Schlagwort: Sonnensystem

Ist Planet 9 eine zweite Erde?

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Planet 9 zweite Erde

Ein geheimer Planet wie die Erde in unserem Sonnensystem? Was Forscher behaupten, wäre absolut irre. Hier erfahrt ihr, ob es tatsächlich hinter dem Neptun einen neuen erdähnlichen Planeten gibt und ob damit das ewige Rätsel um Planet 9 gelöst ist.

Wer den Begriff „Planet 9” hört, muss wohl nicht selten an den kleinen Pluto denken, der bis 2006 noch der neunte Planet war. Es gab gute Argumente für seine Degradierung, da wir ansonsten nun zahlreiche weitere Himmelskörper zu Planeten hätten machen müssen. Aber trotzdem gibt es weiterhin eine Menge Pluto-Fans – kommentiert mal: Seid ihr auch noch Pluto-Fan?

Die Idee von Planet 9

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Wenn man heutzutage von Planet 9 spricht, dann meint man allerdings einen hypothetischen weiteren Planeten in den Außenbereichen des Sonnensystems, den wir bislang noch nicht entdeckt haben, von dem aber viele Astronomen denken, dass er existiert. Wie kommen die Forscher darauf? Die Idee seiner Existenz entstand aus der Beobachtung von unerklärlichen Verhaltensweisen von transneptunischen Objekten, kurz TNOs, die sich jenseits des Neptuns befinden. Diese TNOs, zu denen Objekte wie Sedna und auch Eris gehören, zeigen sehr exzentrische Verhaltensweisen. Sie bilden seltsame Cluster und weisen oftmals eine extreme Neigung ihrer Umlaufbahn auf. Und da kommen einige Astronomen und sagen: Also muss da ein schwerer Planet sein, der diese Objekte durch seine Gravitation beeinflusst!

Und so war der Mythos von Planet 9 geboren. Natürlich steckt schon noch ein wenig mehr Wissenschaft dahinter. Man hat Computermodelle und Simulationen verwendet, um zu zeigen, dass diese Beobachtungen am besten durch die Existenz eines großen, bisher unentdeckten Planeten erklärt werden können. Und bisher ging man davon aus, dass Planet neun am ehesten ein Gasplanet sein müsste, der vielleicht mit dem Neptun vergleichbar wäre. Und das würde auch passen: Warum sollte sich neben den vier uns bekannten Gasplaneten nicht noch ein weiterer gebildet haben, damals als das Sonnensystem noch jung war und sich in einer primordialen Wolke aus Gas zu den Planeten zusammengepappt hat. Aber hätte man den Planeten dann nicht schon längst finden müssen!?

Verteilung der TNOs (Tom Ruen _ Wikimedia Commons)
Verteilung der TNOs (Tom Ruen _ Wikimedia Commons)

Die Suche nach Planet 9

Man würde meinen, dass man so einen Planeten leicht finden könnte. Aber man darf nicht unterschätzen, wie weit entfernt diese Regionen des Sonnensystems sind. Selbst der Uranus und der Neptun waren den Menschen der Antike und des Mittelalters unbekannt und wurden erst mit besserer Technik vor rund zwei Jahrhunderten entdeckt. In dieser großen Entfernung ist es auch sehr dunkel, und das Licht von der Sonne so schwach, dass ein potenzieller Planet nur wenig Licht reflektieren würde und daher sehr schwierig aufzuspüren wäre.

Außerdem wäre Planet 9 echt eine lahme Ente. In dieser Entfernung hätte er eine so lange Umlaufbahn um die Sonne, dass es Jahre dauern könnte, bis er sich auch nur geringfügig am Himmel bewegt. Zum Vergleich: Der Neptun benötigt 165 Erdenjahre, um sie einmal zu umrunden. Bei Planet 9 würden wir also mindestens von 200 bis 300 Jahren sprechen. Und dieses gemächliche Verhalten würde es dann auch knifflig machen, ihn von den Sternen im Hintergrund zu unterscheiden. Astronomen sind nämlich ein bisschen wie T-Rexe, sie reagieren vor allem auf Bewegungen und wenn etwas stillsteht, können sie es nicht sehen.

Planet 9 ist erdähnlich

Und nun gab es eine echte Sensationsstudie in der astronomischen Community, ein Forscherteam behauptet nun: Planet 9 ist gar nicht der erwartete riesige Gasplanet, sondern tatsächlich ein erdähnlicher Planet. Also ein terrestrischer Steinplanet ähnlich unserer Erde, aber auch mit einigen massiven Unterschieden. Laut ihren Berechnungen hätte diese geheime Welt mindestens die anderthalbfache aber auf keinen Fall mehr als die dreifache Masse der Erde und wäre nicht weiter als 500 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt. Das wäre verdammt weit weg, der Neptun etwa ist im Schnitt nur 30 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt, also 4,5 Milliarden Kilometer. Was für ein faszinierender Gedanke, oder? Eine Art Super-Erde mit fester Oberfläche in den finsteren Weiten des Sonnensystems.

Künstlerische Darstellung von Planet 9 (Tom Ruen _ Wikimedia Commons)
Künstlerische Darstellung von Planet 9 (Tom Ruen _ Wikimedia Commons)

In ihrer Studie schreiben die Forscher: „Ein erdähnlicher Planet, der sich auf einer entfernten und geneigten Umlaufbahn befindet, kann drei grundlegende Eigenschaften des entfernten Kuipergürtels erklären: eine herausragende Population von TNOs mit Umlaufbahnen jenseits von Neptuns gravitativer Einflusszone, eine bedeutende Population von Objekten mit hoher Neigung und die Existenz einiger extrem eigenartiger Objekte mit eigenartigen Umlaufbahnen.”

Seltsames Verhalten der TNOs

Anders gesagt: Simulationen und Berechnungen haben gezeigt, dass die beobachteten Clusterbildungen und Neigungen der TNOs besser mit einem erdähnlichen Planeten in der Nähe ihrer Umlaufbahnen erklärt werden können. Die Tatsache, dass wir Planet 9 bislang noch nicht entdeckt haben, deutet entweder daraufhin, dass es ihn gar nicht gibt oder dass er wirklich weit entfernt ist.

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Das seltsame Verhalten der TNOs zeigt aber, dass da irgendwas sein muss. Also spricht mehr für die Variante, dass Planet 9 wirklich immens weit weg ist. So weit hinten im Sonnensystem gab es aber vermutlich nie genügend Gas für die Bildung eines neptungroßen Gasplaneten, aber was es dort in Hülle und Fülle gibt sind Asteroiden und Kometen. Und genau aus diesem Zeug könnte sich still und heimlich ein terrestrischer, also ein Gesteinsplanet gebildet haben. Und wie die Berechnungen aus der neuen Studie zeigen, würde ein solcher erdähnlicher Planet mit dieser Masse und mit dieser Entfernung perfekt das Verhalten der TNOs erklären.

Wäre Planet 9 also einfach nur ein Eisklumpen?

Kalt ist es dort hinten sicherlich. Aber es wäre denkbar, dass es auf Planet 9 Kryovulkanismus gibt, wie auf den Eismonden des Jupiters und des Saturns. Diese Monde werden durch Gezeitenkräfte der massereichen Gasplaneten durchgeknetet, wodurch trotz kalter Temperaturen das Eis schmilzt und in heißen Fontänen an der Oberfläche herausspritzt. Je nachdem welche geologischen Aktivitäten es auf Planet 9 gibt, wäre dies dort auch denkbar. Oder wenn diese kalte Super-Erde einen ausreichend massereichen Mond hätte, könnte auch dadurch der Kryovulkanismus ausgelöst werden. Ich weiß, es ist Spekulation, aber wir haben die realistische Möglichkeit, dass es einen erdähnlichen Planeten hinter dem Neptun gibt, der einen unterirdischen Ozean besitzt. Und wer weiß, was dann dort für Lebensformen existieren könnten.

 

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Lokale Blase: Riesige Magnetstruktur um Sonnensystem kartiert

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Lokale Blase Magnetfeld

Unser Sonnensystem ist umgeben von einer riesigen magnetischen Struktur, von einer echten Super Bubble, in der unser Stern sich befindet und deren magnetische Wirkung absolut faszinierend ist! Alles über die lokale Blase und ihr Magnetfeld lest ihr in diesem Beitrag.

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Unser Sonnensystem befindet sich in der lokalen Blase, einer riesigen rund 1000 Lichtjahre großen Leere, die sich um unseren Stern herum ausbreitet. Und diese Super Bubble ist nicht das Hirngespinst von größenwahnsinnigen Kaugummiherstellern, sondern das Ergebnis einer oder mehrerer Supernova-Explosionen. Und jetzt haben Forscher erstmalig etwas Erstaunliches geschafft. 

Aber bevor wir besprechen, was die Forscher geleistet haben, lasst uns nochmal in die Thematik der Super Bubbles reinspringen. Solche Blasen sind keine Seltenheit in unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. Stellt euch die Galaxis vor wie einen Schweizer Käse – überall sind Löcher vorhanden. Diese Löcher gibt es häufig und sie entstehen, wenn große Sterne explodieren, eine sogenannte Supernova. Bei einer Supernova dehnt sich der Stern wie eine Kaugummiblase immer weiter aus, bis sie irgendwann platzt.

Stau in der Lokalen Blase

Nach der Explosion bleibt kein klebendes Kaugummi zurück, sondern ein wunderschöner Supernovaüberrest. Viel wichtiger für unser Thema ist aber, was während der Explosion passierte: Die Schockwellen der Explosion haben alles, was sich um den Stern herum befand, weggeblasen: Wie von einem galaktischen Schneepflug wurden geladene Staubteilchen und Gase an den sich ausdehnenden Rand der Schockwellen in der lokalen Blase angestaut. Deswegen kleben auch jetzt noch am Rande unserer Super Bubble viele Staubreste und Gase und bilden einige Sternentstehungsgebiete, wo sich Sterne aus dem vorhandenen Material bilden können, wie zum Beispiel die Taurus-Molekülwolke, eine ausgedehnte Ansammlung aus Gas und Staub. 

Darstellung der Lokalen Blase (Leah Hustak (STScI))
Darstellung der Lokalen Blase (Leah Hustak (STScI))

Und da die Schockwellen alles fortgeweht haben, bleibt eine große Leere im Inneren zurück. Oft wird diese auch als lokales Volumen bezeichnet und es ist im Grunde nichts anderes als ein staubfreier Raum in der direkten interstellaren Umgebung eines Sterns. Und dieser Raum um die Sonne herum wird als lokale Blase bezeichnet. Diese hat sich vor ein paar Millionen Jahren gebildet – ja,  das ist keine besonders genaue Angabe, aber so ist es manchmal in der Astronomie. Man weiß noch nicht einmal so genau, ob nur eine Supernova an der Blaserei beteiligt war, oder doch mehrere. Jedenfalls gilt für unsere lokale Blase der Pulsar Geminga als einer der Schuldigen, ein Neutronenstern im Sternbild Zwilling, der vor rund 300.000 Jahren bei einer Supernovaexplosion entstanden und einer der uns am nächsten liegenden Pulsare ist. Dieser Geminga hat ordentlich durchs Sonnensystem durch gefegt und für die relativ geringe Dichte an interstellarer Materie gesorgt. 

Sonne sitzt in einer leeren Blase

Ok, wir wissen jetzt , dass die lokale Blase durch die Explosion eines oder mehrerer großer Sterne entstanden und der Raum um unsere Sonne gähnend leer ist und die Sonne in einer riesigen Bubble sitzt. Theo O’Neill vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics sagt dazu: „Das Weltall ist voll von solchen Suberbubbles, die die Bildung von neuen Sternen und Planeten fördern und die Struktur von Galaxien beeinflussen. Indem wir mehr über die physikalischen Prozesse lernen, die unsere lokale Blase prägen, lernen wir auch mehr über die Evolution und Dynamik solcher Suberbubbles allgemein.“ 

Über Aufbau und Größe dieser Blase ist dank der Arbeit der Forscher vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics schon seit Anfang 2022 einiges bekannt. Die Blase ähnelt einem zerquetschtem Kaugummi, hat eine Größe von rund 1000 Lichtjahren und die Sonne befindet sich ziemlich genau in der Mitte in der Lokalen Blase in einer Region namens Lokale Flocke. 

Magnetfelder der lokalen Blase

Und jetzt kommt die grandiose News: Die gesamte Blase wird von komplexen Magnetfeldern durchzogen. Astronomen des Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian haben zum allerersten Mal eine 3D-Karte veröffentlicht, die das Magnetfeld der Blase in bisher unbekannten Details zeigt. Ist das nicht cool? Es ist doch immer wieder unglaublich, wie weit die Forschung ist und wozu Menschen im positiven Sinne fähig sein können. 

Übrigens, wir kennen ja schon das Magnetfeld der Erde, das unseren Planeten vor der gefährlichen Sonnenstrahlung schützt. Ohne das Magnetfeld würden die Lichtteilchen der Sonne einfach unkontrolliert auf Städte einprasseln und das könnte den ein oder anderen Lockdown, äh Blackout zur Folge haben. Also, danke liebes Magnetfeld. 

Magnetfeld als Schutzschild

Und das Magnetfeld, das jetzt kartiert wurde, ist im Grunde auch eine Art Schutz, denn es schützt uns und unser gesamtes Sonnensystem vor der gefährlichen kosmischen Weltraumstrahlung. Insofern ist es gut und wichtig, bestens über dieses Gebilde Bescheid zu wissen. Die Forscherin Alyssa Goodman sagt dazu: „Wir wissen schon lange, dass Magnetfelder eine wichtige Rolle für viele astrophysikalische Phänomene spielen. Aber sie zu untersuchen ist notorisch schwierig.“ 

Magnetfeld der lokalen Blase (Theo O’Neill _ Milkyway3d.org
Magnetfeld der lokalen Blase (Theo O’Neill _ Milkyway3d.org)

Und jetzt haben die Forscher einen weiteren Meilenstein geschafft und eben diese 3D-Karte des Magnetfelds der lokalen Blase erstellt. Dafür haben die Astrophysiker Daten über die Polarisation von Strahlung in der Milchstraße des Planck-Satelliten, eines Mikrowellenteleskops der ESA, analysiert. Die Strahlung schwingt in bestimmte Richtungen und diese Richtungen geben Aufschluss darüber, wo sich der Staub am Rand der lokalen Blase aufhält und wie er magnetisiert ist. Auch der berühmte Gaia-Satellit, der unseren gesamten Himmel dreidimensional optisch durchmustert, war beteiligt und hat die Polarisation von Sternenlicht erfasst. 

Erste 3D-Karte der Heimat-Bubble

Das Ergebnis dieser Datenanalyse war dann letztendlich die erste dreidimensionale Magnet-Karte unserer Heimat-Blase. Und das richtig coole: Die Forscher haben eine interaktive Karte davon frei zugänglich ins Netz gestellt haben. Es ist ja immer wichtig, sich nicht nur in seiner eigenen Bubble zu bewegen, sondern auch mal einen Blick von außen drauf zu wagen. 

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Aber was sehen wir jetzt bei der Darstellung der Blase? In der interaktiven Karte könnt ihr das Magnetfeld an und abklicken und sehen, dass die Oberfläche, also das Drumherum der Super Bubble, stark magnetisiert ist. Im Inneren hingegen finden wir kaum magnetische Aktivität. Und die Ausrichtung und Intensität des Magnetfelds deckt sich weitgehend mit der bereits vermessenen Topographie der Blase. 

Mit den Erkenntnissen der neuen 3D-Karte können die Forscher unsere Super Bubble nun ganz neu erforschen. Das neue Wissen ist zum Beispiel wichtig, um mehr über die Bildung von Sternen oder Planeten zu erfahren. Magnetfelder haben einen großen Einfluss auf die Strömungen von Gasen und Staub – die Grundlage für jede Sternenneubildung. Das heißt, dass die Magnetfelder quasi die Fließbänder regulieren können, über die Gas und Staub in Sternenfabriken transportiert werden. Heißt nichts anderes, dass Magnetfelder beeinflussen können, wo ein neuer Stern entsteht. Oder um es mit den Worten der Forscherin Goodman zu sagen: „Mit dieser Karte können wir endlich näher erforschen, wie die Magnetfelder die Sternbildung in Super Bubbles beeinflussen.“ 

Noch mehr Superblasen im All

Und nicht nur das, die Magnetfelder haben vermutlich noch viel mehr Auswirkungen, die uns derzeit noch gar nicht bewusst sind. Immerhin ist der Weltraum ja wie der bereits erwähnte Schweizer Käse voll mit solchen Superblasen, die eben die Bildung von Sternen und Planeten beeinflussen und somit auch Auswirkungen haben auf das gesamte Erscheinungsbild einer Galaxie. Diese 3D-Karte ist also ein weiterer Schritt in die richtige Richtung, um das kosmische Phänomen der lokalen Blase noch weiter zu untersuchen. 

Diese neue Karte ist absolute Pionierarbeit. Denkt mal an die ersten Karten der Erde zurück, als die Seefahrer mit ihren Eindrücken aus der Neuen Welt zuückkamen und alles kartierten. Das war damals revolutionär und wir leben jetzt in einem Zeitalter, in dem nicht mehr die Erde, nicht mehr der Mond, nicht mehr andere Planeten, sondern interstellare Räume kartiert werden können. Es ist doch absolut faszinierend, wie viel Wissen der Mensch sich immer weiter aneignet und dass die Neugierde einfach nicht zu bändigen ist.

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Nicht von dieser Welt: 5 Fakten über Oumuamua

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Künstlerische Darstellung von Oumumua

Oumuamua – wer kann sich noch an diesen interstellaren Besucher erinnern, der im Jahr 2017 erstmals entdeckt wurde? Und der seitdem die Astronomiewelt ein bisschen durcheinander gewirbelt hat? Hier findet ihr 5 erstaunliche Fakten über Oumuamua.

Als das Pan-STARRS-Teleskop auf Hawaii am 19. Oktober 2017 in den Himmel gerichtet wurde, staunte der Forscher Robert Weryk nicht schlecht: Ein interstellarer Besucher hatte sich der Erde auf bis zu 33 Millionen Kilometer genähert (für astronomische Verhältnisse ein echter Katzensprung). Das entspricht rund einem Fünftel der Distanz von der Erde zur Sonne. Anders gesagt: Dieses seltsame Objekt ist uns extrem nah gekommen. Grund genug, sich den mysteriösen Besucher einmal näher anzuschauen. Hier sind unsere 5 Fakten über Oumuamua:

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Fakt 1: Oumuamua stammt nicht aus dem Sonnensystem

Das fliegende Objekt stammt nicht aus unserer direkten galaktischen Nachbarschaft. Es handelt sich um das erste interstellare Objekt, das Menschen jemals am Himmel haben vorbeifliegen sehen. Der offizielle Name lautet übrigens 1I/Oumuamua – die 1 steht für das erstmalige Auftreten, das I für “interstellar”. Als interstellar bezeichnen die Astronomen alles, das sich jenseits unseres Sonnensystems befindet – das sich also zwischen den Sternen (interstellar) befindet.

Fakt 2: Das objekt stammt vom Stern Wega

Oumuamua flog senkrecht in unser Sonnensystem hinein. Berechnungen haben ergeben, dass das Objekt vermutlich vom Stern Wega stammt, der im Sternbild der Leier zu finden ist. Der Stern Wega ist der dritthellste Stern an unserem Nachthimmel und befindet sich in rund 25 Lichtjahren Entfernung. Stammt das mysteriöse Objekt wirklich von der Wega, hat es einen langen Weg hinter sich. 1 Lichtjahr beträgt 9.460.730.472.580 km, also rund 9,5 Billionen km – und das mit 25 mulitpliziert – puh! Mittlerweile befindet sich Oumuamua auf den Weg in Richtung Sternbild des Pegasus.

Fakt 3: Oumuamua sieht aus wie eine Zigarre

Die echten Fotos dieses geheimnisvollen Objekts geben für Amateure nicht besonders viel her. Aber aufgrund der physikalischen Eigenschaften gehen die Forscher davon aus, dass Oumuamua wie eine Zigarre aussieht. Form und Beschaffenheit des Objekts könnten entstanden sein aufgrund von starken Gezeitenkräften. Oumuamua könnte zu nah an einem sehr viel massereicheren Objekt, etwa einem Stern, vorbeigeflogen sein. Die Schwerkraft des Sterns zerrte so extrem an Oumuamua, das er sich verformt hat. Solche Prozesse wurden bereits bei anderen Objekten beobachtet, etwa bei dem Kometen Shoemaker-Levy, der dem Planeten Jupiter zu nah kam und zerrissen wurde. Oumuamua wurde nicht zerrissen – das liegt vermutlich daran, dass kleinere Bruchstücke des Objekts durch die enorme Gravitation erhitzt wurden und dann zu neuen Formen verschmolzen sind.

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Fakt 4: weder Komet noch Asteroid

Bei der Entdeckung ging man aufgrund der Einflugschneise davon aus, dass es sich bei Oumuamua um einen Kometen handeln musste. Aber: Es fehlte die wichtigste Eigenschaft eines Komets, der sich einem Stern nähert – der Schweif. Auch die Koma, also die Hülle aus Gas und Staub um das Objekt herum, gab es nicht. Die Kometentheorie wurde verworfen und Oumuamua wurde als Asteroid klassifiziert. Aber auch hier sind sich die Astronomen uneinig. Das Objekt bewegt sich nicht auf einer asteroidentypischen Bahn um die Sonne herum.

Fakt 5: Mit einem Jupiter-Flyby könnte man Oumuamua erreichen

Das mysteriöse Objekt entfernt sich derzeit mit einer Geschwindigkeit von rund 26,3 km/s. Für Raumfahrzeuge ist dies nur schwer zu erreichen. Aber dennoch überlegen die Forscher, wie sie Oumuamua in Zukunft hinterherreisen könnten, um mehr über das Geheimnis zu erfahren. Das derzeit schnellste Raumfahrzeug ist die Sonde Voyager 1, die mit 16,6 km/s durch die äußersten Bereiche des Sonnensystems düst. Eine Idee lautet, eine Raumsonde am Planeten Jupiter vorbeizusteuern und dessen hohe Gravitation mit einem Flyby-Manöver auszunutzen. So würde die Sonde in Richtung Sonne geschleudert werden. Die Sonde würde dann im Perihel (im sonnennächsten Punkt) ihren Motor zünden und sich so mittels des sogenannten Oberth-Manövers aus dem Sonnensystem herauskatapultieren. In rund 16 Jahren könnte die Sonde Oumuamua erreichen. Und damit endlich das Rätsel um seine Beschaffenheit und Herkunft lösen.

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Sonnengeburt: Milchstraße und Sagittarius kollidieren

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Darstellung einer Kollision zwischen der Sagittarius-Zwerggalaxie und der Milchstraße

Eine Zwerggalaxie kracht mit unserer Milchstraße zusammen, rast komplett hindurch und erschafft dabei… unser Sonnensystem. Was völlig verrückt klingt, ist wirklich passiert.

In diesem Moment rast unsere Nachbargalaxie, die Andromeda-Galaxie, mit einer unfassbaren Geschwindigkeit von 113 Kilometern pro Sekunde auf uns zu. Unser Schicksal scheint besiegelt: Die Milchstraße und die Andromeda werden in einigen Milliarden Jahren zu einer gemeinsamen Riesengalaxie verschmelzen. Das ist aber nicht die einzige galaktische Kollision der Milchstraße. Es gibt eine Galaxie, die immer wieder durch die Milchstraße hindurch randaliert, und der wir womöglich unsere Existenz verdanken.

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Sagittarius-Galaxie fliegt durch die Milchstraße

Die Andromeda-Galaxie ist nicht die nächste Galaxie. Es gibt zahlreiche Zwerggalaxien, die gravitativ an unsere Milchstraße gebunden sind. Von dem Begriff Zwerggalaxie solltet Ihr euch nicht täuschen lassen. Denn auch diese kleinen Galaxien enthalten meist mehrere 100 Millionen Sternsysteme – im Gegensatz zu normalen Galaxien, die mehrere 100 Milliarden enthalten. Eine ganz besonders innige Beziehung zur Milchstraße hat die Sagittarius-Zwerggalaxie. Die wurde erst in den 90er Jahren entdeckt und hat einen sehr kuriosen Orbit um unsere Milchstraße. Sie umläuft das Milchstraßenzentrum in einem fast polaren Orbit senkrecht zur galaktischen Scheibe. Sagittarius begnügt sich aber nicht damit, die Milchstraße zu umkreisen. Daten des GAIA-Weltraumteleskops der ESA zeigen, dass sie bereits mehrfach in unsere Galaxis hinein gekracht ist. Sie kam der Milchstraße dabei zu nahe, wurde dann durch die Anziehungskraft eingefangen und rauschte durch sie hindurch. Die GAIA-Wissenschaftler vermuten, dass das vor etwa fünf bis sechs Milliarden Jahren, dann vor rund zwei Milliarden Jahren und schließlich vor einer Milliarde Jahre passierte. 

Der Orbit der Sagittarius-Zwerggalaxie um die Milchstraße herum

So einem Techtelmechteln zwischen der Milchstraße und Sagittarius-Zwerggalaxie verdanken wir vermutlich unsere Existenz. Denn wenn eine Galaxie durch eine andere rast, dann bleibt das natürlich nicht folgenlos. Tomás Ruiz-Lara, Astrophysiker am Instituto de Astrofísica de Canarias auf Teneriffa beschreibt es so: “Die Milchstraße hatte einen ausgeglichenen Zustand erreicht, in dem sich gleichmäßig Sterne bildeten. Plötzlich fällt Sagittarius hinein und stört das Gleichgewicht, wodurch all das zuvor noch unbewegte Gas und der Staub im Inneren der größeren Galaxis wie Wellen auf dem Wasser herumschwappen.” Und wenn Gas, vor allem Wasserstoff, in Galaxien in Wallung gerät, dann entstehen neue Sterne. Sterne sind im Prinzip nur zusammengequetschter Wasserstoff. 

Durch die rasante Tour von Sagittarius durch die Milchstraße kam es zu solch einer neuen Sternentstehung. Unsere Sonne ist das Ergebnis dieses Prozess, sozusagen eine Tochter der Milchstraße und Sagittarius. Warum soll gerade die Sonne dadurch entstanden sein? Das zeigen die Daten des GAIA-Teleskops. In den Gaia-Daten untersuchten die Forscher die Helligkeit, Entfernung und Farbe von Millionen Sternen in unserer galaktischen Nachbarschaft. So konnten die Astronomen das Alter dieser Sterne abschätzen und sie fanden genau drei Episoden, während denen vermehrt Sterne entstanden sein müssen: vor 5,7 Milliarden, 1,9 Milliarden und vor einer Milliarde Jahren.

Frühere Kollisionen zwischen der Milchstraße und der Sagittarius-Zwerggalaxie

Sonnengeburt durch Sagittarius-Effekt

Es sieht so aus, als wäre unsere gesamte galaktische Nachbarschaft, ungefähr in einem Bereich von 6500 Lichtjahren um uns herum, ein Produkt der Sagittarius-Milchstraßen-Kollision. Dr. Carme Gallart, auch aus Teneriffa, sagt: “Wir wissen nicht sicher, ob die Gas- und Staubwolke, aus der die Sonne entstanden ist, aufgrund des Sagittarius-Effekts kollabierte oder nicht. Aber es ist ein mögliches Szenario, da das Alter der Sonne mit der Entstehung eines Sterns infolge des Sagittarius-Effekts übereinstimmt.”

Die Position der Sagittarius-Zwerggalaxie

Und es wird noch spektakulärer: Die GAIA-Forscher haben herausgefunden, dass der Kern der Sagittarius-Zwerggalaxie schon in den nächsten 100 Millionen Jahren erneut mit der Milchstraße kollidiert. Technisch gesehen hat diese Kollision bereits begonnen, denn die Außenbereiche der Galaxien berühren sich bereits. Durch all diese galaktischen Crashs zieht Sagittarius eine Art Schweif aus Sternen und Wasserstoff hinter sich her, den sogenannten Sagittarius-Sternstrom. Dieser galaktische Schweif befindet sich gerade mitten in der Kollision mit unserer Galaxie und wird nach und nach von ihr absorbiert. Man bezeichnet das als Galaxien-Kannibalismus. Genau genommen wird die Sagittarius-Zwerggalaxie von den Gezeitenkräften der Milchstraße zerstört. Aktuell verdaut sie schon den Sagittarius-Sternstrom und irgendwann wird sie sich die komplette Zwerggalaxie einverleiben. 

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Kosmischer Kannibalismus

Voraussichtlich in einer Milliarde Jahr wird die Verschmelzung komplett abgeschlossen sein und die Sagittarius-Zwerggalaxie ist dann integraler Bestandteil unserer Milchstraße. Durch all diese Prozesse wird es natürlich wieder dazu kommen, dass galaktisches Gas in Wallung gerät und neue Sterne entstehen. Vielleicht werden dann neue Sonnensysteme geboren und in einigen Milliarden Jahren wundern sich die außerirdischen Bewohner dort genauso über ihre galaktische Herkunft wie wir. 

Und der Appetit der Milchstraße wird damit nicht gesättigt sein, es existieren noch zahlreiche weitere Zwerggalaxien um uns herum, die diesem kosmischen Kannibalismus zum Opfer fallen werden, wie beispielsweise die Canis-Major-Zwerggalaxie. Wie nah diese Trabanten uns teilweise sind, seht Ihr daran, dass unser Sonnesnystem nur 25.000 Lichtjahre von der Canis-Major-Galaxie entfernt ist. Diese ist damit näher an uns dran als das galaktische Zentrum der Milchstraße mit seinem supermassiven Schwarzen Loch Sagittarius A*.

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Das Sonnensystem ist instabil

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Darstellung des Sonnensystems und der Umlaufbahnen der Planeten

Ob Bahnabweichung oder Periheländerung: Unser Sonnensystem ist in Gefahr und könnte schon durch kleinste Fremdeinwirkungen zerstört werden. Warum das so ist? Lest unbedingt weiter.

Habt Ihr euch mal darüber Gedanken gemacht, wie viele Mechanismen eigentlich ineinander greifen müssen, wie viele Dinge funktionieren müssen, damit unser Leben reibungslos weiterlaufen kann? Immerhin ist unser Planet, die Erde, ziemlich verwundbar. Damit unser Leben funktionieren kann, muss die Erde im genau richtigen Abstand um die Sonne kreisen. Die anderen Planeten sollten auch stets auf ihren Bahnen bleiben und unser Sonnensystem darf nicht mit anderen Sternen innerhalb der Galaxis, der Milchstraße, kollidieren. Auch sollte es in unserer direkten Nachbarschaft keine Supernovae, also gigantische Sternenexplosionen, geben. Das sind ziemlich viele Aspekte, die reibungslos ablaufen müssen, damit wir auf der Erde leben können. Dieser ordentliche Ablauf, nach dem unser Sonnensystem funktioniert, könnte aber tatsächlich leicht zerstört werden.

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Jetzt haben zwei Forscher herausgefunden, wie leicht das System aus den Fugen geraten kann. Das Forschungsergebnis ist ebenso erschreckend wie faszinierend. Schon kleine Gravitationseinflüsse können aufgrund der chaotischen und komplexen Natur der beteiligten Kräfte dramatische Auswirkungen haben. Damit das Sonnensystem im Chaos versinkt, müsste etwa der durchschnittliche Abstand zwischen dem Neptun und Sonne nur um 0,1 Prozent verändert werden. 

Dynamische Instabilität im Sonnensystem

Und so ganz unwahrscheinlich ist es nicht, dass ein Planet von seiner Bahn abweicht. Der wahrscheinlichste Ausgangspunkt für dieses apokalyptische Chaos ist der kleine Merkur. Der an der Forschungsarbeit beteiligte Wissenschaftler Garrett Brown schreibt: “Der Weg des Sonnensystems zur dynamischen Instabilität wird letztlich durch das Chaos bestimmt.  Der wahrscheinlichste Weg zur Instabilität ist jedoch eine Resonanz zwischen Merkur und Jupiter, die zu einer Zunahme der Exzentrizität des Merkurs führt. Dies kann zu einer Kollision mit der Venus führen.” 

Darstellung des Perihels von Merkur

Das Perihel des Merkurs – also der engste Punkt eines Planeten auf der Umlaufbahn eines Planeten um die Sonne – verändert sich alle 1.000 Jahre minimal. Hierdurch gibt es eine kleine Chance, dass die Anziehungskraft des Jupiters den Merkur aus seiner jetzigen Umlaufbahn herausreißen könnte, indem sein Einfluss nach und nach Merkurs große Bahnexzentrizität weiter vergrößert, bis er in seinem sonnenfernsten Punkt sogar die Umlaufbahn der Venus kreuzt. Wie anfangs schon beschrieben, ist das Sonnensystem ein höchst komplizierter Mechanismus, bei dem alle Variablen stimmen müssen, damit er funktioniert – und wenn der Merkur seine Position leicht verändert, dann kann das zu absolutem Chaos führen. 

Kann Merkur das Sonnensystem zerstören?

Und falls ihr euch jetzt wundert, dass die Gravitation des Jupiters einen Einfluss auf den Merkur hat: Zwar macht die Sonne natürlich den Großteil der Masse des Sonnensystems aus, aber das heißt nicht, dass die anderen Himmelskörper sich nicht auch gegenseitig durch ihre Gravitation beeinflussen. Der Jupiter ist mit Abstand der schwerste Planet. Er wiegt doppelt so viel wie alle anderen Planeten des Sonnensystems zusammen. 

Gar nicht so unwahrscheinlich: Der Planet Merkur kollidiert mit der Erde

Man kann also sagen: Das innere Sonnensystem ist nicht stabil. Auch wenn es sehr unwahrscheinlich ist, dass es in unserer kurzen menschlichen Lebenszeit zur Katastrophe kommt, irgendwann, also vermutlich in hunderten Millionen Jahren oder sogar Milliarden, könnte es passieren. Und was würde dann geschehen? Der Merkur würde weggerissen und versinkt entweder in der Sonne oder kollidiert mit der Venus oder der Erde. Beides wären keine besonders guten Szenarien für die Stabilität des Sonnensystems. 

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Wenn der Neptun seine Bahn ändert

Das war es aber noch nicht an Bedrohungen für unser Sonnensystem. In besagter Forschungsarbeit haben die Wissenschaftler ein Szenario ins Spiel gebracht, dass die Bewegung des Merkurs von außen triggern könnte. Die Wissenschaftler stellten sich vor, dass ein vorbeiziehender Stern der Sonne etwas zu nahe kommen könnte. So ein vorbeiziehender Stern würde den Merkur nicht direkt beeinflussen, da er der Sonne zu nahe ist, aber der Neptun würde durch die Gravitation des vorbeiziehenden Sterns beeinflusst werden, und die Störung würde sich im ganzen Sonnensystem ausbreiten. Es käme dann zu einer Art verhängnisvollen Domino-Effekt. Denn die Auswirkungen 0,1-prozentigen Störung würden sich innerhalb von 20 Millionen Jahren auf die Erde und den Mars ausbreiten. Das Forschungsteam führte 2880 Simulationen durch, in denen durch einen vorbeiziehenden Stern die Bahn des Neptun beeinflusst würde. 960 Simulationen wiesen eine zu kleine Störung auf, um überhaupt gemessen werden zu können. In den restlichen Simulationen gibt es nichts als Tod und Zerstörung. Mal kollidiert der Merkur mit der Venus, mal mit der Erde oder dem Mars, und in einigen Simulationen kommt es am Ende sogar dazu, dass die weit entfernten Planeten Uranus und Neptun komplett aus dem Sonnensystem herausgeschleudert werden. 

So ein vorbeiziehender Stern könnte unser Sonnensystem aus dem Lot bringen

Das klingt jetzt alles natürlich höchst dramatisch und würde vermutlich fast der Zerstörung aus einem durchschnittlichen Marvel-Film entsprechen, aber die entscheidende Frage ist: Wie wahrscheinlich ist es, dass ein anderer Stern innerhalb unserer Galaxis so nah an unserem Sonnensystem vorbei zieht, um diesen zerstörerischen Domino-Effekt auszulösen? Auch das hat das Forschungsteam berechnet und kam zu dem Schluss: In den nächsten 100 Milliarden Jahren, was übrigens ein weitaus größerer Zeitraum ist, als unsere Sonne überhaupt noch existieren wird, wird es nur etwa 20 Chancen eines solchen Ereignis geben.

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Ein wahrer Super-Star: Sensationelle Aufnahmen der Sonne

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Solar Orbiter vor der Sonne

Es gibt neue Aufnahmen der Sonne. In einer so hohen Auflösung, die absolut beeindruckend ist. Lest weiter, wenn ihr wissen wollt, was es mit dem Sonnenigel auf sich hat.

Unsere Sonne ist der wichtigste Himmelskörper unseres Sonnensystems. Sie macht über 99 Prozent der Masse des gesamten Sonnensystems aus und sorgt mit ihrer Schwerkraft dafür, dass die Planeten und Himmelskörper eine feste Bahn um sie herum bilden. Und nicht nur das: Sie versorgt uns mit Licht und Energie.

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Es ist aber gar nicht so einfach, die Sonne zu erforschen. Die Hitze des Sterns erschwert es den Forschern, Raumsonden zu bauen, die diesen extremen Bedingungen trotzen können. Die meisten Raumsonden erkunden daher lieber das äußere Sonnensystem – weit weg von der gefährlichen Hitze. Doch die Sonde Solar Orbiter der ESA hat das schwierige Unterfangen auf sich genommen und unseren Heimatstern erkundet. 

Detailliertes Foto vom Südpol der Sonne

Im Februar 2020 ist sie gestartet. Die ersten Bilder wurden nun veröffentlicht, die die Sonde von der Sonne geschossen hat. Und die sind wirklich faszinierend. Unten auf dem Foto sehen wir etwa den Südpol der Sonne in einer Detailvielfalt, die es vorher noch nie gab. Es ist das erste Mal überhaupt, dass, egal, ob aus dem Weltraum oder von der Erde, solch detaillierte Bilder von dieser Region der Sonne aufgenommen wurden. Der Südpol der Sonne ist übrigens besonders interessant. Wissenschaftler vermuten, dass dort das Magnetfeld der Sonne gebildet wird – wie das genau funktioniert, ist aber bislang noch ziemlich rätselhaft. 

Solar Orbiter hat dieses Foto vom Südpol der Sonne geschossen

Polsprung auf der Sonne

Die Sonne durchläuft einen elfjährigen Aktivitätszyklus, in dem die Intensität der Entstehung von Sonnenflecken und Sonneneruptionen ansteigt und wieder abnimmt. Auf dem Höhepunkt dieses Zyklus kehren sich die Magnetpole der Sonne um, der magnetische Norden wird zum Süden und umgekehrt, es kommt also zu einem Polsprung. Durch detaillierte Messungen der Vorgänge in den Polarregionen der Sonne durch den Solar Orbiter hoffen die Sonnenphysiker nun, das Geheimnis dieses seltsamen Verhaltens zu lüften. David Berghmans, Sonnenphysiker am Königlichen Observatorium von Belgien sagt: “Die Bilder sind wirklich atemberaubend. Selbst wenn der Solar Orbiter morgen aufhören würde, Daten zu sammeln, wäre ich noch jahrelang damit beschäftigt, all diese Dinge herauszufinden.” 

Der Sonnenigel – ein Geysir auf dem Stern

Denn es gibt noch wesentlich mehr spektakuläre Bilder des Solar Orbiters. Unten sehen wir zum Beispiel einen seltsamen Geysir aus heißem und kaltem Gas, der von der Sonnenoberfläche in alle Richtungen ausströmt. So ein Phänomen hatte man vorher noch niemals beobachtet und die Wissenschaftler gaben dem Geysir den schönen Namen Sonnenigel. 

Ein echtes Foto von der Sonne: Der Sonnenigel

Wer sich die Bilder anschaut, muss sich gleichzeitig die riesigen Ausmaße vor Augen führen. Dieser Sonnenigel erstreckt sich über 25.000 Kilometer. Das ist zwar nur ein kleiner Bruchteil des gesamten Sonnendurchmessers von 1,4 Millionen Kilometern, aber dennoch ist dieser Igel aus Gas immer noch doppelt so groß wie die Erde. Irre wie klein wir sind! Durch welche Prozesse dieser Sonnenigel genau entstanden ist, ist noch rätselhaft. Hardi Peter vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung sagt: “Ein derartiges Phänomen haben wir bisher noch nie gesehen. Es ist unklar, was dort genau vor sich geht und wie diese Struktur entsteht” 

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Plasmaströme auf der Sonne

Und jetzt kommt noch eine spektakuläre Aufnahme. Was um alles in der Welt könnte das wohl sein? Wir werden hier wieder Opfer der sogenannten Pareidolie. Das bezeichnet die Tendenz von uns Menschen in unbelebten Objekten bekannte Muster oder Formen zu erkennen. Was hier aussieht wie eine Gestalt in der Sonne, ist in Wahrheit nur eine spezielle Anordnung von Plasmaströmen auf der Sonne.

Foto von der Sonne: Wer sieht hier auch eine Person in der Sonne?

Der Solar Orbiter wurde auf seiner Mission auch Zeuge einer heftigen Sonneneruption. Bei solchen Ereignissen werden Unmengen an Sonnenplasma und energiereichen Partikeln, dem sogenannten Sonnenwind, ins All geschleudert. In dieser vergrößerten Aufnahme sieht man gut, mit welcher gewaltigen Kraft Material aus der Sonne herausgeschleudert wird. Am 13. Oktober wird der Solar Orbiter der Sonne übrigens noch näher kommen, spätestens dann können wir uns also auf neue noch faszinierende Fotos gefasst machen. Er wird sich der Sonne dann bis auf 42 Millionen Kilometer nähern. Irgendwie ist das alles unglaublich, wenn sich mal vor Augen führt, dass wir jeden Tag um dieses gigantische Fusionskraftwerk namens Sonne rotieren. Mit diesen neuen Bildern des Solar Orbiters im Hinterkopf wird der nächste Sonnenuntergang sicherlich noch viel aufregender werden.

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Schwerkraft existiert nicht: Wahr oder falsch?

von By
Schwerkraft der Sonne

Schwerkraft existiert nicht. Das behaupten zumindest einige Forscher. Gehen wir der Sache mal auf den Grund und klären, ob Einstein mit der Schwerkraft tatsächlich komplett falsch lag.

Die Schwerkraft – damit verbinden wir die Erkenntnis von Albert Einstein über Raum und Zeit. Raum und Zeit gehören untrennbar zusammen und bilden die Raumzeit, die wiederum von der Schwerkraft beeinflusst wird. Je schwerer ein Objekt ist, desto mehr krümmt es die Raumzeit. Das, was wir als normale Raumzeit erleben, ist die Raumzeit unter dem Einfluss der Gravitation der Erde. Die größte Raumzeitkrümmung in unserem Sonnensystem verursacht unsere Sonne, die 99 % Prozent der Masse des Sonnensystems ausmacht. In ihrer – nennen wir es mal: Raumzeitdelle rotieren die Planeten und andere Himmelskörper um sie herum. 

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Was ist Schwerkraft?

Die Schwerkraft ist eine der bestimmenden Kräfte des Kosmos. Und auch für uns ist sie von existentieller Bedeutung, denn ohne die Gravitation der Erde könntet ihr jetzt nicht auf dem Sofa sitzen und diesen Beitrag lesen. Aber wenn man der Sache mal genauer auf den Grund geht, wird es schnell ein bisschen ungemütlich. Was ist Schwerkraft überhaupt? Wir können sehr leicht beschreiben, wie Schwerkraft funktioniert. Wenn ihr euer Smartphone fallen lasst, können schlaue Physiker genau berechnen, wie schnell es durch die Anziehungskraft der Erde auf den Boden stürzen wird. 

Aber warum ist die Schwerkraft so, wie sie ist? Was ist Schwerkraft? Besteht sie aus irgendetwas? Gibt es eine Elementarteilchenstruktur, die die Schwerkraft ausmacht? Die Schwerkraft ist einfach da. Wie der Programmiercode eines Computerspiels, den wir nicht sehen können. Der Wissenschaftsjournalist Richard Panek hat das Thema Schwerkraft kritisch hinterfragt und kommt zu dem Schluss, dass Schwerkraft eigentlich in ihrer bekannten Form nicht existiert. Er schreibt: “Niemand weiß, was Schwerkraft ist, und so gut wie niemand weiß, dass niemand weiß, was Schwerkraft ist. Eine Ausnahme bilden die Physiker: Sie wissen, dass niemand weiß, was Schwerkraft ist, weil sie wissen, dass sie nicht wissen, was Schwerkraft ist.”

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Gravitation als Grundkraft der Physik?

Ganz schön verwirrend, oder? Was er damit sagen will: Während es dem Normalbürger nicht bewusst ist, sind Physiker sich absolut einig, dass niemand weiß, was Schwerkraft ist. Spätestens an diesem Punkt sind vermutlich alle ausreichend verwirrt. Vielleicht könnte man sagen: Die Schwerkraft ist die Anziehungskraft, die Dinge gerade nach unten fallen lässt. Wir können sagen, dass die Gravitation eine der vier Grundkräfte der Physik ist, aber die Gravitation ist innerhalb dieser Grundkräfte ein derartiger Ausreißer, dass es fast albern ist, sie als Kraft zu bezeichnen. Die starke Kernkraft oder auch starke Wechselwirkung genannt beispielsweise, die die Atomkerne intakt hält, ist etwa 100 Mal stärker als die elektromagnetische Kraft, die das Lichtspektrum erzeugt, die wiederum bis zu 10.000 Mal stärker ist als die schwache Kernkraft oder schwache Wechselwirkung, die die subatomaren Wechselwirkungen ermöglicht, die für den radioaktiven Zerfall verantwortlich sind. Drei Kräfte, die alle innerhalb von sechs Größenordnungen voneinander entfernt sind. 

Wenn ein Stein auf die Erde fällt: Das ist Schwerkraft

So hebt man Gravitation auf

Und dann kommt die Gravitation um die Ecke. Sie ist etwa – und jetzt haltet euch fest – eine Million Milliarden Milliarden Milliarden Mal schwächer als die schwache Kernkraft. Unfassbar wie schwach die Gravitation eigentlich ist. Um euch das zu verdeutlichen, bekommt ihr hier eine Idee für ein kleines Experiment: Legt eine Büroklammer auf euren Schreibtisch. Dort liegt sie verankert an ihrem Platz durch die Gravitationswechselwirkung mit dem gesamten Planeten unter ihr, mit der gesamten Masse der Erde. Man würde meinen, dass das gewaltige Gewicht der Erde die unfassbar leichte Büroklammer ziemlich stark festhält, oder? Nun nehmt Ihr einen Kühlschrankmagneten und haltet ihn über die Büroklammer. Und schwupps! Ihr habt die Gravitationskraft der gesamten Erde mit einer Handbewegung aufgehoben. 

Verglichen mit den anderen Grundkräften der Physik ist die Schwerkraft also echt schwach. Und das Seltsamste ist: Die Gravitation ist die einzige Kraft, für die es keine Quantenlösung gibt – also keine Theorie, die die Kraft mit Hilfe von subatomaren Teilchen erklärt. Also entweder sind wir einfach noch zu doof, um die Schwerkraftelementarteilchen zu entdecken oder es gibt sie nicht. Wenn die Gravitation aber nicht subatomar durch Teilchenwechselwirkung erklärt werden kann, dann ist sie im eigentlichen Sinne des Wortes keine Kraft. Sondern eher ein wundersamer Effekt, der einfach da ist, aber nicht durch eine Kraft auf Quantenebene verursacht wird. 

Darstellung einer Elementarteilchenstruktur

Also nehmen wir nochmal unsere Definition von eben und streichen das Wort “Kraft”, bleibt übrig: “Schwerkraft ist irgendwas, das Dinge gerade nach unten fallen lässt.” Was bedeutet im Weltraum “nach unten”? Ist das euer Smartphone eben nach unten gefallen? Der Weg scheint nur deshalb gerade zu sein, weil man relativ zur Erde stillsteht. Wie schon Galileo Galilei feststellte, erscheint die Flugbahn eines Steins, der vom Mast eines auf einem Fluss fahrenden Schiffes fällt, einem Beobachter am Ufer als ein Winkel. In ähnlicher Weise würde jemandem außerhalb der Erde, der ein Arrancino beobachtet, das auf unseren sich drehenden Planeten fällt, die Bahn als ein Winkel erscheinen. 

Aber die Erde umkreist auch die Sonne. Und da die Sonne das Zentrum der Galaxie umkreist, wäre diese Kurve des fallen Objekts sehr lang. Und die Galaxie bewegt sich auf andere Galaxien zu, und das Universum dehnt sich aus, und die Expansion beschleunigt sich: Wie lang und gekrümmt die Flugbahn des Arrancinos erscheint, hängt ganz davon ab, wo man sich im Verhältnis zu ihm befindet. Es ist nicht möglich einfach zu sagen: Ein Objekt fällt runter. Von unserer Definition bleibt jetzt nicht mehr viel übrig: “Schwerkraft ist irgendwas, das Dinge fallen lässt.” Ihr ahnt es schon, auch das lässt sich kaum halten. Schon Einstein hat richtigerweise festgestellt, dass nicht zwingend ein Stein auf die Erde fällt – sondern, dass man genauso gut argumentieren könnte, dass die Erde sich “von unten” auf den Stein zubewegt. Unsere finale Definition der Schwerkraft ist also: “Schwerkraft ist irgendwas” Richard Panek schreibt: “Wir können vorhersagen, was passiert, wenn zwei schwarze Löcher zusammenstoßen oder wenn wir einen Stein loslassen. Aber wir wissen nicht, wie sie das tut, was sie tut. Wir wissen, welche Wirkungen sie hat, und wir können die Ursache dieser Wirkungen als “Schwerkraft” bezeichnen, aber wir kennen nicht die Ursache dieser Ursache.”

Schwarze Löcher haben eine enorme Anziehungskraft

Dieses gesamte Gravitationsparadox, das ich euch gerade beschrieben habe, bereitet den Physikern schon seit langer Zeit Kopfzerbrechen. Es gibt daher viele Wissenschaftler, die fest davon überzeugt sind, dass die Entdeckung einer quantenphysikalischen Lösung, eines Gravitationselementarteilchens, der absolute Schlüssel zum fundamentalen Verständnis des Kosmos ist, sozusagen der heilige Gral der Physik. Das ist möglich – aber ganz ehrlich, es ist genau so gut möglich, dass es ein solches Schwerkraftelementarteilchen nicht gibt und die Lösung dieses Rätsels unseren Verstand bei weitem übersteigt. 

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Animation des Sonnensystems: So schnell dreht sich der Jupiter!

von By
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!

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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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Geheimer Meteor: Interstellares Objekt auf Erde eingeschlagen

von By 1 Kommentar
Meteor

Ein interstellares Objekt ist auf die Erde eingeschlagen. Die NASA hält die Informationen darüber geheim. Bis jetzt. Diese Story klingt nach einem Hollywood-Film, ist aber Realität. 

2014 ist ein interstellarer Meteor, ein Himmelskörper aus einem fremden Sternsystem, auf die Erde gestürzt. Die Daten darüber wurden von der US-Regierung als geheim eingestuft und nicht veröffentlicht. Bis jetzt. Und die Ergebnisse sind erstaunlich.

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Was sind überhaupt Meteore?

Meteore, die auf die Erde fallen, sind tatsächlich keine Seltenheit. Dabei handelt es sich um Steine aus dem Weltraum, die unserer Erde zu nahe kommen und von ihrer Schwerkraft erfasst werden. Auf dem Weg nach unten auf den Boden verglühen die Steine durch die enorme Reibung mit der Erdatmosphäre. Man nennt das im Volksmund auch Sternschnuppe. Die Erde wird von jeder Menge Material aus dem All bombardiert. Rund 15.000 Tonnen Meteormaterial fallen jedes Jahr auf die Erde. Das meiste davon verglüht in der Atmosphäre, aber einige Steine schlagen auch auf der Erde ein – dann bezeichnet man sie als Meteoriten.

Ein echter Meteorit fürs Wohnzimmer

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

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Wo ist der Unterschied zwischen Meteor, Meteorit, Asteroid und Komet? 

Hierbei handelt es sich zunächst um Objekte aus unserem Sonnensystem, die entweder um die Sonne oder um unsere Erde fliegen. Teilweise stammen diese Objekte aus dem Asteroidengürtel zwischen dem Mars und dem Jupiter. Teils kommen sie von noch weiter weg aus dem Kuiper-Gürtel hinter dem Pluto. Aber sie kommen alle aus unserem Sonnensystem. Das Objekt, das 2014 in die Erdatmosphäre eindrang, stammte aber aus einem fremden Sternsystem. 

Darstellung von Asteroiden

Unser Sonnensystem ist eines von mindestens 300 Milliarden innerhalb unserer Galaxis, der Milchstraße. Unsere Sonne ist nur ein Sandkörnchen an einem kosmischen Strand. Jeder dieser Sterne ist ein Sternsystem wie unser Sonnensystem. Um mindestens die Hälfte dieser Sterne drehen sich Planeten, sogenannte Exoplaneten. Wenn also ein Steinbrocken interstellaren Ursprungs ist, dann kommt er aus einem anderen Sonnensystem in der Milchstraße, ein anderes System mit komplett fremden und exotischen Welten, die wir nicht kennen. Und wenn ein solches Objekt aus einem unserer Nachbarsternsysteme stammt, hat es eine unfassbar weite Reise hinter sich. Denn selbst der nächstgelegene Stern der Sonne, Proxima Centauri, ist 4,2 Lichtjahre entfernt. In kosmischer Hinsicht ein Katzensprung, aber für Asteroiden, die durchs All fliegen, eine Distanz, für die man Ewigkeiten benötigt. 

Oumuamua war erstes interstellares Objekt

Als Forscher im Jahre 2017 den interstellaren Asteroiden Oumuamua entdeckten, war das eine absolute Sensation. Es war das erste mal, dass man einen Besucher aus einem anderen Sonnensystem nachweisen konnte. Noch heute sorgt Oumuamua wegen seines kuriosen Eintrittswinkel ins Sonnensystem und einem schwer zu erklärenden Geschwindigkeitsschub für Diskussionen. Immer wieder wird behauptet, es hätte sich hier um eine außerirdische Sonde gehandelt. Jedenfalls kam jetzt heraus, dass Ouamuamua gar nicht der erste bekannte interstellare Besucher war, sondern drei Jahre vorher schon ein Objekt aus einem anderen Sternsystem nicht nur durch unser Sonnensystem gerast ist, sondern sogar auf der Erde eingeschlagen ist. 

Künstlerische Darstellung von Oumuamua

Meteor-Einschlag in Papua-Neuguinea

Am 8. Januar 2014 drang über Papua-Neuguinea ein Objekt in die Erdatmosphäre ein, das etwa einen halben Meter groß war. So weit, so ungewöhnlich, doch dieses Objekt besaß vor seinem Eintritt in die Erdatmosphäre eine Geschwindigkeit von – und jetzt gut festhalten – 210.000 Kilometer pro Stunde, wesentlich schneller als der durchschnittliche Asteroid in unserem Sonnensystem. Diese immense Geschwindigkeit, die man auch bei Oumuamua beobachtet hatte, ist ein deutlicher Beweis dafür, dass der Himmelskörper einen langen Anfahrtsweg gehabt haben muss, dass er also von außerhalb des Sonnensystems stammen muss. Mit anderen Worten: Vor acht Jahren ist ein Himmelskörper aus einem fremden Sternsystem auf der Erde eingeschlagen und es spricht viel dafür, dass er nicht komplett verglüht ist und irgendwo noch Überreste dieses kosmischen Besuchers auf der Erde liegen. 

NASA hielt Einschlag geheim

2019 erschien die erste wissenschaftliche Arbeit über diesen außerirdischen Meteor. Die war bis jetzt nicht zugänglich, denn die amerikanische Regierung hat die Informationen über den Meteor als geheim eingestuft, wie aus einem kürzlich veröffentlichten Memo des US Space Command (USSC) hervorgeht. Das NASA Center for Near Earth Object Studies führt eine Liste über alle detektierten Eintritte von Objekten aus den Weltraum in die Erdatmosphäre. Avi Loeb, Harvard-Professor und berühmter Vertreter der These, dass Oumuamua eine Alien-Sonde war, und sein Student Amir Siraj hatten die Idee, diese Liste durchzugehen und dort vielleicht ein Objekt zu finden, was interstellarer Herkunft sein könnte. 

Amir Siraj: Auf der Suche nach interstellaren Objekten

Als sie dann tatsächlich auf den Meteor von 2014 stießen und die Öffentlichkeit informieren wollten, schritten die amerikanischen Behörden ein. Denn einige der Sensoren, die Meteoreintritte in die Atmosphäre aufzeichnen, werden vom US-Verteidigungsministerium betrieben, das die gleichen Sensoren zur Überwachung des Himmels auf nukleare Detonationen einsetzt. Es lässt sich jetzt nur mutmaßen, weshalb die Daten über den interstellaren Meteor vom US-Verteidigungsministerium für acht Jahre geheim gehalten wurden. Vielleicht wurde geprüft, ob es sich um ausländische Militärtechnologie handelt – vielleicht wollte man zunächst prüfen, ob man etwas über den außerirdischen Besucher erfahren könnte? Oder man hielt es für möglich, dass hier wirklich Aliens abgestürzt sind?

Meteoriten auf dem Meeresgrund?

Wie dem auch sei, jetzt sind die Informationen freigegeben und es wäre fantastisch, wenn wir dieses Objekt untersuchen könnten. Mit Oumuamua hatten wir diese Chance nicht, da er das Sonnensystem schon wieder verlassen hat. Da aber der Meteor von 2014 über dem Südpazifik in die Atmosphäre eintrat, ist es möglich, dass Splitter des Objekts im Wasser gelandet sind und sich auf dem Meeresboden eingenistet haben. Einer der Autoren der wissenschaftlichen Arbeit über den Meteor sagt: “Ich werde ganz aufgeregt, wenn ich daran denke, dass wir interstellares Material haben, das auf die Erde gefallen ist, und wir wissen, wo es ist. Eine Sache, die ich prüfen werde, ist, ob es möglich ist, den Meeresboden vor der Küste von Papua-Neuguinea abzusuchen und zu sehen, ob wir irgendwelche Fragmente finden können.”

Es ist sehr unwahrscheinlich, tatsächlich noch Reste zu finden, denn – wenn überhaupt – sprechen wir über winzige Fragmente, die irgendwo auf dem Boden des Pazifiks liegen. Aber die Erkenntnisse, die wir daraus gewinnen könnten, wären so revolutionär, dass wir vielleicht versuchen müssen, die Chance auszunutzen, auch wenn sie noch so winzig erscheint. Stellt euch mal vor, was wir entdecken könnten, wenn wir ein Stück interstellares Material aus einem fremden Sternsystem untersuchen könnten. Unbekannte Moleküle, außerirdische geologische Strukturen, vielleicht sogar Hinweise auf Leben in den Weiten des Alls? Fest steht: Die Chancen, interstellares Material zu untersuchen, sind absolut rar gesät – es könnte unsere einzige für die nächsten Jahrhunderte oder Jahrtausende sein. 

Ihr wollt mehr über den mysteriösen Meteor von 2014 erfahren? Dann schaut euch das neue Video von Astro-Tim an:

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Riesen-Komet rast auf Sonnensystem zu

von By 1 Kommentar

Ein Komet von absolut gigantischem Ausmaß rast auf das innere Sonnensystem zu. Nun hat die NASA spektakuläre Aufnahmen gemacht.

Kometen sind eisige Klumpen, die einsam durch das Sonnensystem wandern. Sie unterscheiden sich von Asteroiden durch ihren höheren Eisanteil. Wenn Kometen auf ihrer Reise durch das Sonnensystem der Sonne näher kommen, schmilzt das Eis und wird nach hinten weggeweht. Die energiereiche Strahlung der Sonne, der sogenannte Sonnenwind, energetisiert das geschmolzene Material und bringt es zum Leuchten. So entsteht der für Kometen charakteristisch leuchtende Schweif. 

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Die meisten Kometen sind relativ klein. Das Sonnensystem ist voller Eisbrocken, die mehrere Meter oder auch wenige Kilometer groß sind. Der bekannte Halleysche Komet, der übrigens im Jahre 2061 wieder von der Erde aus sichtbar sein wird, ist mit 15 Kilometer Durchmesser einer der größeren Vertreter. Doch im Vergleich zu dem Riesenkometen, der sich uns nun nähert, ist selbst der Halleysche Komet ein absoluter Winzling.  Der Komet C/2014 UN271, nach seinen Entdeckern auch Bernardinelli-Bernstein genannt, besitzt einen Durchmesser von knapp 140 Kilometern. In dieser Darstellung unten seht ihr ganz rechts den Riesen Bernardinelli-Bernstein und links ganz winzig den Halleyschen Kometen. 

Vergleich der verschiedenen Kometengrößen

Bernardinelli-Bernstein ist wirklich ein absoluter Kometengigant. Man hatte ihn schon vor einigen Monaten erspäht, doch nun ist es NASA-Wissenschaftlern gelungen, ihn so genau wie noch nie zu untersuchen und seine unglaubliche Größe definitiv zu bestätigen. Das Hubble-Teleskop hat einen genauen Blick auf Bernardinelli-Bernstein geworfen und diese beeindruckenden Bilder gemacht. 

Hubble-Fotos von dem Riesen-Kometen

Als Laie denkt man jetzt: Ok, das sind nur irgendwelche blauen Pünktchen. Aber die NASA-Forscher konnten anhand der neuen Hubble-Aufnahmen die exakte Größe, Entfernung und Geschwindigkeit des Kometen ausrechnen. Und so schreiben sie in ihrer nun erschienen Arbeit: “Wir haben immer vermutet, dass dieser Komet groß sein muss, weil er in einer so großen Entfernung so hell ist. Wir können nun bestätigen, dass C/2014 UN271 der größte jemals entdeckte langperiodische Komet ist.”

Zwar nicht aus Eis, aber trotzdem cool!

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Woher kommt der Komet?

Ganz klar: Vom äußeren Rand des Sonnensystems, der sogenannten Oortschen Wolke. Das ist ein weit entfernter Bereich, der die letzte Grenze des Sonnensystems darstellt. Hier ist die Schwerkraft der Sonne gerade noch stark genug, um Objekte wie Kometen und Staubteilchen in ihrem Bann zu halten. Die Oortsche Wolke ist bislang noch nicht nachgewiesen, aber das liegt nur daran, dass unsere technischen Mittel zu schlecht sind, um sie zu sehen. Aber die Gesetze der Physik gebieten, dass es sie geben muss – denn an einem bestimmten Punkt muss die Grenze liegen, an der die Schwerkraft der Sonne langsam die Überhand verliert und die Schwerkraft anderer Sterne innerhalb der Galaxis stärker wird. 

Man nimmt an, dass die Oortsche Wolke gigantische Ausmaße hat, sie könnte sich über 1,6 Lichtjahre erstrecken. Anders gesagt: Selbst mit Lichtgeschwindigkeit bräuchtet Ihr noch 1,6 Jahre, um das Ende der Oortschen Wolke zu erreichen. Kaum vorstellbar was sich in diesen noch unbekannten Bereichen des Sonnensystems verbergen mag. Kometen wie Bernardinelli-Bernstein helfen uns, mehr über die geheimnisvolle Oortsche Wolke herauszufinden. Denn, wenn wir nicht zur Oortschen Wolke kommen, dann können wir immerhin Objekte untersuchen, die von der Oortschen Wolke zu uns kommen. 

Der Astronom David Jewitt sagt: “Dieser Komet ist buchstäblich die Spitze des Eisbergs von Tausenden von Kometen, die zu schwach sind, um in den entfernteren Teilen des Sonnensystems gesehen zu werden.” Und Bernardinelli-Bernstein befindet sich wirklich auf einer ausgiebigen Reise und es wird lange Zeit dauern, bis er seine Heimat, die Oortsche Wolke wieder erreichen wird. Er befindet sich auf einer derart elliptischen Umlaufbahn um die Sonne, dass er etwa drei Millionen Jahre für einen Umlauf benötigt. Das ist wirklich mal eine Odyssee von kosmischem Ausmaß. 

Kann der Riesenkomet uns denn gefährlich werden? 

Derzeit verringert er seinen Abstand zur Erde. Seine größte Annäherung an die Sonne – das sogenannte Perihel – wird er im Jahr 2031 erreichen. Dann wird Bernardinelli-Bernstein noch etwa eine Milliarde Kilometer von der Sonne entfernt sein, bevor er sich auf seiner eierförmigen Bahn wieder nach außen wendet und die lange Heimreise antritt. Und wie weit ist er dann von der Erde weg? Ungefähr elf astronomische Einheiten, also elf mal der mittlere Abstand zwischen der Erde und der Sonne, er wird also irgendwo in der Näher der Bahn des Saturns herumschwirren. 

Künstlerische Darstellung des Kometen Bernardinelli-Bernstein

Er ist also keine Gefahr für die Erde, aber vielleicht eine gute Chance diesen Giganten dann genauer zu untersuchen. Bernardinelli-Bernstein ist der Sonne wohl noch nie so nahe gekommen, wie für 2031 berechnet. Im Gegensatz zu vielen anderen Kometen, die schon oft ihre Bahn um die Sonne absolviert haben, ist er sozusagen noch jungfräulich. Und so ein unberührter, urtümlicher Komet, der bisher noch nicht der Strahlung der Sonne in hohem Maße ausgesetzt war, könnte uns eine Menge über die Zustände in der Oortschen Wolke verraten und vielleicht sogar etwas über die Entstehung des Sonnensystems und wie das Wasser auf die Erde kam – denn man vermutet, dass Kometen Zeitzeugen aus der Entstehungsphase des Sonnensystems sind. Sie bestehen im Prinzip aus dem Bauschrott, der bei der Entstehung der Planeten übrig blieb. Das übrig gebliebene Zeug schwirrt heute noch als Komet oder Asteroid durch das Sonnensystem. Ich denke, dass aber auch schon vor 2031 immer mehr Aufnahmen von Bernardinelli-Bernstein entstehen, denn je näher er kommt, desto besser können wir ihn untersuchen. Wenn das Hubble-Teleskop also vielleicht nächstes Jahr noch mal schaut, werden wir schon wesentlich schärfere Bilder von dem Kometenungetüm bekommen.

Ihr wollt mehr über den Kometen Bernardinelli-Bernstein erfahren? Dann schaut euch das neue Video von Astro-Tim an:

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