 2000 hatte sich dieser gewaltige Wirbelsturm gebildet: Seinerzeit trafen drei kleinere Wirbelstürme und vereinigten sich zu einer Gaswolke. Nach Angaben des Gemini-Observatoriums waren diese drei weißen Flecken sehr beständig; bereits 60 Jahre seien sie beobachtet worden.
Nähe zum Großen könnte kleinen Fleck bleichen
Im vergangenen Winter schließlich erröte das Weiße Oval allmählich. Der Amateurastronom Christopher Go von den Phillippinen berichtete vor fast fünf Monaten auf der Homepage Science@Nasa: "Das Oval war im November 2005 weiß, wurde im Dezember 2005 allmählich braun. Jetzt hat es die gleiche Farbe wie der Great Red Spot."
Laut einer Mitteilung des Gemini-Oberservatoriums hätten Astronomen die "Geburt des neuen roten Flecks bezeugt". Warum das Weiße Oval errötet, wissen die Astronomen noch nicht. Derzeit gebe es nur Hypothesen.
Die Astronomen haben sich auch schon Gedanken darüber gemacht, was passieren könnte, wenn sich die beiden Wirbelstürme noch näher kämen: "Nichts Dramatisches", sagen sie. Das hängt allerdings von der Betrachtungsweise ab, denn der Große könnte den Kleinen durchaus in einen südlich gelegenen Windstrom (Jetstream) drängen. Da dieser sich entgegen der Drehrichtung des Wirbelstrom bewegt, rechnen die Wissenschaftler für diesen Fall mit einer Abschwächung - und in Folge dessen mit einem Verlust der roten Farbe.
Great Red Spot selbst wird vermutlich an seinem angestammten Platz bleiben. Nach Angaben der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa wirbelt die Gasmasse immer in gleicher Entfernung zum Äquator des Jupiters und bewegt sich nur langsam ein wenig in Ost-West-Richtung hin und her.
http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltraum/...-672480-428486,00.html
fba, spiegel.de