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77. Blick in die Vergangenheit
76. Auf zu neuen Horizonten
63. Die Jagd ist eröffnet
Samstag 01.02.2020
77. Blick in die Vergangenheit
Die abendliche Dämmerung im Schaltmonat Februar beherrscht der „Abendstern“ Venus. Mit einer Helligkeit von minus 4 Magnituden ist er nach der Sonne und dem Mond das dritthellste Objekt am Himmel. Besonders deutlich wird dies, wenn am 26. und 27. Februar die zunehmende Mondsichel recht hoch im Südwesten gemeinsam mit dem Nachbarplaneten der Erde sichtbar wird. Im Laufe der Nacht ist natürlich das Wintersechseck dann die erste Wahl für die Beobachtung.
Gerade jetzt lohnt es sich besonders einen Blick dorthin zu wagen, denn mitten in dieser Konstellation liegt ein Stern, der schon gleich in den ersten Tagen des neuen Jahres die astronomische Fachwelt genauso erstaunt wie überrascht hat. Man schaut auf eine ferne Sonne, die bereits in der Vergangenheit des Öfteren für Aufsehen sorgte. Gemeint ist Beteigeuze, der Stern Alpha im Sternbild des Orion. Der Schulterstern galt als der zehnthellste Stern des Firmaments (siehe KOSMOS Februar 2019: 65. Unsere Sonne ein unscheinbares Sternchen), hatte in der Vergangenheit aber auch schon mit einigen periodischen Helligkeitsschwankungen zu kämpfen. Doch was nun mit ihm geschehen ist, konnte niemand vorausahnen.
Zunächst sollten aber noch einige Fakten genannt werden, die zeigen, dass der Stern mit dem seltsamen Namen in vielfältiger Art und Weise außergewöhnlich ist. Beteigeuze gehört zu den Red Super Giants (Roten Überriesensterne), deren Ausmaße mehr als gigantisch sind: Würde der Stern an der Stelle unserer Sonne stehen, wäre der Saturn der Planet, der dem Stern am nächsten wäre und die inneren Planeten Merkur, Venus, Erde, Mars und sogar Jupiter würden sich innerhalb des Sterns selbst befinden (http://www.starobserver.org/2020/01/01/).  Auch die Masse des Sterns ist enorm, denn sie übertrifft die unserer Sonne um das 20fache. Doch nun zu der inneren Physik des Sterns. Mit 10 Millionen Jahren ist der Schulterstern des Orion extrem jung – hier ist unser Zentralgestirn mit 4,65 Mrd. Jahren fast 500 mal älter. Allerdings ist seine Lebenserwartung hingegen eher gering, denn ein Grund für seine martialische Größe ist auch, dass er in seinem zentralen Kerngebiet schon allen Wasserstoff in Helium umgesetzt hat. Damit kommt er in eine Instabilität, denn nun wird im Zentrum Helium zu Kohlenstoff verbrannt und dies verträgt sich nicht mit der äußeren Wasserstoffhülle: Der Stern bläht sich mehr und mehr auf.
Derzeit aber verliert der Stern innerhalb von wenigen Wochen massiv an Helligkeit. Nur noch der 29 hellste Stern am Nachthimmel zu sein, heißt auch an Auffälligkeit zu verlieren. Selbst sein Nachbar-Schulterstern Bellatrix leuchtet nun heller. Die Gründe hierfür liegen auf der Hand: Im Sterninneren scheinen nun auch die Heliumvorräte zur Neige zu gehen, sodass der Stern sich zusammenzieht, an Abstrahlungsoberfläche verliert und so immer dunkler erscheint.
Die Astrophysiker kennen die weitere Entwicklung schon recht gut: Der Nucleus spielt endgültig verrückt, denn chemische Elemente mit immer höheren Ordnungszahlen werden nun erbrütet: Nach dem Kohlenstoff Neon, dann Sauerstoff und letztlich Eisen. Und genau dies sind die Vorstufen des Sternentodes eines massereichen Sterns: Es kommt zu einer energiereichen Supernova. Sollte sich Beteigeuze tatsächlich in einer solchen Explosion selbst zerstört haben, hieße dies für den Beobachter auf der Erde, dass zum ersten Mal nach 1604 wieder ein solches Ereignis in unserer Milchstraße überhaupt sichtbar wird. Mehr noch: Ein Lichtfleck, so groß wie der Vollmond und auch am Tage sichtbar, würde von dem Sternentod künden.
Doch wann ist es nun soweit? Vielleicht schon bald, also morgen oder übermorgen, was aus astronomischer Sicht allerdings hieße, dass es in einhundert oder in zweihundert Jahren passiert. Eine Gefahr, den die Stoßfront der Explosion uns anhaben könnte, besteht für die Menschheit allerdings nicht. Denn mit ca. 650 bis 700 Lichtjahren ist Beteigeuze viel zu weit von uns entfernt. Für die Forscher würden aber mit Sicherheit interessante und aufschlussreiche Beobachtungen anstehen.
Mit der riesigen Entfernung liegt allerdings auch noch eine Frage klar auf der Hand: Ist der rötliche Schulterstern des Himmelsjägers Orion vielleicht schon zu Copernicus Zeiten explodiert und existiert vielleicht schon jetzt nicht mehr, weil das Licht eben auch hunderte von Jahren zu uns braucht? Ein Beispiel, das recht augenfällig verdeutlicht, dass der Blick zum gestirnten Himmel auch immer ein Blick in die Vergangenheit ist.
Klaus Huch, Planetarium Halberstadt
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Autor: Siehe Artikel
Mittwoch 01.01.2020
76. Auf zu neuen Horizonten
Mit dem 1. Januar hat ein neues Jahrzehnt mit insgesamt 3653 Tagen begonnen, denn gleich drei Schalttage werden in den Schaltjahren 2020, 2024 und 2028 zur Kalenderkorrektur benötigt. Bis zum Jahr 2096 setzt sich dies fort, bevor es acht Jahre kein Schaltjahr geben wird. Erst im Jahre 2104 ist der Kalender dann mit dem Umlauf der Erde um die Sonne synchronisiert.
Der Sternhimmel wird nun komplett von der funkelnden Sternparade des Wintersechsecks beherrscht. Immer deutlicher wird aber auch, dass die strahlend helle Venus als Abendstern im Südosten die Dämmerung beherrscht. Die anderen Planeten sind zur Zeit nur sehr schwierig oder gar nicht zu beobachten.
Was wird die neue Dekade der modernen Astronomie bringen? Man kann mit Fug und Recht behaupten, dass es auf jeden Fall zu großartigen neuen Entdeckungen kommen wird, denn die Himmelsbeobachter werden mit vier neuen Superteleskopen soweit wie noch nie in die Vergangenheit zurückschauen können.
Aber der Reihe nach: Zunächst erwartet die Fachwelt mit großer Spannung den Start des James Webb Space Telescope (JWST) der amerikanischen Weltraumbehörde NASA. Doch hier ist zu konstatieren, dass dieses Projekt einst mit 2,8 Mrd. Dollar veranschlagt wurde, inzwischen aber für die Fertigstellung wohl mehr als 10 Mrd. Dollar nötig sind. Da das Vorhaben außerdem bereits eine Startverzögerung von 6 Jahren aufzuweisen hat, könnte es sich in deutschen Landen nahtlos in die Kampagnen Flughafen BBI oder Stuttgart 21 einreihen. Eigentlich sollte das JWST das inzwischen in die Jahre gekommene Hubble Space Telescope schon längst abgelöst haben, doch es verstreicht ein Startfenster nach dem anderen. Sollte es nun 2021 mit dem Start klappen, muss das JWST noch im Langrange Punkt 2 stationiert werden. An diesem 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernten Ort ist die Schwerkraft der Erde und der Sonne gleichgerichtet. Hier soll es dann mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Erde die Sonne umrunden und wartungsfrei für maximal 10 Jahre arbeiten.
Doch auch einige der erdgebundenen Pläne neuer Großteleskope haben mit vielfältigen Problemen zu kämpfen. So stand das amerikanische Vorhaben, ein 30 Meter Teleskop auf dem Gipfel des Mauna Keas zu errichten, schon vor dem finanziellen Aus. Auch die Ureinwohner Hawaiis stehen dem Unterfangen ablehnend gegenüber, denn ihrer Auffassung nach wird der heilige Berg durch den Koloss entweiht. Vorausgesetzt es wird ein Kompromiss gefunden, soll dann frühestens im Sommer 2027 das erste Licht mit dem TMT (Thirty Meter Telescope) eingefangen werden. Noch später soll das auf der südlichen Hemisphäre stationierte Gegenstück des TMT seine wissenschaftliche Arbeit beginnen. Erst 2029 wird das 25 Meter große Giant Magellan Telescope (GMT) in Dienst gestellt werden.
Da mutet es schon fast unglaublich an, dass das aufwendigste, ambitionierteste und zugleich größte aller Projekte noch recht gut im Zeitplan liegt. Das europäische Extremly Large Telescope (ELT) soll bereits 2025 sein „First Light“ haben. Auftraggeber ist die ESO (Europäisches Südobservatorium), die mit dem Bau des derzeit weltgrößten Teleskops VLT (es besteht aus vier 8,2 Meter Teleskopen und steht auf dem chilenischen Berg Cerro Paranal) schon gezeigte hatte, dass die 16 beteiligten europäischen Länder im planerischen und wissenschaftlichen Zusammenschluss ganze Arbeit leisten können. So hatte die ESO schon 2006 erste Studien für das Vorhaben ELT in Auftrag gegeben. Im Jahre 2012 stimmte die Mehrheit der ESO-Länder endgültig dem Plan des Baus eines 40 Meter großen Einzel-Observatoriums zu. Inzwischen ist der Standort mit dem Cerro Armazones in der chilenische Atacama-Wüste gefunden und das Fundament bestens präpariert. Erste Spiegelsegmente wurden in Deutschland gegossen und erhalten in Frankreich ihren letzten Schliff.
Wie riesig das Teleskop eines Tages sein wird, zeigt sich schon an der Größe des Sekundärspiegels. Dieser T2 genannte Spiegel ist mit einem Durchmesser von 4,2 Metern allein schon eine Dimension für sich, wenn man bedenkt, dass das Hale Teleskop auf dem Mount Palomar einen gerade einmal 55 Zentimeter großen Glaskörper dafür verwendet. Immerhin war es bis in die 90er Jahre des vergangenen Jahrhunderts der größten Himmelswächter, wobei sein primärer Hauptspiegel mit 5,08 Metern vermessen wurde.
Damit ist allerdings klar, dass der Primärspiegel T1 des VLT so riesig ist, dass man ein so großes Stück Glas nicht in einem Guss produzieren kann. Hier kommt die Multi-Mirror-Technology zum Einsatz. Sage und schreibe 798 genau 1,5 Meter große und nur 5 Zentimeter dicke Glasrohlinge werden gegossen und später in hexagonale Form geschnitten. Nach dem anschließenden Polierschliff werden sie wie bei einer Bienenwabe exakt im Verbund angeordnet, um so dann den Durchmesser der Spiegelfläche auf gigantische 39,2 Meter anwachsen zu lassen. Das größte jemals von Menschen geschaffene Beobachtungsinstrument wird dann Europas Auge zu den Sternen sein, platziert auf einem über 3000 Meter hohem Bergplateau in der chilenischen Atacama-Wüste und ferngesteuert vom ESO-Hauptquartier in München-Garching. Und dann könnte das Motto lauten: „Auf zu neuen Horizonten“.
Klaus Huch, Planetarium Halberstadt
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Sonntag 01.12.2019
63. Die Jagd ist eröffnet
63. Die Jagd ist eröffnet

Nun kann man im Weihnachtsmonat den Übergang zwischen den Herbst - und Wintersternbildern selbst nachvollziehen. Mehr und mehr gewinnen die leuchtend hellen Sterne des Wintersechsecks an abendlicher Höhe und sind in südlicher Richtung ausgiebig zu betrachten. Allen voran unser Himmelsjäger Orion, flankiert von den beiden Hundssternen Sirius und Prokyon. Der rötliche Planet Mars verliert mehr und mehr an Glanz, denn sein Abstand zur Erde vergrößert sich zunehmend.
Dafür wird die Morgensichtbarkeit der hellen Venus immer ausgeprägter, da sie zu Weihnachten nun schon fast drei Stunden vor der Sonne aufgeht: Unser Weihnachtsstern leuchtet in diesem Jahr in der Frühe des Tages.
Einen Planeten in der Nähe eines fernen Sterns auszumachen ist aufgrund der schwachen Reflexion des Sternenlichtes mit der berühmten Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen zu vergleichen. Als vor 26 Jahren die sensationelle Meldung die Runde machte, dass erstmalig? Planeten bei einem anderen Stern nachgewiesen werden konnten, glich dies einer absoluten Sensation. Sicherlich war den Astronomen dabei klar gewesen, dass bei der schier unfassbaren Anzahl von nahezu 200 Milliarden Sternen in unserer Milchstraße auch eine unvorstellbar hohe Anzahl von Planeten fremde Sonnen umlaufen müssen, doch der beobachtete Beweis dafür stand noch aus. Dieser gelang dem polnischen Astronomen Alexander Wolszczan eher zufällig, denn sein Forschungsobjekt war ein Pulsar. Lange wurde der Inhalt dieser Veröffentlichung angezweifelt. Heute ist aber dieser eher zufällige Nachweis der ersten Exoplaneten anerkannt und das Gewicht der beiden Planeten mit rund vier Erdmassen vermessen.
Doch mit diesem ersten Objekt wurde auch gleichzeitig die Frage nach möglichem Leben auf diesen fernen Planeten gestellt. Dafür bedarf es allerdings gleich mehrerer Bedingungen: Zum einen sollte der Sternbegleiter mit einem perfekten Abstand um sein Zentralgestirn kreisen, der die Definition der habitablen Zone entspricht. Diese ist von dem mittleren Abstand der Erde von der Sonne ( rund 150 Millionen Kilometer oder 1 Astronomische Einheit) abgeleitet und sollte eine Toleranzschwankung von 10 Prozent nicht überschreiten. Zum anderen müssen atmosphärische Gegebenheiten mit geringen Temperarturschwankungen vorhanden sein. Letztlich sollte auch Wasser in flüssigem Zustand den Planeten großflächig bedecken.
Damit war die Jagd nach der Exoerde eröffnet. Bereits 1995 waren es Michel Mayor und sein Mitarbeiter Didier Queloz, die bei dem Stern 51 Pegasi einen ersten Kandidaten ausmachten. Doch die Umlaufperiode von der 4,2 Tagen machte schnell klar, dass 51 Pegasi b kein lebensfreundlicher Exoplanet sein konnte. Auch in den Folgejahren wurden mehr und mehr dieser fernen Welten in unserer Heimatgalaxis aufgespürt. Aber eine zweite Erde war nicht darunter.
Mit dem Start des Satelliten Kepler im März 2009 stieg die Erwartungshaltung allerdings stark an, hatte doch dieser auf der Suche nach Exoplaneten spezialisierte Raumflugkörper einen entscheidenden Vorteil. Ungestört von der Erdatmosphäre konnte er seinen Blick auf eine Himmelsregion im Sternbild Schwan richten, um nach fremden Erden Ausschau zu halten. Und die Forscher wurden nicht enttäuscht. 2330 Exoplaneten konnte die Raumsonde nachweisen, bevor sie am 30.Oktober knapp 6 Monate vor ihrem zehnjährigen Jubiläum wegen fehlender Treibstoffreserven außer Dienst gestellt werden musste. Die wissenschaftliche Ausbeute ist also immens, doch die Antwort auf die Frage, wo nun die erste ferne Erde auszumachen wäre, ist ernüchternd: Gerade einmal drei Kandidaten können ernsthaft in die Auswahl einbezogen werden, wobei die Aussichten auf flüssiges Wasser auch hier recht gering sind. Mit dem Exoplaneten Kepler 186-f glaubte man schon, eine ferne Erde entdeckt zu haben (siehe Kosmos 06-15), doch auch hier musste man die hoffnungsvolle Botschaft revidieren.
Durch das kürzlich auf den Weg gebrachte Projekt TESS könnte sich dies allerdings schon bald ändern. Denn im Gegensatz zu der einseitigen Ausrichtung von Kepler auf das Gebiet im Sternbild Schwan wird dieser Hochleistungssatellit den gesamten Himmel abscannen. Vielleicht wird uns dann TESS neuen Welten erschließen.
Klaus Huch, Planetarium Halberstadt
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Autor: Siehe Artikel
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