James Webb: Unglaubliche Fotos des Jupiters

James Webb Teleskop und der Jupiter

Der Jupiter ist der Gigant unter den Planeten des Sonnensystems. Und dank James Webb sehen wir ihn nun wie noch nie zuvor. Das neue Foto vom Jupiter wird euch aus den Socken hauen!

Sicherlich habt Ihr schon oft beeindruckende Aufnahmen des Gasriesen Jupiter gesehen. Eins der ersten wirklich hochaufgelösten und detailreichen Bilder des Jupiters lieferte uns die Raumsonde Voyager 1 im Jahre 1979. 

Voyager-Aufnahme vom Jupiter

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Jupiter: Von Voyager bis Juno

Aus den Bildern konnten die Wissenschaftler sogar ein Video des Anflugs von Voyager 1 auf den Jupiter erstellen. Es muss ein unglaubliches Gefühl gewesen sein, durch die Voyager Sonden erstmalig in diese fremde und ferne Welt der Gasplaneten einzutauchen und das erste Mal in der Menschheitsgeschichte überhaupt diese Planeten in diesem Detail sehen zu können.

Seitdem hat sich natürlich viel in der Jupiterforschung getan. Der Höhepunkt war die Mission der Raumsonde Juno, deren einziger Zweck es ist, den Jupiter und seine Monde genauer zu erforschen. Seit dem Jahre 2016 befindet sie sich in einem Orbit um den Jupiter und die Mission geht noch bis mindestens 2025. In all diesen Jahren hat sie beeindruckende Aufnahmen des Gasriesen und seiner Monde erstellt, wie beispielsweise diese unwirklich erscheinende Aufnahme von Jupiters Südpol. 

Tolle Jupiter-Aufnahme der Juno-Sonde

Einmalige Jupiterfotos von James Webb

Und nun haben wir wieder einen technischen Sprung nach vorne gemacht und sehen den Jupiter in einem ganz neuen Licht. Das James-Webb-Teleskop hat sich den Gasriesen mal genauer angeschaut und diese Aufnahme hier gemacht. 

Wunderschöne Aufnahme des Jupiters

Das Wichtigste an dem Bild ist natürlich: Es ist unfassbar schön. Wenn man es sich dann genauer ansieht, erkennt man viele Details, die es noch unglaublicher machen. Zunächst mal fällt auf, dass wir die Gasschichten und Stürme des Jupiters sehr deutlich und kontrastreich sehen. Wie wir schon im Anflug der Voyager Sonden festgestellt haben, besteht die Oberfläche des Jupiters aus rotierenden Gasbändern. Im Prinzip ist der gesamte Jupiter ein einziger gigantomanischer Sturm. 

Doch zwischen den Gasbändern bilden sich manchmal noch Einzelstürme aus, wie beispielsweise der große rote Fleck, der größte Sturm des Jupiters, der zwar in den letzten Jahren geschrumpft ist – aber wie wir auf der James-Webb-Aufnahme sehen, besitzt er immer noch eine ziemlich stattliche Größe. Er erscheint hier besonders hell, da James Webb im Infrarotbereich arbeitet und die dichten, hohen Wolken dieses gigantischen Wirbelsturms besonders viel Strahlung zurückwerfen. Heidi Hammel von der Association of Universities for Research in Astronomy sagt: “Die Helligkeit kennzeichnet zudem die große Höhe dieser Wolken: Ähnlich wie die äquatorialen Bereiche des Planeten hat auch der Große Rote Fleck in großer Höhe liegende Wolkenschleier.”

Stürme auf dem Jupiter; Galaxien im Hintergrund

Aber auch all diese anderen kleinen Flecken sind Stürme, die im Gegensatz zum großen roten Fleck klein erscheinen, aber dennoch jeden Sturm auf unserer Erde locker in den Schatten stellen würden. 

Polarlichter auf dem Jupiter

Wir sehen noch mehr auf dieser James-Webb-Aufnahme. Der vielleicht beeindruckendste Aspekt ist das hier: Wunderschöne Polarlichter am Nord- und Südpol des Jupiters. Polarlichter sind kein rein irdisches Phänomen. Sie entstehen, wenn der energiegeladene Sonnenwind auf das Magnetfeld eines Planeten trifft und von diesen Magnetlinien zu den planetaren Polen transportiert wird. Dort kollidiert der Sonnenwind mit Molekülen der Atmosphäre und ionisiert sie, sie beginnen dann zu leuchten. 

Da der Jupiter ein Gasplanet ist, gibt es viel mehr Material, das ionisiert werden kann – dementsprechend haben wir massive Polarlichter, die wir auf dieser James-Webb-Aufnahme eindrucksvoll sehen können. Natürlich ist die molekulare Zusammensetzung der Gasschichten des Jupiters ganz anders als die der oberen Atmosphärenschichten der Erde, so dass die Polarlichter im optischen Bereich meistens andere Farben haben, wie wir auf dieser Aufnahme des Hubble-Teleskops sehen. Denn je nachdem, welche Gase mit dem Sonnenwind interagieren, entstehen andere Farben. Auf dem James-Webb-Bild ist das aber nicht relevant, da wir ja ohnehin nur den Infrarot-Bereich und nicht den optischen Bereich sehen, den unsere Augen normalerweise wahrnehmen können. 

Die Ringe des Jupiters

Wenn wir unseren Blick mal etwas neben den Jupiter richten, sehen wir auf dieser Wahnsinnsaufnahme aber noch mehr. Das hier ist das unscheinbare Ringsystem des Jupiters. 

Die Ringe des Jupiters

Viele Leute wissen gar nicht, dass auch der Jupiter Ringe besitzt, weil natürlich der Saturn mit seinem mächtigen Ringsystem den anderen meistens die Show stiehlt. Jupiters Ringe sind eine Million Mal lichtschwächer als der Planet selbst und daher auf normalen Teleskopaufnahmen meist nicht zu sehen. Doch die revolutionäre Sensitivität von James Webb ermöglicht es, sie so deutlich sichtbar zu machen. Neben und zwischen diesen Ringen verbergen sich wie auch beim Saturn jede Menge Monde. Man kennt schon 80 Monde des Jupiters, es gibt aber mit Sicherheit noch viel mehr, die wir noch nicht entdeckt haben. Und auf dem James-Webb-Bild sehen wir einige dieser jovianischen Trabanten, etwa Amalthea und Adrastea. Es handelt sich um zwei sehr kleine Monde des Jupiters. Böse Zungen würden sie als kleine Steinchen bezeichnen, aber auf dieser Aufnahme haben sie einen strahlenden Auftritt. 

Die Monde des Jupiters und die Polarlichter

Und es gibt noch einen unglaublichen Aspekt auf dem Bild: Wir sehen im Hintergrund sogar ferne Galaxien. Sterneninseln gefüllt mit Milliarden Sternen außerhalb unserer Milchstraße. Dass das James-Webb-Teleskop solche Deep-Space-Objekte gemeinsam mit einem nahen Planeten im Vordergrund auf einem Bild abbilden kann, ist unfassbar. Überhaupt übersteigt diese Aufnahme die Erwartung der meisten Planetenforscher um ein Vielfaches. Denn James Webb ist nicht primär auf die Erforschung der Planeten unseres Sonnensystems ausgelegt, sondern eben auf den Deep-Space-Bereich, ferne Exoplaneten, Galaxien, die Zeit nach dem Urknall und so weiter. Diese Aufnahme des Jupiters beweist, dass wir uns von James Webb einige revolutionäre Erkenntnisse über unser Sonnensystem erhoffen können. Die Astronomin Imke de Pater, die die Beobachtungen des Jupiters mit dem Webb-Teleskop geleitet hat, sagt: “Um ehrlich zu sein, hätten wir nicht erwartet, dass die Aufnahmen so gut sein würden. Es ist wirklich bemerkenswert, dass wir Details auf dem Jupiter erkennen können, aber auch seine Ringe, winzigen Trabanten und sogar Galaxien – alles in einer Aufnahme.”

Plüsch Saturn

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Wie James Webb Fotos macht

Interessanter Fakt noch am Rande: Man stellt sich das meistens so vor, dass James Webb ein Objekt anvisieren würde und dann ein tolles Bild einfach zurückschickt, die Astronomen drucken es, pinnen es an den Kühlschrank und alle freuen sich. So einfach funktioniert das aber gar nicht. In Wahrheit sendet James Webb seine Aufnahmen als riesige Datenpakete von Zahlen und Helligkeitswerten. Diese Datensuppe muss dann von fleißigen Wissenschaftlern mithilfe spezieller Software in Bilder umgerechnet werden und ins sichtbare Farbspektrum übertragen werden. Hinter einem solchen Bild, wie wir es nun sehen, steckt immens viel Arbeit. Aber das ist es definitiv wert, denn um das noch mal zu rekapitulieren: Auf dieser einen Aufnahme des Jupiters konnten wir in ganz neuem Licht die heftigen Stürme, Polarlichter, das Ringsystem, Monde und sogar ferne Galaxien sehen.

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Von-Neumann-Sonden: Ist die Galaxis in Gefahr?

Darstellung einer Von-Neumann-Sonde vor einer Galaxie

Werden Aliens die Galaxis durch eine virusartige Raumsonde zerstören, die sich selbst vermehren kann? Was völlig verrückt klingt, ist tatsächlich möglich: mit der Idee der Von-Neumann-Sonde. 

Wer an interstellare Raumschiffe und das Erforschen fremder Sternsysteme denkt, stellt sich gewiss Captain Kirk vor, wie er mit der Enterprise zum Warpspeed ansetzt. Vermutlich werden auch wir bald fremde Sternsysteme erforschen können. Nicht so, wie in Star Trek. Die Raumsonden, die wir in den Kosmos schicken werden, könnten winzig sein. Kleine Nanoroboter, die sich selbst replizieren können – sogenannte Von-Neumann-Sonden.

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Die grundsätzliche Idee der Sonde geht auf den ungarisch-amerikanischen Mathematiker John von Neumann zurück, der 1953 die Theorie einer sich selbst replizierenden Maschine entwickelte. Er selbst hatte allerdings noch nicht die Idee, dass die Anwendung einer solchen Von-Neumann-Maschine vor allem in der Weltraumforschung liegen könnte. 

Erfinder der Sonde: John von Neumann

Was ist eine Von-Neumann-Sonde genau? 

Im Prinzip handelt es sich um eine Raumsonde, die ohne Eingriff eines Menschen eine exakte Kopie ihrer selbst herstellen kann, die dann wiederum in der Lage ist, sich exakt zu kopieren. Man könnte statt kopieren auch reproduzieren sagen, denn es handelt sich de facto um einen Maschinen-Einzeller. Dazu ein konkretes Szenario: Die Menschheit schickt hunderte Von-Neumann-Sonden zu den nahegelegenen Sternsystemen. Diese Sonden landen auf den dortigen Exoplaneten und könnten sich durch Verwendung dort vorhandener Ressourcen replizieren. Sie bauen sich also kurzzeitig als eine Art Mini-Fabrik auf und erschaffen einen Klon. Nachdem dieser Prozess abgeschlossen ist, reisen beide Sonden weiter. 

Wenn 100 Von-Neumann-Sonden der ersten Generation sich reproduzieren und dann die doppelte Anzahl zu den nächsten Exoplaneten weiter fliegt und wieder Klone erschafft, wie viele Von-Neumann-Sonden haben wir dann nach zehn Reproduktionsprozessen? Unfassbar viele! Es würde sich hier um ein wahres exponentielles Wachstum handeln. Diese Sonden befallen wie Viren Exoplaneten, beuten ihre Ressourcen aus, reproduzieren sich und befallen noch mehr Exoplaneten. Die Von-Neumann-Sonden würden eine gute Lösung für das Problem darstellen, dass unsere Galaxis gigantisch groß ist und die Anzahl der Exoplaneten unsere kühnsten Träume übersteigt. Durch die Selbstreplikation der Sonden könnten wir große Teile der Milchstraße erforschen, die wir auf klassischem Wege alleine zeitlich niemals erreichen könnten. 

Wie ein Virus könnten die Von-Neumann-Sonden andere Welten befallen

Von-Neumann-Sonden: Können wir sie bauen?

Und wie müsste eine solche Sonde aussehen? Um ressourcensparend zu sein, sollte sie sehr klein sein, eine Art Nanoroboter, vielleicht wirklich nur so groß wie eine Stecknadel. Eine solche minimale Größe würde es erlauben, die Von-Neumann-Sonden auf fast Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, etwa mit Super-Lasern. Noch sind wir nicht so weit, solche Maschinen zu bauen, es bedarf da noch einiger Forschung in der Nanorobotik. 

Aber so unglaublich wie es klingt, ist es auch wieder nicht. Es gibt bereits Pläne, Miniatur-Sonden auf einen Teil der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen und nach Proxima Centauri zu schicken. Stephen Hawking war zu seinen Lebzeiten an der Planung des Projekts Breakthrough Starshot beteiligt, das genau dies vorhat. Mit etwas Zukunftsoptimismus lässt sich durchaus die Position vertreten, dass wir irgendwann in der Lage sein werden, Von-Neumann-Sonden zu bauen. Und das führt uns zum beunruhigenden Aspekt der ganzen Sache: Aliens.

Könnte so eine Von-Neumann-Sonde aussehen?

Fermi-Paradoxon und Von-Neumann-Sonden

Die Von-Neumann-Sonden sind untrennbar mit dem Fermi-Paradoxon verbunden, also der paradoxen Situation, dass es angesichts der schieren Masse an Himmelskörpern in der Milchstraße und dem Alter unserer Galaxis eigentlich raumfahrende Alien-Zivilisationen geben müsste, wir aber von denen noch nie irgendetwas mitbekommen haben. Das ist irgendwie paradox. Wie kommen da jetzt die Von-Neumann-Sonden ins Spiel? Wenn es intelligenten Alien-Zivilisationen gelungen wäre, interstellar zu reisen und mehrere Planeten zu besiedeln, dann vermutlich nur, indem sie eine Von-Neumann-Technik eingesetzt hätten. Denn das ist einfach der naheliegendste Weg, um große Teile der Galaxis schnell zu erreichen und auszukundschaften. 

Meteorit

Ein Meteorit fürs Wohnzimmer

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Da aber die Reproduktion der Von-Neumann-Sonden exponentiell ist, spräche einiges dafür, dass sie dann schon in unserem Teil der Galaxis angekommen wären. Nur: eine solche Von-Neumann-Sonde hat natürlich noch niemand gesehen. Das Fehlen dieser Sonden könnte bedeuten, dass es in der Milchstraße keine interstellar reisenden Aliens gibt. Es gibt aber auch einige andere Erklärungen: Zunächst könnten auch in unserem Sonnensystem bereits außerirdische Von-Neumann-Sonden unterwegs sein – da sie aber so unscheinbar sind, wissen wir davon nichts. Vielleicht reproduzieren sich gerade jetzt auf dem Mars, auf dem Saturnmond Enceladus oder auf dem Pluto Alien-Sonden. Keinesfalls unmöglich. Das wäre auch eine sehr passende Antwort darauf, weshalb wir in unserer galaktischen Nachbarschaft noch keine Aliens gefunden haben. Deren Planeten wurden bereits von der Von-Neumann-Armee zerstört. 

Der Graue Schleim: Gray Goom

Oder eine andere Annahme: Es existieren außerirdische Zivilisationen, aber sie sehen vom Bau von Von-Neumann-Sonden ab, da sie ein fundamentales Problem erkannt haben, dass damit einhergeht: Sobald Von-Neumann-Sonden losgeschickt wurden und sich unkontrolliert reproduzieren, setzt ein exponentieller Prozess ein, der über kurz oder lang alle Ressourcen der Galaxis vernichten würde. Denn es entstehen immer mehr Sonden, die immer mehr Himmelskörper befallen, um aus immer mehr Ressourcen immer mehr neue Sonden zu klonen. Bei diesem exponentiellen Wachstum würde es nicht lange dauern, bis die gesamte Galaxis befallen wäre. Denkt an unsere exponentielle Rechnung vom Anfang: Hundert Sonden werden zu zweihundert Sonden, zweihundert Sonden zu vierhundert und so weiter. Selbst wenn man davon ausgeht, dass die Sonden nur alle hundert Jahre neue Planeten erreichen würden, hätten wir in kosmisch gesehen sehr kurzen Zeitabständen eine Neumann-Pandemie von wirklich galaktischem Ausmaße. Die Verwendung von Von-Neumann-Sonden könnte also unsere gesamte Galaxis zerstören – unglaublich, aber wahr. 

Unsere Erde – befallen vom Grauen Schleim oder auch Gray Goo

Wenn es intelligente Alien-Zivilisationen da draußen gibt, dann können wir nur hoffen, dass sie das auch erkennen und von der Verwendung dieser Technologie absehen. Und wenn wir Menschen irgendwann in der Zukunft technologisch so weit fortgeschritten sein sollten, sollten auch wir das im Hinterkopf behalten. Die Idee, dass eine sich selbst reproduzierende Maschine zur Apokalypse führen könnte, bezeichnet man übrigens als Graue Schmiere oder auf Englisch Gray Goo. Nanotechnologie-Vordenker Eric Drexler erwähnte diesen Begriff erstmals in seinem 1986 erschienenen Buch Engines of Creation. Er beschrieb darin das Szenario, das eine sich selbst replizierende Nanotechnologie irgendwann alle Ressourcen der Erde aufbrauchen könnte. Die Masse an einzelnen Nanorobotern wäre irgendwann so gigantisch, dass sie einfach einen riesigen grauen Schleim bilden, der nach und nach die Erde umschließt. Eric Drexler ordnet es ein: “Man stelle sich einen Replikator vor, der Kopien von sich selbst erstellt. Der erste Replikator erstellt eine Kopie in 1000 Sekunden, die zwei Replikatoren erstellen dann zwei weitere in den nächsten 1000 Sekunden, die vier erstellen vier weitere, und die acht erstellen wieder acht Replikatoren. Nach zehn Stunden gibt es nicht 36 neue Replikatoren, sondern über 68 Milliarden. In weniger als einem Tag würden sie 1 Tonne wiegen; in weniger als zwei Tagen wäre die Masse größer als die der Erde; und 4 Stunden darauf hätten die Replikatoren eine Masse größer der der Sonne und aller Planeten gemeinsam.”

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Dem Jupiter so nah: Mehr Fotos von James Webb

Jupiter auf einem Foto hinter dem James-Webb-Teleskop

Wer das letzte Mal schon von den James Webb Fotos begeistert war, darf sich freuen: Es gibt noch mehr geheime Bilder, die jetzt erst veröffentlicht wurden. Und die sind wirklich unglaublich und zeigen etwas Spannendes in unserem Sonnensystem. 

Letzte Woche haben wir Historisches erlebt und die ersten offiziellen Bilder des James-Webb-Teleskop gesehen: 

  • der Galaxienhaufen SMACS0723 
  • die unfassbar schönen kosmischen Klippen im Carina-Nebel, in denen neue Sterne geboren werden
  • die interagierenden Galaxien von Stephans Quintett mit ihren ineinander fließenden Wasserstoffströmen
  • der südliche Ringnebel, ein klassischer planetarischer Nebel, also der Überrest eines sterbenden Sterns
  • die Analyse der Atmosphäre des Exoplaneten WASP-96b, die verdunstetes Wasser auf diesem Exo-Jupiter gezeigt hat. 

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Aber wie nun herauskam, gibt es noch mehr Fotos – Bilder, die ebenso spektakulär waren, es aber aus verschiedenen Gründen nicht in die finale Auswahl der Erstveröffentlichungen geschafft haben. Die Bilder waren enthalten in einem Bericht der NASA, der auf den ersten Blick sehr behördenmäßig aussieht. Aber einige Leute haben da mal reingeschaut und diese Bilder entdeckt. 

Dem Jupiter so nah: Neue James-Webb-Aufnahmen vom Jupiter

Das erste Bild zeigt den größten Planeten unseres Sonnensystems, den Jupiter. Schaut euch das mal an. Was für eine unfassbare Infrarot-Aufnahme des Gasriesen. 

Foto von James Webb: Der Jupiter

Die Aufnahme wurde mit der Nahinfrarotkamera des James-Webb-Teleskop, der sogenannten NIRCam durchgeführt. Die Kamera verwendet einen 2,12-Mikrometer-Filter, um in die mächtigen Wolkenschicht des Jupiters zu blicken. Zur Erinnerung: Der Jupiter ist ein Gasplanet, das heißt, er besteht abgesehen von einem potentiell existierenden festen Kern aus gigantischen Gasstürmen, die über seine Oberfläche wirbeln. Diese Stürme ordnen sich in rotierenden Gasbändern an. Die Infrarot-Technik von James Webb ermöglicht uns, unter die oberen Gasschichten zu blicken.

Der größte Sturm des Jupiters, der Große Rote Fleck, ist auf der Aufnahme ein heller weißer Fleck, ebenso wie die Regionen um den Äquator und die Pole. In den dunkleren Bereichen der Jupiteratmosphäre sind zarte weiße Wirbel zu erkennen. Und, was besonders spannend ist: Auf dem Bild ist auch der Jupitermond Europa zu sehen, der im infraroten Bereich unglaublich hell leuchtet und dessen Schatten deutlich links vom Großen Roten Fleck zu sehen ist. Bryan Holler, ein Wissenschaftler am Space Telescope Science Institute in Baltimore, sagt zu dem Bild: „Zusammen mit den Tiefenfeldbildern, die neulich veröffentlicht wurden, zeigen diese Bilder von Jupiter die ganze Bandbreite dessen, was Webb beobachten kann, von den schwächsten, am weitesten entfernten Galaxien bis hin zu Planeten in unserem eigenen kosmischen Hinterhof, die man mit bloßem Auge von seinem eigenen Hinterhof aus sehen kann.” 

Dass das James-Webb-Teleskop auch Objekte in unserem Sonnensystem so gut beobachten kann, ist etwas, das viele gar nicht auf dem Schirm haben, da der Fokus natürlich auf sehr weit entfernten Objekten und der Zeit kurz nach dem Urknall liegt. Man könnte glatt ganz aufgeregt werden, wenn man sich ausmalt, was wir mit James Webb in unserem Sonnensystem entdecken werden. Sicher ist, dass uns einige revolutionäre Erkenntnisse vor allem über die Gasplaneten und ihre Monde bevorstehen. 

Auf der ursprünglichen Version des Bildes waren sogar noch viel mehr Jupitermonde zu sehen, die dann aber in der Bearbeitung verloren gingen. Auf dieser Aufnahme, für die ein Filter verwendet wurde, der langwelligere Strahlung sichtbar macht, können wir noch weitere Monde erahnen. Über Europa sehen wir den Mond Thebe und rechts neben dem Jupiter den kleinen Mond Metis. Stefanie Milam, eine Planetenforscherin am Goddard Space Flight Center der NASA sagt: „Ich konnte nicht glauben, dass wir alles so deutlich sehen konnten und wie hell sie waren. Es ist wirklich aufregend, an die Möglichkeiten zu denken, die wir haben, um diese Art von Objekten in unserem Sonnensystem zu beobachten.”

James Webb mit Filter: Der Jupiter und der Mond Thebe

Foto eines Asteroiden von James Webb

Und es gibt noch ein weiteres James-Webb-Bild, das letzte Woche nicht gezeigt wurde.. Deutlich zu erkennen ist ein sich vor dem Sternenhintergrund bewegendes Objekt. Was könnte das sein, das James Webb da mit dieser rasenden Geschwindigkeit aufgenommen hat?

Aufnahme von James Webb: Ein Asteroid

Wir sehen hier den Asteroiden Tenzing – benannt nach Tenzing Norgay, der zusammen mit dem neuseeländischen Forscher Edmund Hillary als Erster den Gipfel des Mount Everest erreichte. Dieser Asteroid befindet sich im Asteroidengürtel zwischen dem Mars und dem Jupiter und besitzt einen Durchmesser von etwa viereinhalb Kilometern. Tenzing ist an sich kein allzu besonderer Asteroid, aber die Tatsache, dass das James-Webb-Teleskop ihn überhaupt aufnehmen konnte, ist unglaublich. Das Teleskop ist eigentlich so konzipiert, dass es Objekte mit der Geschwindigkeit eines Mars verfolgen kann. In der Inbetriebnahmephase hat das Team jedoch herausgefunden, dass James Webb auch dann noch Daten erhalten kann, wenn sich ein Objekt mit 67 Millibogensekunden pro Sekunde bewegt. Das entspricht mehr als der doppelten Geschwindigkeit, die man für möglich gehalten hat. 

Meteorit

Flog wie der Asteroid Tenzing durch’s All: der Meteorit

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Diese Aufnahme vom Asteroiden Tenzing zeigt, dass das James-Webb-Teleskop so derart gut ist, dass es selbst die Erwartungen der Wissenschaftler übersteigt, die das Ding gebaut haben. In dem Bericht der NASA heißt es: “Das James-Webb-Teleskop ist voll und ganz in der Lage, die Entdeckungen zu machen, für die es gebaut wurde. James Webb sollte grundlegende Durchbrüche in unserem Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Galaxien, Sternen und Planetensystemen ermöglichen. Wir wissen jetzt mit Sicherheit, dass es das tun wird.”

Es sieht also ganz so aus, als könnten wir uns in den nächsten Monaten und Jahren auf spektakuläre Bilder und Durchbrüche in der Weltraumforschung im Wochentakt freuen. Und das werden nicht nur Durchbrüche zu fernen Exoplaneten und den ältesten Galaxien des Kosmos, die kurz nach dem Urknall entstanden sind, sein, sondern auch zu Planeten, Monden und Asteroiden in unserem Sonnensystem. Vielleicht wird uns das James-Webb-Teleskop sogar helfen, den ominösen Planet Neun zu finden, der sich der Theorie irgendwo im geheimnisvollen Bereich hinter dem Pluto befindet. Es bleibt spannend. 

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Animation des Sonnensystems: So schnell dreht sich der Jupiter!

Sonnensystem

Mit dieser Animation des Sonnensystems werdet ihr euch winzig fühlen! 

Unser Sonnensystem ist nur eines von mehreren 100 Milliarden Systemen innerhalb unserer Galaxis, der Milchstraße. Und unsere Sonne ist ein absolut durchschnittlicher Stern. Da draußen in den Weiten des Kosmos existieren Sterne, die über 1.000 mal größer als unsere Sonne sind. Und obwohl selbst unser Sonnensystem insgesamt nur ein winziger Teil des Universums ist, sind schon die Maßstäbe innerhalb unseres Systems für uns Menschen absolut unvorstellbar. 

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Niemand zeigt uns unsere eigene Winzigkeit besser als der Planetenforscher James O’Donoghue. Er erschafft regelmäßig beeindruckende Animationen des Sonnensystems. Astro-Tim hat James O’Donoghue dann bei Twitter gefragt, ob er seine Animationen auf dem Blog zeigen darf und er hat innerhalb weniger Minuten zugestimmt.

Faszinierende Animation unseres Sonnensystems

Beeindruckend, oder? Und zudem sehr interessant, auch mal die Drehrichtung der Planeten in so einer Animation in korrekter Weise zu sehen. Denn in dem Video sind nicht nur die Größen maßstabsgetreu, sondern auch die Drehungen und Neigungen der Planeten. Besonders interessant ist der Uranus. In dem Video sehen wir, dass er komplett geneigt ist. Man könnte sagen, er ist umgefallen und dreht sich daher nicht horizontal sondern vertikal. Er rollt permanent voran auf seiner Bahn um die Sonne. Weshalb das so ist, ist nicht gänzlich geklärt. Man vermutet, dass er einen heftigen Crash in der Frühphase des Sonnensystems erlebt hat mit einem nun nicht mehr existierenden Planeten, der wohl doppelt so groß wie die Erde gewesen sein muss.

Wie schnell dreht sich der Jupiter?

Ein weiteres Detail in der Animation ist die Rotationsgeschwindigkeit des Jupiters. Zur Erinnerung: Der Jupiter wiegt doppelt so viel wie alle anderen Planeten des Sonnensystems zusammen. Man würde nicht direkt auf die Idee kommen, dass er so geschwind unterwegs ist. Tatsächlich dauert ein Tag auf dem Jupiter nur neun Stunden und 56 Minuten. Der große, schwere Jupiter dreht sich also wesentlich schneller um sich selbst als unsere Erde. 

Plüsch Saturn

Hol dir Saturn nach Hause!

Um endlich mal den Saturn zu knuddeln, musst du gar nicht weit durch das Sonnensystem reisen. Hol ihn dir einfach als Plüsch-Saturn nach Hause!

Und vielleicht ist euch auch aufgefallen, dass wir bei der Venus fast gar keine Bewegung erkennen können. Bei der Venus ist das mit Tages- und Jahreslänge nämlich richtig bizarr: Ein Venustag dauert länger als ein Venusjahr. Sie braucht länger für eine Umdrehung um sich selbst als für eine Umdrehung um die Sonne. Ein Tag auf der Venus erstreckt sich sage und schreibe über 243 Erdentage. Also wenn ihr auf der Venus einen tollen Bürojob ergattert, dann dauert euer Arbeitstag 243 Mal länger als auf der Erde. Außerdem ist es sehr heiß und es regnet Säure. 

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

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Mit Grönlands Geologie die Jupitermonde erkunden

Entdeckung unter Grönland

Was hat eine Entdeckung unter dem grönländischen Eis mit außerirdischem Leben auf den Jupitermonden zu tun? Jede Menge und in diesem Beitrag gehen wir der Sache auf den Grund.

Reisen wir zurück ins Jahr 1979. Die Sonde Voyager 1 erreichte den Jupiter und untersuchte den Gasplaneten und seine Monde. Eine der wichtigsten Erkenntnisse betraf den Mond Europa. Am 5. März 1979 näherte sich Voyager 1 dem Mond auf 932.000 Kilometer. Im April 1979 folgte dann Voyager 2 und näherte sich ebenfalls dem Mond. Durch die Daten der beiden Sonden fand man heraus: Auf dem Mond Europa gibt es einen unterirdischen Ozean. Eine absolute Sensation, denn Ozeane aus flüssigem Wasser außerhalb der Erde auf fremden Himmelskörpern galten damals noch als Science Fiction. 

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Was sind Schwarze Raucher?

Seitdem wird munter darüber spekuliert, ob es in diesem Europa-Ozean nicht außerirdisches Leben geben könnte. Viele Forscher glauben, dass das Leben auf der Erde in Tiefseevulkanen entstanden ist, in sogenannten Schwarzen Rauchern. Hier könnten die ersten anorganischen Stoffe den Sprung zu primitiven Lebensformen gemacht haben – und wenn es auf Europa einen unterirdischen Ozean und mit den Gezeitenkräften des Jupiters auch eine kräftige Energiequelle gibt, sind die Voraussetzungen für die Entstehung von Leben so gut wie auf der Erde. 

Doch bevor die Alien-Euphorie jetzt zu groß wird: Die Eiskruste von Europa, also die dicke Schicht aus Eis, die über dem Ozean liegt, ist sehr massiv und erstreckt sich über 20 bis 30 Kilometer. Selbst wenn wir es schaffen würden, auf Europa zu landen und ein Loch zu bohren, wäre es nach dem aktuellen Stand der Wissenschaft unmöglich, diese Eisdicke zu überwinden. Zum Vergleich: Das tiefste Loch, das jemals auf der Erde gebohrt wurde, war die Kola-Bohrung in der Sowjetunion. Und da schaffte man es “nur” auf knapp 12,2 Kilometer. Die Bohrung auf einem fremden Himmelskörper wäre wesentlich anspruchsvoller als auf der Erde. 

Darstellung der Eisschicht auf dem Mond Europa

Warum die Doppelkämme in Grönland so interessant sind

Kann es aber wirklich sein, dass in dem Europa-Ozean außerirdisches Leben herumpaddelt, wir es aber niemals zu Gesicht bekommen werden, weil die Eiskruste zu dick ist? Müssen wir uns unsere Träume von der Entdeckung von außerirdischem Leben abschminken? Vielleicht nicht. Denn eine Entdeckung eine Grönland ändert alles. Reisen wir mal zurück vom weit entfernten Mond Europa ins irdische Grönland. 

Meteorit

Hier bekommt ihr euren eigenen Meteoriten

Bruchstück eines großen Eisenmeteoriten aus Campo del Cielo in Argentinien. Mitgeliefert wird ein Echtheitszertifikat. Verschiedene Größen verfügbar. 

Im Nordwesten Grönlands gibt es eine interessante Doppelkamm-Formation, Bergkämme, die sich über viele Kilometer erstrecken und durch flache Täler getrennt sind. Ein Team der Universität Stanford untersuchte die grönländischen Doppelkämme und erkundete den Bereich unter der Erdoberfläche mit Hilfe von Radartechnologie. Sie fanden heraus, wie diese Doppelkämme entstanden sind. Sie vermuten, dass Schmelzwasser an der Oberfläche Grönlands in einen Hohlraum innerhalb des dicken Eisschildes abfloss und dann dort wieder gefror. Solche Hohlräume gibt es überall im grönländischen Eis, da es immer wieder Stellen mit porösem Eis gibt. Diese Stellen kollabieren und hinterlassen einen leeren Raum. Wenn dann Schmelzwasser in einen solchen Hohlraum fließt und dort wieder gefriert, dann dehnt es sich aus. Das passiert mit Wasser, wenn es gefriert, denn die Moleküle im Eiskristall beanspruchen mehr Raum als im flüssigen Wasser. Deswegen kann auch gefrorenes Wasser, also Eis, auf flüssigem Wasser schwimmen, weil die Dichte niedriger ist. Und die Ausdehnung beim Gefrieren in den Hohlräumen bedeutet, dass das nun gefrorene Wasser unter extremem Druck die darüber liegenden Eis- und Erdschichten nach oben drückt – an der Oberfläche entstehen dann diese Kammstrukturen. Und genau solche Kammstrukturen gibt es auch auf dem Mond Europa.

Doppelkämme in Grönland

Auf Europa: Hohlräume mit flüssigem Wasser

Der gesamte Jupitermond Europa ist überzogen mit Kammstrukturen, also mit diesen eisigen Berg- und Tallandschaften. Erkenntnisse über ähnliche Strukturen auf der Erde liefern uns gleichzeitig Indizien über die Verhältnisse auf Europa. Und diese Entdeckung könnte bedeuten, dass es auf Europa auch solche Wassertaschen gibt, also Hohlräume voller noch flüssigem oder gerade erst gefrorenem Wasser. Und dann müssten wir uns nicht 30 Kilometer in die Tiefe bohren, sondern könnten direkt unter der Oberfläche Wasser finden. 

Ein paar Unterschiede gibt es aber doch, denn auf Europa gibt es kein Schmelzwasser, das abfließen könnte, da die Oberfläche sehr kalt ist. Aber das Wasser könnte von unten in die Hohlräume gepresst werden, ein bisschen wie bei einer Bialetti-Kanne. Die Analogie passt gut, denn auf Europa gibt es ein komplexes Eisvulkan-System. Das Wasser aus dem flüssigen Ozean könnte tatsächlich in die Hohlräume geschossen werden. Und dieses Wasser wäre ein interessantes Forschungsobjekt. Hauptautor der Studie der Stanford University Dr. Dustin Schroeder sagt: “Flüssiges Wasser in geringer Tiefe ist räumlich und zeitlich in der Eishülle Europas allgegenwärtig. Es ist näher an der Oberfläche, wo man interessante Chemikalien aus dem Weltraum, von anderen Monden und den Vulkanen von Io erhält.”

Mission Europa-Clipper der NASA

Wenn wir es schaffen würden, eine Raumsonde auf Europa landen zu lassen, die sich nur ein wenig in das Eisschild in der Kammregion buddeln könnte, könnten wir unglaubliche Dinge entdecken, vielleicht sogar Spuren von außerirdischem Leben. Allerdings liegen Europa-Landungen, geschweige denn Bohrungen, leider noch in weiter Ferne, aber die Mission Europa-Clipper der NASA soll im Jahr 2024 mit einem eisdurchdringenden Radar starten. Jetzt wissen die Betreiber genau, nach was sie Ausschau halten müssen, um herauszufinden, ob der Grönland-Mechanismus die Erhebungen auf Europa erklärt. Wenn sich das bewahrheitet, dann werden die Bemühungen um eine Landung auf Europa sicherlich so richtig an Fahrt aufnehmen. 

Foto des Jupitermonds Europa

Übrigens war das Forscherteam in Grönland gar nicht auf der Suche nach Strukturen, die denen auf Europa ähneln. Das war reiner Zufall und durch die Präsentation von anderen akademischen Kollegen über die Kammstrukturen auf Europa kam ihnen dann der Einfall, dass es hier Ähnlichkeiten geben könnte. Dr. Dustin Schroeder sagt: “Wir haben an etwas völlig anderem gearbeitet, das mit dem Klimawandel und seinen Auswirkungen auf die Oberfläche Grönlands zu tun hat, als wir zufällig diese winzigen Doppelkämme auf Europa sahen.” Ein schönes Beispiel dafür, wie oft Zufälle und glückliche Umstände die Wissenschaft weiter bringen.

Ihr wollt mehr über die Entdeckung in Grönland erfahren? Dann schaut euch das neue Video von Astro-Tim an:

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Toter Klon der Sonne entdeckt

Wissenschaftlern ist nun der Blick in unsere eigene tödliche Zukunft gelungen, in dem sie eine Art Zwilling der Sonne entdeckt haben. 

Wie wird unser Sonnensystem sterben? Vermutlich in 4 bis 5 Milliarden Jahren. Und was dann passiert, gilt mittlerweile als relativ sicher: Unsere Sonne wird sich zu einem Roten Riesenstern aufblähen und dabei so groß werden, dass sie wohl mindestens den Merkur und die Venus verschluckt und die Erde komplett verbrennen wird. Wenn dieser Wachstumsprozess abgeschlossen ist, wird die Sonne in sich zusammenfallen. Sie implodiert zu einem Weißen Zwerg und wird dann nur noch so groß wie unsere Erde sein. Als Weißer Zwerg besteht sie aus verdichtetem Kohlenstoff – in anderen Worten: Die Sonne wird dann ein erdgroßer, heißer Diamant sein. 

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In einigen Milliarden Jahren wird unsere Sonne als Weißer Zwerg enden

Doch die Frage drängt sich auf: Woher will man das so exakt wissen? Wie kann man beispielsweise mit Sicherheit sagen, wie groß die Sonne als Roter Riese genau wird, welche Planeten sie verschlingen wird und welche Planeten genügend Sicherheitsabstand haben? Die Antwort: Kann man noch nicht wirklich. Wie das Ende unserer Sonne genau ablaufen wird, beruht im Prinzip nur auf Spekulationen.. Dabei wäre es ja nicht ganz unwichtig, etwas mehr Details über den Tod der Sonne zu kennen. Wie lange wird die Temperatur auf der Erde beispielsweise noch angenehm bleiben, sobald die Sonne ihren Wachstumsprozess gestartet hat? Wie lange wird es dann noch ein Zeitfenster geben, in dem man auf dem Mars Leben kann? Antworten auf Fragen wie diese könnten über das Überleben unserer Nachfahren in der fernen Zukunft entscheiden.

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Wie können wir also mehr über den Tod der Sonne herausfinden? Am besten indem wir Sternsysteme in unserer Galaxis beobachten, die ganz ähnlich aufgebaut sind wie unseres, nur schon weiter fortgeschritten sind. Die besten Erkenntnisse über das Schicksal von Planeten in so einer Situation können wir also gewinnen, wenn wir uns Exoplaneten suchen, die um einen Weißen Zwerg kreisen. Das klingt allerdings einfacher als es ist, denn Weiße Zwerge scheinen wegen ihrer sehr geringen Größe von der Erde aus sehr leuchtschwach und Exoplaneten um sie herum sind äußerst schwierig zu entdecken. Exoplaneten entdeckt man üblicherweise mit der sogenannten Transitmethode, die wie folgt funktioniert: Astronomen beobachten einen fremden Stern und zeichnen seine Helligkeit auf. Plötzlich nimmt die Helligkeit für einen gewissen Zeitraum ab und dann kehrt sie wieder auf das Ursprungsniveau zurück. Wie ist das zu erklären? Es ist scheinbar ein Exoplanet vor dem Stern vorbei gewandert, der einen Teil des Lichts abgeblockt hat, wodurch die Helligkeit abnahm. Die meisten der bislang entdeckten 4.500 Exoplaneten hat man mit dieser Transitmethode entdeckt, doch bei Weißen-Zwerg-Systemen funktioniert das nicht sonderlich gut, da sich bei so kleinen und leuchtschwachen Sternen der Transit selbst mit den besten Weltraumteleskopen nicht beobachten lässt. Für die Wissenschaft liegt das Schicksal von Exoplaneten, die den Tod ihres Sterns überdauert haben und nun um einen Weißen Zwerg kreisen, also im wahrsten Sinne des Wortes im Dunkeln – genau wie die weiteren Erkenntnisse über unsere eigene Zukunft und unser kosmisches Schicksal.

Bei der Transitmethode misst man die Helligkeitsschwankungen entfernter Sterne

Nun ist es Forschern mit viel Mühe doch gelungen, in 6.500 Lichtjahre Entfernung einen Exoplaneten um einen Weißen Zwerg zu entdecken – und zwar einen großen Gasplaneten. Es handelt sich also um einen Exo-Jupiter, der sich um einen bereits zum Weißen Zwerg verstorbenen Zwilling unserer Sonne dreht. Mit anderen Worten: Ein Blick in die Zukunft unseres Sonnensystems. Entdeckt haben Astronomen dieses System mit dem Keck-Observatorium auf dem Mauna Kea Vulkan auf Hawaii und gelungen ist ihnen dies mit der sogenannten Microlensing-Methode, die anders funktioniert als die Transitmethode. Es wird dabei untersucht, wie sich das Licht aufgrund der Schwerkraft biegt, wenn ein Stern von der Erde aus gesehen kurzzeitig vor einem dahinter liegenden Stern steht. Die Schwerkraft des Vordergrundsterns vergrößert das Licht des dahinter liegenden Sterns. Alle Planeten, die den Stern im Vordergrund umkreisen, verbiegen und verzerren dieses vergrößerte Licht, wodurch Astronomen sie aufspüren können.

Darstellung des Exo-Jupiters im Weiße-Zwerg-System

Die Forscher glauben, dass der neu entdeckte Exo-Jupiter die Ereignisse in dem Sternsystem nur knapp überlebt hat: Wäre er anfangs näher an seinem Mutterstern gewesen, wäre er von der Expansion des Sterns verschlungen worden. Seine ursprüngliche Entfernung zu seinem Stern schätzen die Forscher tatsächlich so ähnlich ein wie die Entfernung des Jupiters zu unserer Sonne. Man ging bislang schon davon aus, dass der Jupiter und seine Monde überleben werden, wenn unsere Sonne stirbt, aber sicher wissen konnte man es nicht. Mit den Erkenntnissen über den Exo-Jupiter kann man aber nun mit größerer Sicherheit davon ausgehen, dass der Jupiter es tatsächlich schaffen wird. Während die Erde also in der apokalyptischen Hitze der Sonne sterben wird, wird der Jupiter weiter existieren. Für die Menschheit sind das tatsächlich gute Neuigkeiten, denn es könnte bedeuten, dass potentielle Siedlungen auf den Eismonden des Jupiters verschont bleiben. Doch spätestens wenn die Sonne dann zum Weißen Zwerg kollabiert, ist sie von ihrer Ausdehnung her zu klein um die Jupitermonde noch mit genügend Licht und Wärme zu versorgen. 

Noch mehr Informationen zu dem toten Klon der Sonne erhaltet Ihr in diesem Video:

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