Seltsame DNA: Sind Tintenfische Aliens?

Tintenfisch

Kommen Tintenfische aus dem Weltraum? Sind sie Aliens? In die Richtung geht eine Entdeckung, die Forscher nun über das Erbgut der Tintenfische gemacht haben. 

Eine Entdeckung deutet darauf hin, dass Tintenfische nicht von dieser Welt stammen. Tintenfische sind eine Unterklasse der sogenannten Kopffüssler, zu denen der leckere Sepia gehört, aber auch Kalmare und Kraken. Viele dieser Tiere besitzen erstaunliche Fähigkeiten und Intelligenz und können sogar Werkzeuge benutzen. Das ist vor allem für wirbellose Tiere bemerkenswert, denn die meisten wirbellosen Geschöpfe sind normalerweise etwas simpler gestrickt.

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Tintenfische sind komplexe Lebensformen

Da stellt sich die Frage: Wie konnten die Tintenfische eine so hohe Entwicklungsstufe erreichen, obwohl das für andere wirbellose Tiere unüblich ist? Ein Forscherteam hat sich zur Beantwortung dieser Frage das Genom von drei Vertretern der Tintenfische vorgeknöpft, einem Oktopus, einem zehnarmigen Tintenfisch und einem Kalmar. Und die Analyse der Tintenfisch-DNA offenbart Erstaunliches: Das Erbgut umfasst viel mehr Basenpaare als das anderer Mollusken, also anderer Weichtiere wie Muscheln oder Schnecken. Es ist das mit Abstand größte Genom unter den wirbellosen Tieren. Das Erbgut des Oktopusses erreicht sogar 90 Prozent der menschlichen Erbgutlänge – das alleine ist zwar noch kein Beweis für Intelligenz. Aber es zeigt, dass es sich bei Tintenfischen um äußerst komplexe Lebensformen handelt. 

Die Forscher fanden noch etwas heraus: Das Erbgut der Tintenfische unterscheidet sich in seinem Aufbau von dem aller anderen bekannten Lebewesen auf diesem Planeten. Die beteiligte Forscherin Hannah Schmidbaur von der Universität Wien sagt: „Durch unsere Forschung ist jetzt deutlich geworden, dass wir, um die Biologie der Kopffüßer zu verstehen, zuerst die genetischen Bausteine dieser Tiere verstehen müssen. Diese Bausteine scheinen sich aber radikal und in vielen Aspekten von dem zu unterscheiden, was wir von anderen Tieren kennen“. 

Was ist Syntenie?

Eigentlich sind die Genome aller Lebewesen in sehr ähnlicher Weise auf die Chromosomen aufgeteilt. Man bezeichnet diese genetische Grundstruktur als Syntenie und sie verbindet alle Lebewesen über 600 Millionen Jahre der Evolution hinweg. So unterschiedlich sich also die Lebewesen im Laufe der Zeit entwickelt haben, diese genetische Grundstruktur ist etwas, das Ihr zum Beispiel mit einer Kröte gemeinsam habt. Das indiziert, dass wir selbst mit diesen nun von uns so weit entfernten Lebewesen gemeinsame Vorfahren haben.

Chromosomen

Tintenfische scheren aber aus dieser evolutionären gemeinsamen Linie aus. Auf ihren Chromosomen sind die Gene völlig anders angeordnet und aufgeteilt als bei allen anderen Tiergruppen. Der Koautor der Studie Clifton Ragsdale von der University of Chicago sagt:  „Es gibt immense Umstrukturierungen des Erbguts – als wenn die ursprünglichen Gene in einem Mixer püriert worden wären.“

Ist das nicht eigenartig? Warum entwickeln einige Tiere eine komplett eigene genetische Bauanleitung, während alle anderen Spezies auf dem Planeten dies nicht tun? Die Ursache dafür ist völlig ungeklärt, aber es könnte den Tintenfischen in der Vergangenheit einen immensen evolutionären Vorteil gebracht haben. Die Genblöcke, auch genannt Mikrosyntenien, der Tintenfische enthalten nämlich fast keine neuartigen Gene, sondern nur neue Kombinationen von Genen, die auch von anderen Lebewesen bekannt sind. Diese einmalige genetische Anordnung könnte der Schlüssel zu den besonderen Fähigkeiten der Tintenfische sein. Man könnte sagen, durch die Umstrukturierung ihres Erbguts haben sie nicht die Regeln des evolutionären Spiels geändert, sondern sich direkt ein ganz neues Spielfeld gebaut und dadurch Fähigkeiten erlangt, die anderen Meeresbewohnern aus evolutionärer Perspektive verschlossen sind. 

Hol dir Dino-DNA nach Hause

Vor 235 Millionen Jahren betraten die Dinosaurier die Bühne der Welt und sie hinterließen uns… Kot! Im Laufe der Zeit ist er versteinert und kann heute als Fossil gefunden werden. 

Nachträgliche Veränderung der DNA

Eine Schlüsselrolle scheint dabei der Boten-RNA zuzukommen. Flashback 8. Klasse Biologie-Unterricht: Die Aufgabe der RNA besteht darin, die in der DNA gespeicherte genetische Information zu transportieren und zu übersetzen. Sie setzt die Erbinformationen also in die Praxis um. Bei den Tintenfischen haben die Forscher besonders häufig eine nachträgliche Veränderung dieser Boten-RNA festgestellt. Also, nachdem die genetischen Informationen abgelesen wurden und von der Boten-RNA transportiert werden sollten, wird sie noch verändert. Das kommt zwar auch bei Wirbeltieren, also zum Beispiel bei uns vor, aber wesentlich seltener als bei den Tintenfischen. Diese nachträgliche Veränderung einer bereits von der DNA abgelesenen mRNA-Bauanleitung kann dazu führen, dass aus einem Gencode unterschiedliche Proteine erzeugt werden können. Das wiederum erweitert die funktionalen Möglichkeiten der Proteinbildung und tatsächlich kam diese mRNA-Editierung besonders häufig in den neuronalen Geweben der Tintenfische vor, also in ihrem Gehirn. Das ist also in gewisser Hinsicht wie eine Superkraft für das Tintenfisch-Hirn, weil die Boten-RNA durch ihre nachträgliche Veränderung modifizierte Proteine erstellen. Wahrscheinlich funktioniert das auch bei Marvel-Superhelden ganz ähnlich – Spider-Mans Boten-RNA transportiert plötzlich auch Spinnen-Informationen, obwohl sie ein seiner menschlichen DNA etwas anderes abgelesen hat. 

Foto eines Oktopus

Viele Fragen sind aber jetzt noch offen. Vor allem: Warum haben die Tintenfische als einzige Spezies diesen evolutionären Stunt hingelegt? Es gibt Theorien, dass die Vorfahren der Tintenfische aus dem Weltraum kommen oder zumindest durch Faktoren aus dem Weltraum beeinflusst wurden. Klingt total verrückt? Ja, wird aber sogar in einer offiziellen wissenschaftlichen Studie behauptet. Darin heißt es: “Die transformativen Gene, die vom Vorfahren Nautilus über die gewöhnliche Sepia und den Kalmar bis zum gemeinen Tintenfisch führen, sind in keiner vorher bestehenden Lebensform problemlos zu finden. Daher lässt sich durchaus vermuten, dass sie aus einer weit entfernten ‚Zukunft‘ in Bezug auf die terrestrische Evolution oder realistischer aus dem Kosmos im Allgemeinen entliehen wurden.” 

Aber ist das wirklich eine realistische Erklärung? Ich denke, dass das zwar nicht komplett unmöglich ist, aber eher unwahrscheinlich. Dass die Vorfahren der Tintenfische quasi komplett aus dem Weltraum kamen, ist unrealistisch. Wie sollen sie das getan haben? In einem Kometen eingefroren und dann auf der Erde aufgetaut? Wie Calamari-Ringe aus dem Tiefkühlregal? Wohl kaum. Vielleicht gab es eine Art Panspermie-Ereignis und außerirdische Viren kamen auf die Erde, die dann das Erbgut der Tintenfische verändert haben. Aber wenn es wirklich einen derartigen Einfluss aus dem Weltraum gegeben haben sollte, warum sind dann nur die Tintenfische davon beeinflusst worden und keine andere Spezies auf diesem Planeten? Für mich sind das eher fernliegende Erklärungen, naheliegender ist einfach eine absolut außergewöhnliche evolutionäre Taktik, die aber keinen außerirdischen Faktor in sich trägt. 

 

Wollt ihr mehr tolle Video über Tintenfische sehen? Dann fangt doch mal mit folgenden Video von Astro-Tim an:

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W-Boson: Ist das Standardmodell der Physik falsch?

Wissenschaftler der Teilchenphysik haben Hinweise entdeckt, dass es eine ganz neue Physik geben könnte. Diese kann unser Verständnis des Universums völlig auf den Kopf stellen. 

Das Fermilab in Illinois in den USA ist eine Forschungseinrichtung, die vor allem der physikalischen Grundlagenforschung dient. Man könnte sagen: Hier werden kleinste Teilchen zur Kollision gebracht, um die Grundzüge unser physikalischen Realität zu verstehen. Denn, wenn wir herausfinden, wie kleinste Elementarteilchen miteinander wechselwirken, dann ist das der Schlüssel dazu, wie das Universum eigentlich funktioniert. Aber wie läuft das genau ab? Wie bringt man Teilchen zum Kollidieren und was für Erkenntnisse zieht man dann daraus? 

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Um die Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen zu untersuchen, benötigt man riesige Teilchenbeschleuniger. Bis zum Jahre 2011 wurde am Fermilab zu diesen Zwecken der Tevatron-Teilchenbeschleuniger genutzt, der einen Umfang von sechs Kilometern aufwies. In diesen großen Anlagen können Teilchen beinahe auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht werden. Im Tevatron ließ man vor allem Protonen und Anti-Protonen kollidieren. 

Darstellung einer Teilchenkollision

Aber wie misst man dann den Effekt, wenn zwei Teilchen miteinander kollidieren? Dafür sind in Teilchenbeschleunigern wie dem Tevatron eine Vielzahl von sogenannten Teilchendetektoren installiert, die die Flugbahn der kollidierten Teilchen messen können. Durch die Flugbahn wiederum kann man Rückschlüsse auf den Effekt der Kollision ziehen und insbesondere darauf, welche neuen Teilchen eventuell durch die Kollision entstanden sind. Grundsätzlich stehen die Ergebnisse solcher Teilchenkollisionen immer im Einklang mit dem sogenannten Standardmodell der Physik. 

Das Standardmodell ist im Prinzip die Gesamtheit der Erkenntnisse, die wir heutzutage im Hinblick auf die Physik von Elementarteilchen für richtig halten. Das Standardmodell beschreibt vor allem die uns bekannten Elementarteilchen, also die allerkleinsten Bausteine der Materie, und die Wechselwirkungen zwischen diesen Teilchen, also insbesondere die starke Wechselwirkung, die schwache Wechselwirkung und die elektromagnetische Wechselwirkung. Wenn sich das Standardmodell als fehlerhaft herausstellen sollte, müssten wir im Prinzip alle unsere Annahmen über den Kosmos in Frage stellen. Warum aber glauben die Teilchenphysiker, dass Daten des Fermilabs das Standardmodell der Physik ins Wanken bringen könnten?

Aus Teilchenzerfällen im Tevatron-Beschleuniger haben die Physiker am Fermilab die Masse des W-Bosons neu ermittelt – so genau wie nie zuvor. Da könnte man jetzt ganz unbedarft fragen…

Was ist ein W-Boson?

Teilchenbeschleuniger Tevatron

Ein W-Boson ist ein Elementarteilchen, also eines der kleinsten bekannten Bausteine der Materie. Das W-Boson ist verantwortlich für die sogenannten „geladenen Ströme“ der schwachen Wechselwirkung, einer der fundamentalen Wechselwirkungen der Physik. Das W-Boson ist kein normales Elementarteilchen, im Gegensatz zum Beispiel zu den Elementarteilchen, aus denen Ihr oder alles, was Ihr kennt, besteht. Es ist ein sogenanntes Eichboson. Das bedeutet, dass es nur in hochenergetischen Experimenten der Teilchenphysik zum Vorschein kommt und nicht im normalen Alltag. 

Das Standardmodell der Physik stimmt nicht mehr? Egal, immer schön positiv bleiben

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Halten wir fest, dass das W-Boson ein Elementarteilchen ist, dass die schwache Wechselwirkung, also eine der vier Elementarkräfte der Physik überträgt. Es ist ein Trägerteilchen einer der Grundkräfte der Physik. Und gemäß des Standardmodells der Physik besitzt ein W-Boson eine gewisse Masse, nämlich ungefähr die 80-fache Masse eines Protons, also eines positiv geladenen Elementarteilchens. 

Doch jetzt das Unerwartete: Die Auswertung der Versuche am Fermilab haben eine andere Masse des W-Bosons ergeben. Es ist demnach signifikant schwerer, als es der Theorie nach sein dürfte. Das klingt erstmal unspektakulär, doch das würde bedeuten, dass das Standardmodell der Physik falsch liegt – und wenn das Standardmodell der Physik falsch ist, dann würde das im Prinzip all unsere Annahmen über die Naturgesetze des Kosmos betreffen. Das Gewicht des kleinen W-Boson hat also massive Auswirkungen auf unser Verständnis des gesamten riesigen Kosmos. 

Innenansicht vom Tevatron

Die Messungen am Fermilab beruhen auf Daten des schon erwähnten Tevatron-Teilchenbeschleunigers, in dem Protonen und Antiprotonen mit hoher Geschwindigkeit zur Kollision gebracht wurden. Bei diesen Kollisionen entstehen W-Bosonen, die nach kurzer Zeit entweder in ein Elektron und Neutrino oder ein Myon und Neutrino zerfallen. Was es mit diesen Teilchen im einzelnen auf sich hat, würde die Länge des Beitrags sprengen, wichtig ist auch nur, dass aus der Flugrichtung und Energie dieser Zerfallsprodukte ermittelt werden kann, wie schwer das W-Boson sein muss. Und das Ergebnis der Forscher: Das W-Boson besitzt eine Masse von 80,4335 Megaelektronenvolt – es dürfte gemäß des Standardmodells aber nur 80,357 Megaelektronenvolt besitzen. 

Wie ist das also zu erklären? Vielleicht handelt es sich nur um einen Messfehler? Unwahrscheinlich, denn die Daten der Physiker beruhen auf 4,2 Millionen solcher Teilchenzerfälle im Tevatron-Beschleuniger, die zwischen 1985 und 2011 registriert wurden. Der beteiligte Physiker Ashutosh Kotwal sagt dazu: “Dieser Datensatz ist viermal so groß wie bei früheren Messungen und hat eine doppelt so hohe statistische Genauigkeit. Wir haben unser Ergebnis einer enormen Menge an Überprüfungen und Tests unterzogen.“ 

Also spricht einiges dafür, dass kein Messfehler vorliegt, sondern tatsächlich das physikalische Standardmodell unvollständig ist. Das muss nicht zwingend bedeuten, dass alle unsere physikalischen Annahmen falsch sind, aber dass es noch unbekannte physikalische Prozesse gibt, vielleicht noch nicht entdeckte Elementarteilchen, und das Standardmodell erweitert oder angepasst werden muss. Es könnte auch bedeuten, dass es noch unentdeckte Wechselwirkungen auf subatomarer Ebene gibt, die das W-Boson beeinflussen und zu den unerwarteten Ergebnissen führen. 

Bisher haben sich solche Messergebnisse, die das Standardmodell in Frage stellen, immer als unkorrekt beziehungsweise Messfehler herausgestellt, aber diesmal sieht es so aus, als wäre das physikalische Standardmodell erstmals in realer Gefahr. Physiker und Sprecher des Fermilabs David Toback sagt: “Wenn die Diskrepanzen zwischen erwartetem und gemessenem Wert auf ein neues Teilchen oder eine noch unbekannte subatomare Wechselwirkung zurückgehen, dann besteht eine gute Chance, dass sie in künftigen Experimenten entdeckt werden.”

Ihr wollt mehr über W-Boson erfahren? Dann schaut euch das neue Video von Astro-Tim an:

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Durchbruch bei Kernfusion: Neuer Reaktortyp entwickelt

Die NASA hat eine revolutionäre Kernfusions-Technologie entwickelt. Sind wir damit kurz davor, all unsere Energieprobleme zu lösen? 

Wer an die NASA denkt, hat vielleicht die Mondlandungen vor Augen, oder die Voyager-Sonden, die weit außen im Sonnensystem umherschwirren – aber eher weniger Kernfusionstechnologien. Doch es sieht so aus, als könnte es ausgerechnet die Weltraumbehörde NASA sein, die uns den entscheidenden Durchbruch bei der Kernfusion beschert. Bevor wir uns dem revolutionären Verfahren der NASA widmen, schauen wir uns erst mal an, welche derzeitigen Kernfusionsmethoden es gibt. 

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Die Kernfusion klingt zu schön, um wahr zu sein – sie bietet alle Vorteile der Kernenergie: keine Kohlendioxidemissionen, kompakte Größe, sofort abrufbare Energie und sehr hohe Leistung, ohne die Nachteile wie Kernschmelzen, radioaktive Abfälle oder gefährliche Brennstoffe. 

Wie funktioniert Kernfusion? 

Bei der Kernfusion werden zwei Atome mit so viel Kraft aufeinander gepresst, dass ihre Atomkerne zu einem neuen Kern verschmelzen und dabei setzen sie unglaubliche Energiemengen frei. Die Kernfusion treibt zum Beispiel unsere Sonne an, aber selbst dort gelingt der Fusionsprozess nur im Inneren der Sonne. Dort herrschen unfassbare Temperaturen und ein hoher Druck, so dass dort Wasserstoff zu Helium fusionieren kann. 

Atome für den Kleiderschrank

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Wenn wir diesen Prozess auf der Erde nachahmen könnten, wären unsere Energieprobleme für immer gelöst. Doch da auf der Erde ganz andere Bedingungen als im Inneren unserer Sonne herrschen, ist das einfacher gesagt als getan. Man versucht eine effiziente Kernfusion auf der Erde bislang mit verschiedenen Verfahren zu erreichen. Magnetische Einschlussreaktoren und magnetische Zielreaktoren verwenden massive supraleitende Magnete, um das Wasserstoffplasma mit genügend Kraft zusammenzudrücken, um eine Fusion zu erzeugen. Die erforderliche Energie für die Kühlung der Magneten ist allerdings enorm. 

Dann gibt es noch Reaktoren mit internem Einschluss, die Laser verwenden, um eine kleine, mit Wasserstoff gefüllte Kapsel auf irrsinnige Temperaturen zu erhitzen, die die Fusion auslösen. Aber auch hier das Problem: Diese starken Laser benötigen jede Menge Energie, um zu funktionieren. Die Diskrepanz zwischen der immensen Energie, die man in den Fusionsprozess hineinstecken muss und die relativ geringe Energie, die man bislang heraus bekam, sind das große Problem, das die Kernfusionsforschung lösen muss. Vielleicht sind wir nun durch die Technologie der NASA der Lösung des Problems einen Schritt näher gekommen.

NASA: Neuer Reaktortyp entwickelt

NASA sucht Energiequelle für Sonden

Wie kommt da jetzt die NASA ins Spiel? Auf der Suche nach einem neuen Weg, ihre Weltraumsonden mit Energie zu versorgen, haben NASA-Wissenschaftler eine Möglichkeit gefunden, einen Fusionsreaktor zu bauen, der viel einfacher, viel kompakter und potenziell viel effizienter ist als alle anderen, die wir heute haben. Die geniale Erfindung der NASA-Ingenieure trägt den Namen Gittereinschlussreaktor. Der Gittereinschluss ist ein viel eleganterer und leistungsärmerer Weg, um Wasserstoffatome so dicht zu machen, dass sie fusionieren können. 

Um das zu verstehen, müssen wir uns logischerweise mal auf die atomare Ebene begeben. Für den Gittereinschluss wird ein Metallgitter verwendet. Auf molekularer Ebene haben alle Metalle eine Kristallstruktur. Das bedeutet, dass die Atome in einem einheitlichen, sich wiederholenden Muster, dem so genannten Gitter, angeordnet sind. Wasserstoff kann in bestimmte Metallgitter gedrückt werden und die Räume zwischen den Metallatomen besetzen. Besonders gut funktioniert das mit dem metallischen Element Erbium, da hier die metallischen Bindungen den Wasserstoff sehr eng zusammenpressen. 

Gitterstruktur auf Molekularebene

Mit Gammastrahlen zur Kernfusion

Wenn man Wasserstoff in so ein Erbiumgitter presst, dann bezeichnet man das als deuteriertes Erbium. Die Wasserstoffatome sind in diesem deuterierten Erbium eng zusammengequetscht. Das reicht fast schon dafür, dass die Wasserstoffatome fusionieren, aber noch nicht ganz. Aber dieses fehlende Quäntchen für die Fusion konnte die NASA extern hinzufügen. Die NASA-Ingenieure mussten lediglich einige Gammastrahlen auf das deuterierte Erbium schießen. 

Einige dieser Gammastrahlen treffen direkt auf ein Wasserstoffatom und bewirken, dass es „dissoziiert“, sich also in ein schnelles Neutron und ein Proton verwandelt. Das schnelle Neutron stößt mit einem anderen Wasserstoffatom zusammen und wird mit hoher Geschwindigkeit weggeschleudert. Dieses neue Hochgeschwindigkeits-Wasserstoffatom stößt dann mit genügend Kraft auf ein anderes, und: BÄMS! Die Fusion wird ausgelöst. 

Das bedeutet: Ohne riesige Laser oder supraleitende Magnete konnte die NASA mit einem einfachen Metallstück und einem Gammastrahl einen Kernfusionsreaktor bauen. Und das ist natürlich auch der große Vorteil des Gittereinschlussreaktors: Er ist im Gegensatz zu anderen Kernfusionsreaktoren einfach und kostengünstig zu bauen und natürlich auch viel schneller zu skalieren als beispielsweise so ein Riesenprojekt wie der ITER-Reaktor, an dem mittlerweile schon Jahre gebaut und geplant wird. 

Gelände des ITER Reaktors

Warum pflastern wir nicht die Erde mit Gittereinschlussreaktoren voll? 

Gute Frage! Die NASA arbeitet dran. Die ersten Experimente, die beweisen, dass es überhaupt funktioniert, wurden im Jahre 2020 durchgeführt. Jetzt muss die NASA herausfinden, wie man die Anzahl der Fusionsereignisse im Erbium-Gitter erhöht und wie man die Energie effizient extrahiert – beides ist nicht einfach. Grundsätzlich muss man also leider festhalten, dass der Gittereinschlussreaktor am selben Problem krankt wie die anderen Kernfusionsmethoden: Es kommt am Ende noch nicht mal annähernd genügend Energie dabei raus. 

Aber der Gittereinschlussreaktoren ist dennoch eine der vielversprechendsten Methoden, da er vergleichsweise simpel zu bauen ist und dadurch die anderen Methoden übertrifft. Und wenn es funktionieren würde? Dann würden wir die Raumfahrt revolutionieren. Plötzlich könnten alle Raumfahrzeuge mit einer kleinen, leichten Energiequelle ausgestattet werden, die über Monate oder sogar Jahre hinweg eine hohe Leistung erbringen kann. Eine solche Technologie wäre eine große Hilfe für die Menschen, die versuchen, den Mars zu ihrer Heimat zu machen. Dann könnte man mal eben mit dem Gittereinschluss-Shuttle zum Mars rüber jetten. Und diese Technologie würde natürlich auch das Leben auf der Erde revolutionieren. Sollte der Energieerzeugungsdurchbruch gelingen, könnte die Welt also unfassbar schnell auf Kernfusion umsteigen – bei den anderen Methoden müssten erst mal aufwendige Fusionsanlagen errichtet werden, was mehrere Jahrzehnte dauern dürfte. 

Wollt ihr mehr über das Thema Kernfusion wissen? Dann schaut euch dieses Video einmal an:

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Superlativ im All: Gigantische Galaxie entdeckt

Astronomen haben ein Galaxienmonster entdeckt. Die Sterneninsel Alcyoneus ist die gigantischste jemals entdeckte Galaxie im gesamten Kosmos. 

16,3 Millionen Lichtjahre: Das ist die Ausdehnung der kürzlich entdeckten Riesengalaxie Alcyoneus. Diese neue Sterneninsel ist viel größer als unsere Milchstraße. Diese besitzt nämlich nur eine Ausdehnung von maximal 200.000 Lichtjahren. Die Ausdehnung von Alcyoneus ist damit also knapp 81 mal größer als die unserer Heimatgalaxis. 

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Diese unvorstellbaren Ausmaße sind aber nicht die einzige Kuriosität, die Alcyoneus aufweist. Es handelt sich um eine Radiogalaxie. Der Grundaufbau von Radiogalaxien ist ähnlich wie der Aufbau „normaler“ Galaxien – wir haben eine große Ansammlung von Sternensystemen und im Zentrum befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch. So ist auch unsere Milchstraße aufgebaut. Bei Radiogalaxien kommt es aber zu heftigen Energieausbrüchen aus dem Zentrum der Galaxie, die besonders gut im Radiobereich beobachtbar sind. Die Energieausbrüche entstehen durch Prozesse in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs. Hier kann um das Schwarze Loch herum, in der sogenannten Akkretionsscheibe, so viel Energie entstehen, dass es zu heftigen Ausbrüchen kommt, so genannte Jets. 

Schwarzes Loch mit einem Jet

Es kann geschehen, dass Jets eine derart hohe Ausdehnung erreichen, dass sie aus der Galaxie herausragen und mit dem intergalaktischen Medium reagieren. Intergalaktisches Medium ist im Prinzip all das Zeug, was nicht in Galaxien ist, sondern außerhalb herum schwebt, vor allem Wasserstoff. Es ist zwar nicht viel, aber die geringe Menge an Wasserstoff außerhalb der Galaxien genügt, um eine Reaktion mit den ausgestoßenen Jets zu erzeugen. Und dadurch entstehen diese für Radiogalaxien typische Strukturen.

Ok, so weit, so einfach. Jetzt wird es aber etwas knifflig: Den Ausstoß von Energiestrahlung aus dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum gibt es eigentlich bei fast jeder Galaxie. Und auch fast jede Galaxie bildet zumindest zaghafte Radioenergiestrahlung aus, sogar unsere Milchstraße. Die ungeklärte Frage ist jetzt: Warum nehmen diese Radioausbrüche bei einigen Galaxien wie bei Hercules A oder bei Alcyoneus so derart riesige Ausmaße an? Was unterscheidet diese Riesenradiogalaxien von normalen Galaxien? 

Radiogalaxie Hercules A

Dieses Geheimnis könnten wir durch die Entdeckung des galaktischen Giganten Alcyoneus klären. Der Astronom Martijn Oei vom Observatorium Leiden in den Niederlanden sagt: “Wenn es bestimmte großräumige Umgebungen gibt, die das Wachstum von Riesenradiogalaxien begünstigen, dann werden sich die größten Riesenradiogalaxien wahrscheinlich in diesen Umgebungen befinden.” 

Was verrät uns Alcyoneus über die Geheimnisse der Riesenradiogalaxien? 

Das Zentrum der Galaxie, aus dem die Radioausbrüche herausquellen, nennt man bei Radiogalaxien Wirtsgalaxie. Und die Wirtsgalaxie von Alcyoneus scheint relativ normal zu sein. Es handelt sich um eine ganz normale elliptische Galaxie, die etwa 240 Milliarden Mal so schwer ist wie die Sonne. Die Wirtsgalaxie von Alcyoneus ist also ein galaktisches Leichtgewicht. Die Forscher aus den Niederlanden schreiben dazu: “Abgesehen von der Geometrie sind Alcyoneus und seine Wirtsgalaxie verdächtig gewöhnlich: Die gesamte niederfrequente Leuchtdichte, die stellare Masse und die Masse des supermassiven Schwarzen Lochs sind alle niedriger als bei den mittleren Radiogalaxien, obwohl sie ähnlich sind”

Wie aber lassen sich die Radioausbrüche nun erklären? Im Zentrum von Alcyoneus befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch, das etwa 400 Millionen Mal so schwer ist wie die Sonne. Und hier wird es interessant: Das ist im Vergleich zu anderen Radiogalaxien nicht besonders schwer, wie die Forscher festgestellt haben. Aber es ist viel schwerer als Sagittarius A*, das zentrale Schwarze Loch unserer Galaxis. Sagittarius A* wiegt nur knapp 4,3 Millionen mal so viel wie die Sonne. Wir haben mit Alcyoneus also eine Galaxie, die viel leichter ist als die Milchstraße und daher vermutlich insgesamt weniger Sterne beinhaltet, aber ein Schwarzes Loch besitzt, dass gemessen an dem Gewicht der Galaxie extremst gewaltig ist. 

Meine Idee ist: Diese Kombination aus leichter Galaxie und schwerem Schwarzen Loch ist die perfekte Voraussetzung für die heftigen Radio-Bommel, da die gewaltigen Energieausbrüche sehr schnell das Ende der kleinen Wirtsgalaxie und damit das intergalaktische Medium erreichen. In einer normal großen Galaxie mit einem nicht so schweren Schwarzen Loch entstehen hingegen viel weniger heftige Radioausbrüche, die sich auch schon abgeschwächt haben, wenn sie das intergalaktische Medium erreichen. Der Schlüssel zum Radiogigantismus von Alcyoneus könnte also die Kleinheit der Wirtsgalaxie gepaart mit dem überdurchschnittlichen Gewicht des zentralen Schwarzen Lochs sein. 

Das kosmische Netz und die Filamente

Eine andere Ursache oder vielleicht auch eine Mitursache könnte laut den Forschern die Position von Alcyoneus im kosmischen Netz sein. Stellt euch mal vor, Ihr wärt ein unfassbar großer Riese, der den gesamten Kosmos von außen sehen könnte. Dann würdet Ihr das hier sehen: Das kosmische Netz.

Das kosmische Netz

Jedenfalls sehen wir, dass der Kosmos durchzogen ist von helleren Linien, das sind die sogenannten Filamente und in denen ordnen sich die allermeisten Galaxien an. Auf irgendeinem dieser Filamanete sitzen gerade wir in unserer Galaxis – und zwischen den Filamenten befinden sich riesige Leerräume, sogenannte Voids. Da ist nicht besonders viel, einfach große gähnende Leere. Je nachdem, wo sich eine Galaxie befindet, also mitten in einer dichten Umgebung mit vielen Galaxien zentral im Filament oder vielleicht an der Schnittstelle zwischen Filamenten und Voids unterscheidet sich die Zusammensetzung des intergalaktischen Mediums. Es besitzt je nachdem eine höhere oder niedrigere Wasserstoffdichte. Und die Idee ist, dass Alcyoneus sich an einer Position des kosmischen Netz befindet, in der das intergalaktische Medium weniger dicht ist, so dass einer Expansion der Radioausbrüche weniger Widerstand gegenüber steht. Ich schätze, dass es eine Mischung aus all diesen Faktoren ist, die es Alcyoneus erlaubt haben, derart gigantische Ausmaße anzunehmen: Anzahl der Sterne, Gewicht des Schwarzen Loches und Position im kosmischen Netz. 

Die Galaxie IC 1101 im Vergleich

Einen Punkt müssen wir noch klären. IC 1101 ist doch eigentlich die größten Galaxie. Bei Galaxien kommt es immer darauf an, auf welche Größe man Bezug nimmt. Ausdehnung, Anzahl der Sterne oder Gewicht der Galaxie. Die Begriffe werden leider oft durcheinander geworfen. IC 1101 ist tatsächlich sehr groß, was all diese Werte angeht. Mit einer Ausdehnung von knapp zwei Millionen Lichtjahren ist IC 1101 gigantisch und besitzt eins der schwersten Schwarzen Löcher im bekannten Kosmos überhaupt. Und bei der Anzahl der Sternsysteme könnte IC 1101 mit unglaublichen 100 Billion tatsächlich auf Platz 1 liegen. Aber was die räumliche Ausdehnung an sich angeht, ist Alcyoneus mit seinen gigantischen Radiowülsten, die sich ja über 16 Millionen Lichtjahre erstrecken, unangefochten auf Platz 1. 

Die Größe der neuen Galaxie

Ihr wollt mehr über diese faszinierende Galaxie erfahren? Dann schaut mal in dieses Video rein:

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Quantendomänenwand aus dem Labor

Wissenschaftlern ist es gelungen, ein mysteriöses Quantenobjekt im Labor zu erschaffen, eine sogenannte Quantendomänenwand. Das könnte uns einen Durchbruch beim Bau eines Quantencomputers und sogar bei der Erforschung des Urknalls bescheren.

Die Quantenmechanik – also das Verhalten des Universums und seinen Objekten in kleinsten Maßstäben – ist ein ebenso komplexes wie faszinierendes Thema. Nun haben Forscher einen weiteren Durchbruch erzielt, der beim ersten Lesen nicht ganz einfach zu verstehen ist. Sie haben eine Quantumdomänenwand erschaffen.

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Eine solche Domänenwand ist ein Quantenobjekt und dementsprechend sehr klein. Die Forscher haben nicht irgendeine riesige Wand im Labor rumstehen und fragen, was sie damit tun sollen, sondern sie haben ein Objekt auf Quantenebene erschaffen, das am ehesten einer Art Wand nahe kommt.  Solche Domänenwände entstehen, wenn Atome bei sehr kalten Temperaturen gelagert werden. Es entsteht dann ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat. Das ist ein extremer Aggregatzustand, also im Prinzip ein Zustand wie flüssig oder gasförmig, nur eben viel extremer. Es handelt sich um ein System nicht unterscheidbarer Teilchen, in dem sich der überwiegende Anteil der Teilchen im selben quantenmechanischen Zustand befindet. Innerhalb des Bose-Einstein-Kondensat kann es geschehen, dass bestimmte Atome sich zu gemeinsamen Gruppen, also Domänen, zusammenschließen. Und eine Domänenwand ist die Verbindungsstelle zwischen mehreren Domänen innerhalb des Bose-Einstein-Kondensat.

Bose Einstein Kondensat

“Es ist wie eine Sanddüne”

Domänenwände wurden schon früher erforscht, aber bisher konnten sie noch nie im Labor nach Belieben erzeugt werden. Das ermöglicht den Wissenschaftlern sie auf neue Weise zu analysieren. Und dabei haben sie etwas Erstaunliches entdeckt: Es stellte sich heraus, dass die Wände sogenannte emergente Phänomene sind. Das bedeutet, dass sich die Wand als Gesamtes anders verhält und anderen physikalischen Gesetzen folgt als die einzelnen Teilchen aus denen sie besteht. Der beteiligte Physiker Kai-Xuan Yao von der University of Chicago hat dafür einen sehr schönen Vergleich gefunden: “Es ist wie eine Sanddüne in der Wüste – sie besteht aus Sand, aber die Düne insgesamt verhält sich anders als einzelne Sandkörner.“

Mit einer Sanddüne lässt sich eine Quantendomänenwand besser verstehen

Und was macht man jetzt mit diesen Quantendomänenwänden? Erst mal herausfinden, mit welcher Art physikalischer Gesetze wir es hier überhaupt zu tun haben, denn das Ganze ist auch für die beteiligten Forscher noch rätselhaft. Also grämt euch nicht, wenn Ihr es noch nicht komplett versteht – die Forscher verstehens auch nicht. Der Physiker Cheng Chin sagt etwas ratlos: „Wir haben viel Erfahrung mit der Kontrolle von Atomen. Wir wissen, wenn man Atome nach rechts schiebt, bewegen sie sich nach rechts. Aber wenn man hier die Domänenwand nach rechts schiebt, bewegt sie sich nach links.“

Parallelen zum frühen Universum

Wenn wir das Geheimnis der Quantenwände entschlüsseln, können sie uns vielleicht dabei helfen, die Geheimnisse des Urknalls und des frühen Universums zu lösen. Denn einige Kosmologen denken, dass ein rasant expandierendes Bose-Einstein-Kondensat verblüffende Parallelen mit dem frühen expandierenden Universum aufweist. Und bezüglich dieser Phase des Kosmos stellen sich Millionen ungeklärter Fragen: Teilchen, die einst zusammengeklumpt waren, expandierten schließlich und bildeten Sterne und Planeten. Die Erforschung von emergenten Phänomenen wie den Quantendomänenwänden könnte der Schlüssel zu der Antwort sein, wie aus zusammengepappten Teilchen im jungen Universum irgendwann all die schönen kosmischen Objekte wurden, die wir heute kennen.

Mit Quantendomänenwänden mehr über den Urknall lernen

Sobald mehr darüber bekannt ist, wie Domänenwände kontrolliert werden können, könnte dies aber auch Möglichkeiten für neue Quantentechnologien eröffnen. Cheng Chin sagt: “Es könnte Anwendungen für dieses Phänomen geben, wenn es darum geht, programmierbares Quantenmaterial oder Quanteninformationsprozessoren herzustellen. Es kann genutzt werden, um eine robustere Methode zur Speicherung von Quanteninformationen zu schaffen oder neue Funktionen in Materialien zu ermöglichen. Aber bevor wir das herausfinden können, müssen wir erst einmal verstehen, wie wir sie kontrollieren können.”

Quantenwände als Grundlage für Fortschritte in Quantentechnologie

Momentan handelt es sich also im wahrsten Sinne des Wortes erst mal nur um einen Quantensprung – also einen sehr kleinen Schritt nach vorne, aber letztlich könnte diese Fähigkeit, Quantenwände nach Belieben im Labor zu erschaffen, die Grundlage für unglaubliche neue Entwicklung in der Quantentechnologie sein. Und davon bin ich überzeugt: Irgendwann wird die Menschheit einen voll funktionsfähigen Quantencomputer herstellen, der die Rechenleistung aller bisherigen Geräte in den Schatten stellen wird und unsere Zivilisation auf ein komplett neues Level heben wird. 

Mehr über Quantendomänenwände erfahrt Ihr im folgenden Video:

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Quanten-Durchbruch: größter Zeitkristall erzeugt

Wissenschaftler haben den bisher größten Zeitkristall erzeugt – und das ist ein absoluter Durchbruch beim Thema Quantencomputer. Warum? Das erfahrt ihr in diesem Beitrag.

Zeitkristall – klingt irgendwie wie ein mächtiges Artefakt aus dem Star-Trek-Universum, oder? Zeitkristalle sind eine exotische Form von Materie, die nur im Labor existiert. Stellt euch mal einen normalen Kristall vor, etwa einen Salzkristall. Auf mikroskopischer Ebene kann man sehen, dass die Atome, aus denen der Kristall besteht, eine feste Anordnung haben. Sie ergeben ein regelmäßiges Gitter. Kein Atom schert aus diesem Gitter aus und macht irgendwelche quantenmechanischen Spirenzchen. Bei einem Zeitkristall ist das anders. Seine Atome schwingen. Sie verändern sich ständig in einer Art Puls und kehren dann wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Man könnte also sagen, dass die Atome in einem Zeitkristall einen Rhythmus haben. 

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Zeitkristalle als Gitter in der Zeit

Normale Kristalle sind Gitter im Raum. Zeitkristalle sind Gitter in der Zeit. Und jetzt wird’s richtig spektakulär: Diese Bewegung der Atome in Zeitkristallen verbraucht keine Energie. Wie ist das möglich? Stellt euch mal vor, ihr habt ein Pendel. Die Bewegung des Pendels kostet Energie, denn ansonsten könnte es für immer weiter schwingen. Wir haben zum Beispiel im Kölner Planetarium ein sogenanntes Focaultsches Pendel, dessen Bewegung durch die Erdrotation beeinflusst wird. Im 19. Jahrhundert konnte der Physiker Léon Foucault mit einem solchen Pendel die Erdrotation nachweisen. Jedenfalls schwingt auch das Focaultsche Pendel nicht für immer, irgendwann hört es auf – sonst wäre es ja ein Perpetuum Mobile, eine unendliche Energiequelle. Doch genau das ist eben bei Zeitkristallen anders, sie verbrauchen für ihre Schwingungen keine Energie. Die Atome pulsieren von ganz alleine. 

Gitterstruktur von Salz

Zeitkristalle als ewiger Energielieferant?

Wäre das etwa die Lösung für die Energieprobleme? Leider nicht. Als Perpetuum mobile wäre ein Zeitkristall nämlich nutzlos: Er hat zwar den beschriebenen atomaren Puls, aber der liefert keine Energie. Selbst eine simple Messung der Atome bei ihrem flotten Tanz kann das Pulsen schon zum Erliegen bringen. Sobald ein Forscherteam beginnt, Zeitkristalle zu untersuchen, leiten sie automatisch deren Zerfall ein. 

Das erste Gesetz der Thermodynamik wird damit nicht verletzt, da wir keine Energie aus dem Kristall extrahieren können, während er in Betrieb ist. Jetzt kann man die berechtigte Frage stellen, warum man überhaupt daran forscht. Klingt ein bisschen sinnlos – aber es gibt ein Schlupfloch, durch das man die Schwingungen des Zeitkristalls doch nutzen könnte und zwar das zweite Gesetz der Thermodynamik. Das besagt, dass Systeme, die sich selbst überlassen sind, im Laufe der Zeit immer unordentlicher werden. Die Entropie nimmt zu. 

Zeitkristalle tendieren zur Entropie

Wenn Ihr eine Tasse fallen lasst, zerspringt sie. Sie wird sich aber niemals von alleine wieder in ihren vorherigen, ordentlicheren Zustand zusammensetzen. Das Schlupfloch ist jetzt Folgendes: Zeitkristalle pulsieren und verändern die Position ihrer Atome. Sie tendieren nicht zur Ordnung und verringern nicht die Entropie. So weit also alles ok mit dem zweiten Gesetz der Thermodynamik. Sie werden aber auch nicht wirklich unordentlicher, da sie ja einen gleichmäßigen Puls behalten. Und das zweite Gesetz der Thermodynamik verbietet nicht, dass ein System sein bestehendes Level an Unordnung einfach beibehält. Es verbietet eine Zunahme an Ordnung aber nicht das Beibehalten eines Levels an Unordnung – und genau das tun Zeitkristalle durch ihr Pulsen in der Zeit. Man erhofft sich in der Zukunft mit diesen Schwingungen von Zeitkristallen einen Quantencomputer betreiben zu können, indem man das System auf die grundsätzliche Recheneinheit von Quantencomputern, den QBits anwendet. 

Was ist ein Qbit?!

Qubits ist die Abkürzung für Quantenbit. Das ist die kleinstmögliche Speichereinheit eines Quantencomputers, also das Quantenäquivalent zu einem Bit bei einem normalen Computer. Ein Qubit hat aber ein bisschen mehr auf dem Kasten. Es basiert auf den Gesetzen der Quantenmechanik und das bedeutet, dass es im Gegensatz zu einem herkömmlichen Bit mehrere Zustände gleichzeitig annehmen kann. Erst wenn man es einer Messung unterzieht, legt es sich für einen konkreten Zustand fest. Das nennt man Superposition.

Darstellung eines Qubits

Und durch diese Eigenschaft mehrere Zustände gleichzeitig haben zu können, können Quantencomputer schon mit wenigen Qubits gigantische Rechenleistungen erzielen. Dafür wäre es aber notwendig, dass die Qubits ohne nennenswerten externen Energiezufluss selber zwischen verschiedenen Positionen hin- und herspringen. 

Und damit wären wir wieder beim Gitter in der Zeit, dem Zeitkristall. Ein Durchbruch bei der Forschung an Zeitkristallen könnte uns also den ersten voll funktionsfähigen Quantencomputer bescheren und damit unsere Zivilisation auf das nächste Level heben, wenn nicht sogar auf das übernächste. 

Quantencomputer von IBM

Und genau dem Punkt sind wir nun näher gekommen durch ein irres Experiment eines Forscherteams der Uni Melbourne in Australien. Sie haben einen Quantencomputer so programmiert, dass er einen Zeitkristall aus 57 Quantenteilchen simuliert. Also 57 Quantenteilchen, die im Zeitgitter schwingen. Der bisherige Rekord lag bei 20 Teilchen. Den haben die Forscher jetzt um mehr als das Doppelte übertroffen. Das gelang ihnen durch eine geschickte Einstellung von Quantenmagneten. 

Da stellt sich die Frage: Wie ist so ein Zeitkristall überhaupt aufgebaut? Er besteht aus einer Kette quantenmechanischer Magnete, also wir reden hier wirklich über die allerkleinste Ebene, die dank der Superposition in beide Richtungen gleichzeitig zeigen können. Benachbarte Magnete neigen dazu, sich in gegensätzliche Richtungen auszurichten. Ein zufälliges lokales Magnetfeld bringt jeden Einzelnen hingegen dazu, in die eine oder die andere Richtung zu zeigen. Ein ständiger magnetischer Strom sorgt dafür, dass sich die Magneten alle zwei Impulse von oben nach unten kippen – oder umgekehrt. Am Ende soll sich diese Konfiguration dann immer wieder um die eigene Achse drehen. 

Ich weiß, das ist alles nur sehr schwer bildlich vorzustellen, deswegen erkläre ich es nochmal so: Stellt euch mal vor, Ihr habt 57 Quantenbits in eurem Labor. Zu eurer absoluten Unzufriedenheit tun die aber nichts, die liegen einfach nur langweilig rum. Deswegen wollt Ihr die jetzt dazu bringen, in einem stabilen zeitlichen Rhythmus zu schwingen – und dabei wisst Ihr aber genau, dass das ganze System extrem fragil ist und schon bei der kleinsten Einwirkungen sofort aufhört, zu schwingen. 

Ihr müsst den Quantenteilchen den exakt richtigen Impuls geben, damit sie den passenden Rhythmus finden. Ein bisschen auch wie ein Codeschloss, bei dem Ihr exakt die korrekte Zahlenfolge eingeben müsst, da es sich ansonsten nicht öffnet. Bei 57 Teilchen ist es eben schon viel komplexer den richtigen Rhythmus zu finden als beim bisherigen Rekord von 20 Teilchen. 

Der größte funktionierende Zeitkristall

Die Forscher der Uni Melbourne programmierten die Teilchen so, dass sie auf die Werte 1, 0 oder 1 und 0 – Stichwort Superposition – gesetzt werden können. Die Teilchen verhalten sich, wie gesagt, zueinander wie Magneten und beeinflussen ihre Ausrichtung dementsprechend. Durch genau die richtige Konfiguration von Einsen und Nullen bleibt das System stabil und beginnt zu schwingen. Und exakt das gelang den Forschern. Irgendwann hatten sie genau die richtige Konfiguration gefunden und die Wechselwirkung der Teilchen blieb bei jeder Anfangseinstellung der 57 Qubits stabil und drehte sich nach zwei Impulsen wieder in den Ausgangszustand zurück. So erschufen sie den größten funktionierenden Zeitkristall. 

Wir leben einfach in einer Zeit, in der Science Fiction schon Realität ist. Dennoch werden noch größere Zeitkristalle nötig sein, um wirklich Quantencomputer mit nennenswerter Rechenleistung zum Laufen zu bringen. Die Forscher der Uni Melbourne, Stephan Rachel und Philipp Frey schreiben zu ihrem Durchbruch: “Quantencomputer befinden sich noch in den Kinderschuhen. Aber wenn sie sich weiterentwickeln, werden sie es Physikern wie uns ermöglichen, unser grundlegendes Verständnis der Natur zu verbessern. Dies wiederum kann sich in technologischen Innovationen niederschlagen, so wie die Physik des letzten Jahrhunderts die digitale Revolution ermöglichte, die unser Leben heute prägt. Quantencomputer bieten eine Plattform für Physiker, um neuartige Materiezustände zu entwickeln und zu untersuchen, die in der Natur nicht vorkommen. Die Zeitkristalle sind nur der Anfang dieses aufregenden Unterfangens.”

Mehr zu diesem spannenden Thema erfahrt ihr in diesem Video:

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Neuer Exoplanet um Proxima Centauri entdeckt

Direkt neben uns, in unserem Nachbarsternsystem, haben Forscher einen neuen faszinierenden Exoplaneten entdeckt.

Unsere Sonne ist nur einer von mehreren hundert Milliarden Sternen in der Milchstraße. Fast jeder Punkt, den wir in der Nacht am Himmel sehen, ist eine andere weit entfernte Sonne. Der nächste Stern an uns dran innerhalb unserer Galaxis heißt Proxima Centauri. Er ist Teil eines Dreifachsternsystems mit dem Namen Alpha Centauri – ein Umstand, der ab und an für etwas Verwirrung sorgt. Denn das System Alpha Centauri besteht aus den drei Sternen Alpha Centauri A, Alpha Centauri B und Proxima Centauri und der ist von diesen drei Sternen mit einem Abstand von 4,2 Lichtjahren eben am nächsten an unserem Sonnensystem gelegen.

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Eine künstlerische Darstellung des Exoplaneten Proxima b

Um Proxima Centauri drehen sich Planeten und einer davon, Proxima b, ist ein erdähnlicher Planet, der sich in der sogenannten habitablen Zone befindet – die Bedingungen, die dort herrschen, ermöglichen also grundsätzlich flüssiges Wasser und Sauerstoff. Der nächste Exoplanet könnte also eine zweite Erde sein und Leben beherbergen. Wenn das mal kein unglaublicher kosmischer Zufall ist! Und nun haben Forscher einen weiteren Planeten um Proxima Centauri entdeckt, den sie auf den kreativen Namen Proxima Centauri d getauft haben. Proxima d ist ein überaus erstaunlicher Planet, denn er benötigt für einen Umlauf um seinen Stern nur fünf Tage – ein Jahr auf Proxima d dauert 5 Erdentage, er ist also ganz schön schnell unterwegs und dementsprechend ist er auch sehr nah an seinem Stern dran, nämlich nur vier Millionen Kilometer. Das entspricht etwa einem Zehntel des Abstands vom Merkur zur Sonne.

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Allerdings ist Proxima Centauri ein roter Zwergstern und daher kleiner und weniger heiß als unsere Sonne. Auf Proxima d werden daher trotz der Nähe zu seinem Stern im Schnitt nur Temperaturen von 86 Grad erreicht. Der Planet ist auch sehr klein und leicht und besitzt nur etwa ein Viertel der Erdmasse. Ob es auf dem neu entdeckten Exoplaneten Leben geben könnte, ist nicht bekannt, aber angesichts der Temperaturen erscheint es eher unwahrscheinlich. Andererseits: Wer weiß schon, unter welchen Bedingungen außerirdisches Leben gedeihen kann? 

Year in review: A planet lurks around the star next door | Science News
Proxima d umkreist seinen Stern in sehr geringem Abstand

Wie konnten die Forscher einen derart kleinen Planeten, der so nah an seinem Stern ist, überhaupt entdecken? Auf die Spur brachte sie ein verdächtiges Signal, das vor zwei Jahren bei Spektralmessungen mit dem ESPRESSO-Spektrografen am Very Large Telescope in Chile aufgefallen war. ESPRESSO steht für Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations und für den Spektrografen wird das Licht aller vier Acht-Meter-Hauptteleskope des Very Large Telescope kombiniert um dann spezielle Gitter für die Erzeugung von Spektren zu nutzen. Mit Hilfe des ESPRESSO-Spektrografen konnten leichte Unregelmäßigkeiten in der Bewegung von Proxima Centauri nachgewiesen werden. Solche Unregelmäßigkeiten können bedeuten, dass ein Planet den Stern minimal durch seine Schwerkraft anzieht. Denn nicht nur Sterne ziehen ihre Planeten an, sondern auch umgekehrt Planeten ihre Sterne, wenn auch wesentlich schwächer. Den Nachweis eines Exoplaneten durch die Schwerkraftwirkung auf seinen Stern bezeichnet man als Radialgeschwindigkeitstechnik. Und dass die Forscher mit dieser Technik einen so kleinen Planeten nachweisen konnten, ist sensationell, denn Proxima d sorgt durch seine Schwerkraft bei seinem Stern für eine Bewegung im Zentimeter-Bereich. Die Forscher konnten auf fast vier Lichtjahre Entfernung eine Veränderung von knapp vierzig Zentimeter messen. Pedro Figueira von der Europäischen Südsternwarte sagt:

„Das zeigt, dass die Radialgeschwindigkeitstechnik das Potenzial hat, leichte Planeten wie unseren eigenen zu entdecken, die vermutlich die häufigsten in unserer Galaxie sind und die möglicherweise Leben, wie wir es kennen, beherbergen können.“

– Pedro Figueira

Besonders knifflig war die Entdeckung über die Radialgeschwindigkeitsmethode, da die Unregelmäßigkeiten in der Bewegung von Proxima Centauri auch auf eine andere Ursache hätten zurückzuführen sein können. Denn Proxima Centauri ist unfassbar aktiv und schleudert permanent heftige Sternenwinde ins All. Diese Ausbrüche sind auch der Grund dafür, dass viele Astronomen Leben auf den Planeten in dem System für unmöglich halten, dieses Leben könnte nämlich permanent durch heftige Sternenstürme ausgelöscht werden.

Das größte Teleskop der Welt durch ESPRESSO - Spektrum der Wissenschaft
Die Entdeckung des neuen Exoplaneten gelang mit dem ESPRESSO-Spektrografen

Ein wenig Hoffnung für Leben auf den Proxima-Centauri-Planeten gibt es aber doch, denn letztes Jahr fanden Forscher heraus, dass diese Sternenausbrüche meist in Richtung Nord- und Südpol von Proxima Centauri erfolgen und nicht Richtung Planeten. Durch 117 Spektralmessungen der Radialgeschwindigkeit mit dem ESPRESSO-Spektrografen konnten die Forscher letztlich ausschließen, dass die Unregelmäßigkeiten durch die Ausbrüche erzeugt werden und beweisen, dass ein Exoplanet die Ursache ist. Der beteiligte Forscher João Faria vom Institut für Astrophysik und Weltraumforschung in Portugal sagt:

“Die Entdeckung zeigt, dass unser nächster stellarer Nachbar voller interessanter neuer Welten zu sein scheint, die in Reichweite weiterer Studien und zukünftiger Erkundungen liegen.”

João Faria

Noch mehr Informationen über unseren neuen Nachbar-Exoplaneten gibt es in diesem Video:

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Dunkle Energie: Durchbruch bei der Suche!

Dunkle Energie gilt als eines der größten Mysterien unseres Kosmos – nun könnte der historische Nachweis eines Dunkle-Energie-Partikels gelungen sein.

Um den Unterschied zwischen Dunkler Energie und Dunkler Materie klären, muss man ganz am Anfang beginnen. Vor 13,8 Milliarden Jahren entstand das Universum aus dem Nichts in einer sogenannten Singularität und begann dann zu expandieren. Erst war es ganz klein, dann immer größer und größer und größer. Bis heute. Das ist die Urknall-Theorie. Nun würde man vermuten, dass die Expansion des Weltraums irgendwann nachlassen würde. Denn je länger der Urknall her ist, desto mehr schwächt sich seine Energie ab und desto langsamer müsste der Weltraum wachsen und irgendwann dann sogar wieder schrumpfen. Wie ein Luftballon, in den einmal heftig reingepustet wird und irgendwann ist im wahrsten Sinne des Wortes die Luft raus. Beobachtungen zeigen aber eine ganz andere Realität: Der Weltraum wird immer schneller immer größer. Die Expansion verlangsamt sich nicht, sie beschleunigt sich. Also muss es noch irgendeine weitere Kraft neben der ursprünglichen Energie des Urknalls geben, die den Kosmos zum wachsen bringt. Und da niemand eine konkrete Idee hat, was das für eine Kraft sein könnte, nennt man sie Dunkle Energie. In einem Satz könnte man also sagen: Die Dunkle Energie ist eine noch nicht näher bestimmbare Kraft, die die Expansion des Kosmos vorantreibt. 

Die Expansion des Universums beschleunigt sich

Und Dunkle Materie? Innerhalb von kleineren Bereichen des Kosmos, zum Beispiel unserem Sonnensystem oder auch unserer Galaxis, spielt die Expansion des Kosmos keine Rolle. Zum Glück! Man stelle sich vor, wir würden von der Erde weg expandieren – oder unser Sonnensystem würde aus der Milchstraße raus expandieren.Der Grund dafür, dass innerhalb kleinerer Bereiche nichts expandiert, ist, dass hier die Schwerkraft, die Gravitation stärker ist als die Expansion. In unserer Milchstraße beispielsweise überwiegt die Schwerkraft der Sternsysteme, Schwarzen Löcher und anderer Himmelskörper untereinander die Expansion des Universums und deswegen hält die Milchstraße zusammen. Aber jetzt kommt ein kleines Problem: Wissenschaftliche Berechnungen haben ergeben, dass die Schwerkraft der Objekte in unserer Galaxis eigentlich gar nicht ausreicht, um das ganze Gebilde zusammenzuhalten. Wenn man nur die sichtbaren Himmelskörper unserer Galaxis miteinberechnet, müsste die Gravitation eigentlich so schwach sein, dass die Milchstraße von der Expansion und der Dunklen Energie zerrissen würde. Wird sie aber offensichtlich nicht. Also gibt es scheinbare eine ominöse Kraft, die ähnlich wie die Schwerkraft Objekte zusammenhält. Da man auch hier keine konkrete Idee hat, was diese Kraft genau ist, nennt man sie Dunkle Materie. Zusammengefasst: Dunkle Materie ist eine ominöse Kraft, die Dinge zusammenhält, Dunkle Energie ist eine ominöse Kraft, die Dinge auseinander treibt. 

Dunkle Energie und Dunkle Materie sind noch weitestgehend rätselhaft

Wie lässt sich mehr über Dunkle Materie und Dunkle Energie herausfinden? in Italien wurde zu diesem Zwecke das XENON Dark Matter Project gestartet. Xenon1T ist ein Instrument, das Dunkle Materie nachweisen soll und steht im Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ein unterirdisches High-Tech-Labor. Die Laborräume liegen 1.400 Meter unterirdisch unter dem Gran Sasso Gebirge, da sie dort von kosmischer Strahlung abgeschirmt ist, die man an der Erdoberfläche nicht verhindern kann. Für die Suche nach Dunkler Materie ist es aber essentiell, dass man diese störende kosmische Strahlung ausblenden kann. Die dort forschende Wissenschaftlerin Dr. Sunny Vagnozzi beschreibt das Projekt so:

“Obwohl beide Komponenten unsichtbar sind, wissen wir viel mehr über die dunkle Materie, da ihre Existenz bereits in den 1920er Jahren vermutet wurde, während die dunkle Energie erst 1998 entdeckt wurde. Groß angelegte Experimente wie XENON1T wurden entwickelt, um dunkle Materie direkt aufzuspüren, indem nach Anzeichen dafür gesucht wird, dass dunkle Materie auf gewöhnliche Materie trifft.”

– Dr. Sunny Vagnozzi

Das Instrument besitzt zwei Kammern, die mit flüssigem und gasförmigen Xenon, einem speziellen chemischen Element, gefüllt sind. Xenon eignet sich mutmaßlich besonders gut zur Detektion von Dunkle-Materie-Teilchen, da es eine sehr hohe Dichte besitzt. Wenn ein Dunkle-Materie-Teilchen, auch genannt WIMP, das steht für weakly interacting massive particles, also schwach wechselwirkende massereiche Teilchen, dann mit dem Xenon kollidiert, erhofft man sich eine Reaktion, die man messen kann um so mehr über Dunkle Materie herauszufinden. Bei der Auswertung von Labordaten aus dem vergangenen Jahr stieß man auf etwas, das man absolut nicht erwartet hatte – nämlich nicht auf Dunkle Materie, sondern auf Dunkle Energie. 

Das Instrument XENON1T soll sogenannte WIMP-Teilchen detektieren

Wie kann man versehentlich auf die expansive Dunkle Energie stoßen, wenn man eigentlich nach der zusammenhaltenden Dunklen Materie sucht? Zunächst ist den Forschern ein ungewöhnlich starkes Signal aufgefallen das von Xenon1T gemessen wurde und das sich von allem unterschied, das man bei einer Reaktion mit einem WIMP-Teilchen erwarten würde. Dr. Luca Visinelli, der an der Entdeckung beteiligt war, sagt:

“Solche Exzesse sind oft Zufallstreffer, aber hin und wieder können sie auch zu grundlegenden Entdeckungen führen. Wir haben ein Modell untersucht, bei dem dieses Signal auf dunkle Energie zurückzuführen sein könnte und nicht auf die dunkle Materie, für deren Nachweis das Experiment ursprünglich konzipiert wurde. Es war wirklich überraschend, dass dieser Überschuss im Prinzip durch dunkle Energie und nicht durch dunkle Materie verursacht worden sein könnte. Wenn die Dinge so zusammenpassen, ist das wirklich etwas Besonderes.”

– Dr. Luca Visinelli

Die Forscher gingen zunächst davon aus, dass dieses Exzess-Signal durch ein sogenanntes Axion ausgelöst wurde. Ein Axion ist ein spezielles Elementarteilchen ohne elektrische Ladung und ohne Eigendrehimpuls, wie ihn andere Teilchen aufweisen. Das Axion ist allerdings auch noch höchst hypothetisch. Die Entdeckung eines Axions wäre daher auch revolutionär gewesen. Allerdings wäre eine derart große Masse an Axionen nötig gewesen, um das von Xenon1T observierte Signal zu erklären, dass dies im Prinzip alle unsere astrophysikalischen Erkenntnisse über die Teilchenentstehung in Sternen ad absurdum geführt hätte. Diese Erklärung erscheint also nicht sonderlich plausibel. Die Forscher entwickelten eine noch spektakulärerer These: Das entdeckte Signal könnte durch ein Dunkle-Energie-Teilchen verursacht worden sein! Obwohl die Dunkle Energie eigentlich nur in sehr großen Maßstäben da sein sollte, könnte sie sich in den lokaleren Bereich des Weltraums, der ja eigentlich von der Gravitation und der Dunklen Materie beherrscht wird, einschleichen und sich gut verstecken – wie ein kosmisches Chamäleon.

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Deswegen hat das Forscherteam ein physikalisches Modell entwickelt, um diese Zeichen von Dunkler Energie genauer zu untersuchen – das Modell trägt passenderweise den Namen Chamäleon. Das Chamäleon-Screening soll nachweisen, ob die These der Forscher stimmt. Diese These ist ziemlich revolutionär und lautet, dass in einem bestimmten Bereich der Sonne, der sogenannten Tachocline-Region, Dunkle Energie produziert wird, was etwas damit zu tun haben könnte, dass dort das Magnetfeld besonders stark ist. Unsere Sonne selbst könnte also in kleinen Mengen die geheimnisvolle Kraft erzeugen, die das Universum zum Expandieren bringt.

Produziert unsere Sonne Dunkle Energie?

Ob das wirklich so ist, kann man erst sagen, wenn die Messung mit dem Xenon1T-Instrument wiederholt werden kann. Das Instrument soll in Zukunft noch einige Upgrades bekommen und gemeinsam mit anderen Projekten dieser Art wie beispielsweise den WIMP-Detektoren LUX-Zeplin in den USA und PandaX-xT in China will man dies dann verifizieren. Es scheint also so, als würden ironischerweise plötzlich alle Projekte zur Suche nach Dunkler Materie nun auf die Jagd nach Dunkler Energie umschwenken. Die nahe Zukunft wird dann zeigen, ob die Messung im italienischen Untergrundlabor ein Messfehler war oder ob wir hier wirklich Dunkle Energie gefunden haben.

Noch mehr Informationen zum Mysterium der Dunklen Energie gibt es in diesem Video:

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Riesige Blasen-Struktur umgibt unser Sonnensystem

Unser Sonnensystem befindet sich in einer gigantischen kosmischen Blase. Forscher fanden nun mehr über ihre spektakuläre Entstehung heraus.

Unser Sonnensystem ist Teil der Milchstraße. Wir sind eins von mehreren hundert Milliarden, nach einigen Schätzungen vielleicht sogar bis zu ein Billion, Sternsystemen in der Galaxis. Und wir befinden uns ganz am Rande der Milchstraße, sind also nur galaktische Randerscheinung – ganz im Gegensatz zur Selbsteinstufung vieler Menschen als Zentrum des Universums. 

Die Galaxie ist durchzogen vom interstellaren Medium, einer Mischung aus Staub, Gas und kosmischer Strahlung. An einigen stellen verdichtet sich das interstellare Medium zu gut sichtbaren Molekülwolken. Unser Sonnensystem befindet sich in einer Art Aussparung des interstellaren Mediums, in der sogenannten lokalen Blase. Sie wurde erst vor wenigen Jahrzehnten durch eine Kombination aus optischer, Radio- und Röntgenastronomie entdeckt und nach und nach fand man heraus, dass sie eine riesige Region darstellt, die etwa 10 Mal weniger dicht ist als das durchschnittliche interstellare Medium in der Milchstraße. Eine riesige Hülle, in der unser Sonnensystem drin ist – das klingt ein wenig nach einer anderen Struktur, die unser Sonnensystem umgibt: Die Heliosphäre.

Die Heliosphäre schützt uns vor der kosmischen Strahlung

Wo ist also der Unterschied zwischen der Lokalen Blase und der Heliosphäre? Die Heliosphäre ist ebenfalls eine Hülle um unser Sonnensystem herum, aber sie ist wesentlich kleiner. So klein, dass sogar schon von Menschen gebaute Objekte sie verlassen haben, namentlich die Voyager Sonden, die jenseits der Heliosphäre durch den interstellaren Raum düsen. Innerhalb der Heliosphäre verdrängt der Sonnenwind, also ein Partikelstrom, der von der Sonne ausgestoßen wird, das interstellare Medium nahezu komplett. Man könnte also sagen, dass die lokale Blase eine Enklave innerhalb des interstellaren Mediums ist und die Heliosphäre eine Enklave innerhalb der Lokalen Blase. In der Lokalen Blase ist das interstellare Medium weniger dicht, in der Heliosphäre ist es fast vollständig verdrängt. 

Einem Team von Forschern des Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics ist es nun gelungen, die Blase so genau zu kartographieren wie noch nie zuvor. Und sie fanden heraus, dass unsere Lokale Blase eng verbunden ist mit der heftigen Explosion von riesigen Sternen! Aber immer der Reihe nach. Es ist gar nicht so einfach etwas über eine Struktur herauszufinden, in der man drin ist. Man stelle sich nur mal vor, man wolle das eigene Haus vermessen, kann aber das Wohnzimmer nicht verlassen. Um dennoch etwas über die Lokale Blase in Erfahrung zu bringen, nutzten die Forscher Daten des Gaia-Weltraumteleskop – dieses Weltraumteleskop dient der Kartierung der Positionen und Bewegungen von Sternen in der Milchstraße mit der bislang mit Abstand höchsten Präzision. Sie erstellten anhand der GAIA-Daten eine Karte des Gases und der jungen Sterne im Umkreis von etwa 650 Lichtjahre um unser Sonnensystem herum. Das brachte schon mal eine interessante Erkenntnis: Sie fanden heraus, dass sich alle jungen Sterne, also Sterne, die erst ein paar hundert Millionen Jahre alt sind – was für Sterne noch jung und knackig ist – und alle Sternentstehungsgebiete an der „Oberfläche“ der lokalen Blase befinden. Die Erklärung dafür ist spektakulär: Innerhalb unserer Blase muss es einst jede Menge Supernova-Explosionen gegeben haben.

Die Lokale Blase entstand durch Supernova-Explosionen

Wenn sich eine Supernova nach außen ausdehnt, komprimiert sie das Material, in das sie expandiert und schiebt es verdichtet immer weiter nach draußen. Dadurch entstehen dichte Ansammlungen von molekularem Gas am Rand des Ausdehnungsgebiet, die im interstellaren Medium schweben und dann unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenbrechen. Wenn dichte Gasnebel kollabieren, entstehen neue Baby-Sterne. Durch Supernova-Explosionen wurde das interstellare Medium also in bestimmte Bereiche zusammengequetscht, wodurch ein riesiger Leeraum entstanden ist, unsere lokale Blase. 

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Die Forscher konnten anhand der GAIA-Daten aber noch viel mehr Details über die Entstehung der Lokalen Blase zurückrechnen. Sie fanden heraus, dass die Geschichte der Blase vor etwa 14,4 Millionen Jahren begann, zunächst mit einer Periode der Sternentstehung, gefolgt von den Supernovae massereicher, kurzlebiger Sterne. 14,4 Millionen Jahren ist im kosmischen Maßstab gar nichts, quasi nur ein Augenblick. Zum Vergleich: Unsere Galaxis ist wohl schon über 10 Milliarden Jahre alt. Das Team hat errechnet, dass die Blase durch ungefähr 15 Supernova-Explosionen über diesen Zeitraum von 14,4 Millionen Jahren entstanden ist. Und die Blase dehnt sich immer noch nach außen aus, mit einer Geschwindigkeit von etwa 6,7 Kilometern pro Sekunde. 

Catherine Manea | astrobites
Durch Daten des GAIA-Teleskops gelang eine genaue Kartierung der Lokalen Blase

Bleibt noch eine große Frage: Warum ist unser Sonnensystem ausgerechnet im Zentrum der Lokale Blase? Antwort: Das ist ein reiner Zufall! Zu erklären ist das mit der Bewegung unseres Sonnensystems durch die Galaxis. Unser Sonnensystem rast um das Zentrum der Milchstraße mit einer Geschwindigkeit von 900.000 Kilometern pro Stunde. Wir benötigen 225 Millionen Jahre einmal um das Zentrum der Milchstraße herum, das bezeichnet man als ein galaktisches Jahr – und durch eben jene Bewegung ist unser Sonnensystem in die lokale Blase hineingeschlittert. Der Physiker und Astronom João Alves von der Universität Wien beschreibt es so:

“Als die ersten Supernovae, die die lokale Blase erzeugten, ausbrachen, war unsere Sonne weit vom Geschehen entfernt. Aber vor etwa fünf Millionen Jahren führte der Weg der Sonne durch die Galaxie genau in die Blase, und jetzt sitzt die Sonne – nur durch Zufall – fast genau im Zentrum der Blase.” 

João Alves

Überall in der Galaxis befinden sich riesige Löcher, riesige Blasen im interstellaren Medium – eben überall dort, wo es zu vielen Supernova-Explosionen kommt und das interstellare Medium verdrängt wurde. Wenn man sich die Milchstraße also komplett mit Blasen durchlöchert vorstellt, dann erscheint es plötzlich gar nicht mehr so unwahrscheinlich, dass unser Sonnensystem auf seiner galaktischen Wanderung eben in das Zentrum einer solchen Blase hinein getrieben ist. Vielleicht wird es in einigen Millionen Jahren diese Blase verlassen und irgendwann eine neue erreichen. 

Noch mehr über die gigantische kosmische Blase um uns herum erfahrt Ihr in diesem Video:

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SpaceX-Rakete stürzt unkontrolliert auf den Mond!

Eine Rakete befindet sich auf Kollisionskurs mit dem Mond und wird dort einschlagen, es wird der erste unkontrollierte Crash einer Rakete auf dem Mond in der Menschheitsgeschichte sein. 

Was passiert eigentlich mit Raketenteilen, wenn sie ihren Zweck erfüllt haben? Das kommt ganz auf das konkrete Teil an. Die Falcon 9 Raketen von Elon Musks Firma SpaceX sind teilweise wiederverwendbar. Die Erststufe kann nach der Abkopplung der Zweitstufe auf einer schwimmenden Plattform im Ozean oder nach einem Rückflug in der Nähe des Startplatzes landen. Das erste Mal gelang dies am 21. Dezember im Jahre 2015 – ein gigantischer Durchbruch für die Raumfahrt, weil es die Kosten immens reduziert, da nicht für jeden Raketenstart eine neue Erststufe gebaut werden muss. Und besser für die Umwelt ist diese Wiederverwendbarkeit natürlich auch. Aber was geschieht mit der Zweitstufe der Falcon 9? Die kommt nicht zurück und verglüht in der Erdatmosphäre oder bleibt im Erdorbit. Ein besonderes Schicksal erlitt aber die Zweitstufe der Falcon 9, die im Jahre 2015 1,5 Millionen Kilometer zum Lagrange-Punkt L1 flog. Dorthin sollte ein Erdbeobachtungssatellit der US-Wetterbehörde NOAA gebracht werden, um uns vor gefährlichen Sonnenstürmen warnen zu können.

In wenigen Wochen wird eine Falcon-9-Zweitstufe auf dem Mond einschlagen

Eigentlich sollte die Falcon 9 danach zurück in Richtung Erde und in der Atmosphäre verglühen. Allerdings genügte der Treibstoff nicht mehr, um wieder zur Erdatmosphäre zurückzukehren, weswegen die vier Tonnen schwere Raketenstufe jetzt schon seit sieben Jahre verirrt durchs All geistert. Es sah also so aus als würde die Rakete als Stück Weltraumschrott enden und bis in alle Ewigkeit durch die Leere des Kosmos schwirren – aber die Umlaufbahn der Falcon 9 veränderte sich irgendwann so, dass sie auf Kollisionskurs mit dem Mond geriet. Man kann sich das so vorstellen, dass die Rakete zwischen den Gravitationskräften der Erde, der Sonne und des Mondes hin und her geschubst wurde und ihre Bahn sich dadurch in eine sehr chaotische Richtung entwickelt hat. Prof. McDowell vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in den USA beschreibt die Rakete so: 

“Sie ist tot – sie folgt einfach den Gesetzen der Schwerkraft. Sie gehört zu Millionen anderen Weltraumschrottteilen – Maschinen, die nach Abschluss von Missionen im Weltraum zurückgelassen wurden, ohne genügend Energie für die Rückkehr zur Erde zu haben. Im Laufe der Jahrzehnte gab es vielleicht 50 große Objekte, die wir völlig aus den Augen verloren haben.” 

Prof. Jonathan McDowell

Und jetzt gerade rast sie mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Kilometern pro Sekunde auf unseren Mond zu und wird wohl in einigen Wochen dort einschlagen. Im Moment sieht es so aus, als würde der Einschlag am 04. März stattfinden. Und tatsächlich wird dabei wohl ein kleiner Krater auf dem Mond entstehen. Kann man dies von der Erde beobachten? Leider nicht, denn die Raketenstufe prallt höchstwahrscheinlich auf die von der Erde abgewandte Seite des Mondes ein. Und selbst neue wissenschaftliche Erkenntnisse wird es wohl nicht geben, da es sich zwar um den ersten unkontrollierten Zusammenstoß einer Rakete mit dem Mond handelt, aber nicht um die erste Kollision dieser Art überhaupt. Im Jahr 2009 führten Prof. McDowell und andere Astronomen ein Experiment durch, bei dem eine Rakete ähnlicher Größe auf dem Mond einschlug. Das Projekt trug den Namen Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, kurz LCROSS.

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Infrarotkameras und Spektrometer analysierten das durch den Zusammenstoß aufgewirbelte Material, insgesamt fünf Tonnen Mondstaub und Gestein, aus der Südpolregion des Mondes, um herauszufinden, ob und wie viel Wasser dort im Gestein gebunden ist. Das unglaubliche Ergebnis: Allein am Südpol des Mondes lagert eine Wassermenge, die etwa der des Bodensees entspricht. Das Wasser ist aber natürlich gefroren, denn in diese Pol-Region dringt nicht genügend Licht und Wärme. 

Im Rahmen der LCROSS-Mission kam es zu einem kontrollierten Einschlag auf dem Mond

Der Einschlag selbst ist also keine große Sache, aber das dahinterstehende Thema besitzt durchaus einige Relevanz. Denn solche Weltraumschrottkollisionen werden in Zukunft immer häufiger werden. Wir reden jetzt schon von über 8.000 – 10.000 Tonnen Weltraumschrott, der sich im Orbit der Erde befindet.

Es werden noch jede Menge Objekte dazu kommen und das führt unweigerlich zu Kollisionen. Erst vor kurzem kam es wohl fast zu einem Zusammenstoß zwischen der chinesischen Raumstation Tiangong und einigen Satelliten von Elon Musks Firma SpaceX. Ein Zusammenstoß hätte nach der Einschätzung renommierter Astrophysiker die Tiangong völlig zerstört und alle Besatzungsmitglieder getötet. Dass jetzt eine SpaceX-Rakete ungeplant auf dem Mond einschlagen wird, sollte uns also zumindest eine Warnung sein. 


Noch mehr Informationen zu dem Einschlag der Falcon 9 auf dem Mond gibt es in diesem Video:

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