Christian-Mayer Sternwarte Schriesheim

Arbeitsgemeinschaft Volkssternwarte Schriesheim e.V.

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Unter kosmischem Beschuss

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Die kleinen Krümel der momentan sichtbaren Geminiden-Sternschnuppen verursachen bereits ein lautloses Feuerwerk am Himmel, ein Brocken von zehn Metern Durchmesser kann dagegen eine Stadt ausradieren. Forscher stellen dies in Freiburg nach – in kleinerem Maßstab, versteht sich.

Kenkmann, Freiburg

Mit kosmischen Geschwindigkeiten von bis zu 30.000 Kilometer pro Stunde schlagen Eisenmeteoriten in Gestein ein und reißen große Krater – allerdings nur im Labor. Den Forschern vom Institut für Geowissenschaften der Universität Freiburg um Thomas Kenkmann ist es gemeinsam mit Ingenieuren und Physikern des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik (Ernst-Mach-Institut, EMI) gelungen, Meteoriteneinschläge im Labor nachzustellen.

„Die Laborversuche geben uns Aufschluss darüber, was in der Natur bei einem Meteoriteneinschlag tatsächlich passiert. Die Experimente helfen uns auch, die Schäden besser vorhersagen zu können“, sagt Thomas Kenkmann, Leiter der Forschergruppe Experimentelle Kraterbildung. Hochgeschwindigkeitskameras und Drucksensoren zeichnen im Mikrosekundentakt alle Phasen der Kraterbildung auf. Das herausgeschleuderte Gestein wird mit speziellen Geräten aufgefangen und anschließend mit Elektronenmikroskopen untersucht. In der derzeitigen Versuchsreihe wird vor allem analysiert, welchen Einfluss die Atmosphäre und das im Gestein eingeschlossene Wasser auf die Kraterbildung ausüben.

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Von Roten Riesen und Braunen Zwergen

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Durch den Fund eines Cepheiden in der Großen Magellanschen Wolke (LMC), der Teil eines engen Doppelsternsystems  ist, konnte ein Team um den Polen Grzegorz Pietrzyński erstmals die Masse einer solchen veränderlichen Sonne präzise bestimmen. Bisher gab es zwei konkurrierende Gewichtsbestimmungen, die miteinander nicht im Einklang standen. Dieses Problem zu lösen ist seit großer Bedeutung zur Distanzmessung im Kosmos, da diese Delta-Cephei-Sterne (δ Cep) eine wichtige Sprosse in der Entfernungsleiter sind. Mit ihnen gelang es seinerzeit, den Abstand zum Andromeda-Nebel und anderer naher Galaxien zu ermitteln.

Einen vergleichbaren Coup landete ein internationales Astronomenteam um Avri l Day-Jones von der Universidad de Chile in Form eines bislang einzigartigen Binärsystems aus einem methanreichen Braunen Zwerg (T-Zwerg, Mitte der Infografik) und einem Weißen Zwerg. Damit ließ sich nun genau Alter und Masse eines T-Zwergs, eines „gescheiterten Sterns“ bestimmen. Diese Himmelskörper sind nur wenig größer als Jupiter und bringen etwa die 70-fache Masse auf die Waage, wie der Riesenplanet. Im Gegensatz zu einem „richtigen Stern“ können sie nur kurze Zeit ein nukleares Brennen in ihrem Kern in Gang halten. LSPM 1459+0857 hat deshalb aber immer noch eine Oberflächentemperatur von rund 1000 Grad Celsius und strahlt den Großteil seiner Energie im Infrarotbereich ab. Sein Partner, ein typischer Weißer Zwerg, Überbleibsel eines vormals sonnenähnlichen Sterns, ist nur etwa so groß wie die Erde, aber deutlich massereicher als der T-Zwerg.

 


 

Mehr Sterne oder nur mehr Rote Zwerge?

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In der Lokalen Gruppe von Galaxien, zu der auch der Große Andromeda-Nebel (M31) und unsere Milchstraße gehören, gibt es rund 100 Milliarden Sterne. Nach den Modellen der Sternentstehung müssten es eigentlich noch erheblich mehr sein. Zusammen mit Carsten Weidner von der schottischen St. Andrews University haben Bonner Astrophysiker nun eine Lösung präsentiert. Ursache der Diskrepanz ist das so genannte „stellar crowding“ – stellare Überbevölkerung. Diesem zufolge entstehen mehr massereiche Sterne als normal, es gilt demnach nicht die Quote von einem Riesenstern auf 300 Sonnen, sondern vielmehr 6 zu 300. Berücksichtigen die Astronomen dieses variable Verhältnis, ergibt das Modell tatsächlich die Sternenzahl, die man heute sieht.

Rote Zwerge verfügen über weniger Masse als unsere Sonne, in ihnen l äuft die Kernfusion auf Sparflamme – was ihnen einen Durchmesser von mindestens dem 1,5-fachen von Jupiter verschafft. Sie sind deshalb die leuchtschwächste Klasse von Sternen und schwer zu entdecken. Ein Team um den Yale-Astronomen Pieter van Dokkum hat jetzt – zumindest in acht nahen elliptischen Galaxien – die dreifache Menge an Roten Zwergen gefunden wie eigentlich erwartet. Da diese Klasse die meisten Sonnen überhaupt stellt, hat sich die Gesamtzahl an Sternen damit quasi gleichsam verdreifacht – und das „stellar crowding“ muss nur vereinzelt auftreten.

Im Hinblick darauf, dass auch Rote Zwerge bekannter Maßen über Planetensysteme verfügen – siehe beispielsweise Gliese 581 oder das Ensemble mit der Super-Erde Gliese 1214b (Bild) – ist dies von besonderem Interesse für die „Bevölkerungsstruktur“ der Galaxis.

 


 

War die Milchstraße „kürzlich“ ein Quasar?

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gamma-milchstrasseErste Hinweise sammelte der frühere deutsche Röntgensatellit ROSAT in den 1990er-Jahre (blau), jetzt brachte das Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGST) der NASA Gewissheit: Oberhalb und unterhalb der Milchstraßenscheibe erstrecken sich zwei riesige Blasen ins All (violett), von denen diffuse Gammastrahlung – besonders energiereiche elektromagnetische Wellen – die Erde erreichen. Was diese Blasen erzeugt hat, ist noch offen, vielleicht sind sie das Ergebnis einer früheren aktiven Phase des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxis.

Die Blasen reichen zu beiden Seiten etwa 25.000 Lichtjahre ins All, das ist fast so weit, wie der Abstand der Sonne vom Zentrum der Milchstraße. Gamma-Experte Gottfried Kanbach zufolge kommt als einzig plausibler Mechanismus, der die Strahlung erzeugen kann, der Invers-Compton-Prozess infrage. Dabei stoßen relativistische Elektronen mit Licht aus der Galaxis, das daraufhin einen Energieschub in den Gamma-Bereich erhält. Hinweis auf solche energiereichen Elektronen gab es bereits früher durch Beobachtungen mit dem WMAP-Satelliten. Dieser entdeckte im gleichen Gebiet des Weltraums, in dem Fermi die Blasen sieht, langwellige Synchrotronstrahlung. Diese gehen auf genau jene Elektronen zurück, die die Emission durch ihre Ablenkung im recht galaktischen Magnetfeld erzeugen.

Quelle: NASA, Physik Journal


 

Welten im Zusammenstoß: NGC 520

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Dieses Bild scheint eine explodierende Galaxie zu zeigen. Dabei handelt es sich aber in Wirklichkeit um die Kollision zweier Galaxien, die zu einer einzigen verschmelzen. Astronomen führen dieses Objekt unter der Bezeichnung NGC 520 oder Arp 157. Die Abkürzung Arp geht auf den Astronomen Halton Arp zurück, der einen Atlas ungewöhnlicher Galaxien erstellte und ungewöhnlich sieht NGC 520 in der Tat aus. Entdeckt wurde die Galaxie, bzw. das Galaxienpaar allerdings bereits 1784 von dem Astronomen Friedrich Wilhelm Herschel.

Die Kollision erscheint wie eingefroren, da wir Menschen nunmal kosmische Eintagsfliegen sind. Der Verschmelzungsprozess begann vor circa 300 Million Jahre und dürfte so in etwa zur Hälfte vollzogen sein, insofern die Galaxienscheiben schon weitestgehend verschmolzen sind, die Galaxienkerne aber noch nicht. Deutlich sichtbar in dem Bild sind ein langer "Gezeitenarm", bestehend aus Sternen, die durch Gezeitenkräfte den Galaxien entrissen wurden, sowie ein dunkles Staubband.

Das Bild oben stammt von der Europäischen Südsternwarte ESO. Es wurde mit dem 3,6-Meter-Teleskop auf La Silla in Chile aufgenommen.

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