Ein wahrer Super-Star: Sensationelle Aufnahmen der Sonne

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?

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!

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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Geheimer Meteor: Interstellares Objekt auf Erde eingeschlagen

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. 

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. 

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Riesen-Komet rast auf Sonnensystem zu

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.

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Unglaubliche Entdeckung: Was ist auf dem Pluto los?

Der kleine Zwergplanet Pluto ist immer für eine gigantische Überraschung gut – und diese Entdeckung unter der Oberfläche des Zwergplaneten ist wirklich total verrückt und lässt sogar Alien-Leben möglich erscheinen! 

Kaum ein Thema in der Astronomie ist so emotional wie die Geschichte vom Pluto. Immerhin wurde er im Jahre 2006 seines Planetenstatus beraubt und fristet seitdem ein Dasein als Zwergplanet. Sehr viele Leute haben sich darüber aufgeregt, es wurden Fanclubs gegründet und Demonstrationen abgehalten, aber es hat alles nichts genützt. Pluto ist weiterhin ein Zwergplanet. 

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Die Degradierung hat die Astronomen aber nicht davon abgehalten, den Pluto weiter zu erforschen. Und so erreichte ihn 2015 die Raumsonde New Horizons, die uns die ersten detaillierten Bilder des kleinen Zwergplaneten lieferte. New Horizons hat den Pluto so intensiv studiert, dass die Forscher immer noch dabei sind, die Daten auszuwerten. Und in diesen Daten hat man nun etwas absolut Unglaubliches entdeckt: Auf dem Pluto gibt es Eisvulkane, die größer als die Anden sind. Diese werden durch irgendeine Energie geformt, die stark darauf hindeutet, dass es unterirdische Ozeane auf dem Pluto und vielleicht sogar Leben gibt. Auf den Pluto trifft also wirklich das Sprichwort zu: Klein, aber oho. 

New Horizons liefert erstmals detaillierte Bilder vom Pluto

Aber immer der Reihe nach: Das bekannteste Merkmal vom Pluto ist seine große herzförmige Tiefebene mit dem Namen Sputnik Planitia. Am Rande dieses herzförmigen Flachlandes erstrecken sich gigantische Gebirge. Die größte Erhebung im Südwesten ist sieben Kilometer hoch und etwa 225 Kilometer breit ist. Innerhalb dieses Gebirgsmassiv gibt es zwei besonders hervorstechende Gipfel, den Piccard Mons und den Wright Mons. Der Piccard Mons ist übrigens nicht nach der Figur aus Star Trek benannt sondern nach dem Schweizer Physiker Auguste Piccard. 

Deutlich zu erkennen: die herzförmige Region Sputnik Planitia

Durch die Analyse der New-Horizons-Daten haben die Forscher herausgefunden, dass diese Berge nicht durch Aufschichtung von Gestein durch Meteoriteneinschläge entstanden sind, sondern sehr wahrscheinlich durch komplexe geologische Prozesse im Inneren des Pluto. In diesem Gebiet gibt es keine Einschlagskrater und das ist sehr unüblich für die Oberfläche des Pluto, die eigentlich mit Kratern überzogen ist. Das muss also bedeuten, dass dieses Gebiet erst vor kurzem durch geologische Aktivität entstanden ist und einfach noch nicht genügend Zeit für Meteoriteneinschläge war. 

Außerdem entdeckten die Forscher jede Menge Calderen, also kesselförmige Strukturen, vulkanischen Ursprungs in dem Gebirge. Es handelt es sich scheinbar um Eisvulkane. Anders gesagt: Wir haben es hier mit einer geologisch sehr jungen Region zu tun, die durch Eruptionen entstanden sein muss, die aus dem Inneren des Pluto kommen. Was für dunkle Geheimnisse verbirgt der Pluto also unter seiner kleinen, herzförmigen Maskerade? 

Ein Ozean unter dem Pluto

Die Forscher sind durch die Auswertung der New-Horizons-Daten zu folgendem Schluss gekommen: Unter der Oberfläche des Plutos existiert ein Ozean, der aus einer Mischung aus Wasser, Ammoniak und anderen Substanzen besteht, die im Prinzip wie ein Frostschutzmittel funktionieren. Wegen dieser Substanzen kann sich der Ozean auch in flüssiger Form halten, obwohl der Pluto so weit weg von der Sonne ist. Auf der Oberfläche des Plutos herrscht eine nicht so angenehme Durchschnittstemperatur von minus 230 Grad. Diese Frostschutzmittel erklären, weshalb der unterirdische Ozean überhaupt existiert. Jedenfalls erklärt das aber nicht, wie es zu den heftigen geologischen Prozessen und Eruptionen kam, die die Gebirgsketten auf der Oberfläche geformt haben. Es muss also noch irgendeine Energiequelle im Inneren des Pluto geben. 

Ein Pluto fürs Wohnzimmer

Ein eigener Zwergplanet zum kuscheln! Plüsch-Pluto sucht ein Zuhause und würde sich sehr freuen, wenn er vom einsamen Rande des Sonnensystems in ein warmes Zuhause auf der Erde umziehen könnte.

Die Energie könnte aus Plutos Kern kommen. Wir kennen das von der Erde, in deren Inneren heftige Prozesse ablaufen und immense Temperaturen vorherrschen. Plutos Gesteinskern ist aber so klein, dass er nicht genügend radioaktive Elemente enthalten dürfte, um eine derart hohe Energie zu produzieren. Das fällt also als Erklärung weg. Eine andere Idee wäre, dass Plutos Mond Charon verantwortlich ist für die Energie, die die geologischen Prozesse auslöst. Stichwort: Gezeitenkräfte. Ihr kennt es von unserem Mond. Durch seine Bewegung um die Erde gepaart mit seiner Schwerkraft beeinflusst er unseren Planeten, das bekannteste Beispiel sind Ebbe und Flut, die durch den Mond ausgelöst werden. Bei Pluto und Charon sind diese Gezeitenkräfte stärker, denn der Größen- und Massenunterschied zwischen den beiden ist viel kleiner als bei Erde und Mond. Deswegen bezeichnen viele Pluto und seinen Mond Charon auch als Doppelplanet, oder besser gesagt Doppelzwergplanet. 

Eisvulkanismus auf dem Pluto

Doch die Forscher haben anhand der New-Horizons-Daten nachgerechnet: Die Gezeitenkräfte von Charon reichen bei Weitem nicht aus, um in einer geologisch so kurzen Zeit ganze Gebirgsketten entstehen zu lassen. Das heißt: Die Sonnenenergie ist nicht verantwortlich, weil die Sonne viel zu weit weg ist, Prozesse im Kern des Pluto sind nicht verantwortlich und Charon ist nicht verantwortlich. Was ist dann die mysteriöse Energiequelle in Plutos Ozean? Antwort: Keiner weiß es genau, aber die Wissenschaftler vermuten, dass es auf dem Pluto eine Form des Eisvulkanismus gibt, die bislang noch völlig unbekannt war und auf keinem anderen Himmelskörper im Sonnensystem je beobachtet wurde. 

Auf den Eismonden des Jupiters und des Saturns ist es zum Beispiel so, dass durch die Gezeitenkräfte der schweren Gasplaneten das Eis in den Monden schmilzt und dann in flüssiger Form an der Oberfläche herausgeschossen kommt. Auf dem Pluto war es wohl eher so: Es quoll zähes, aber noch nicht ganz gefrorenes Wassereis aus mehreren Austrittsspalten im Untergrund nach oben und bildete dort Erhebungen. Im Laufe der Zeit verschmolzen diese Eishügel zu der hügeligen Landschaft, die heute zu sehen ist. Wir haben hier im Gegensatz zu den Eismonden also eine Art dickflüssigeren Eisvulkanismus. Und die beiden hohen Berge, Piccard Mons und Wright Mons, entstanden dementsprechend, weil dort mehrere Eisaustrittsstellen eng beieinander lagen und ständig von unten her neue dickflüssige Wassereismassen nach oben drückten, bis sich irgendwann diese gigantischen Eisberge gebildet hatten. Die Forscher, die nun die New Horizons Daten ausgewertet haben, sagen dazu: “Das Herausquellen von eisigem Material auf die Oberfläche eines Himmelskörpers mit extrem niedrigen Temperaturen, geringem Atmosphärendruck und wenig Schwerkraft, kombiniert mit der Häufigkeit flüchtiger Eise auf Plutos Oberfläche machen ihn einzigartig unter allen bisher erkundeten Orten im Sonnensystem.“

Neue Fotos von der Sonde der NASA vom Pluto

Damit diese Theorie passt, müsste aber die Temperatur im Inneren des Pluto wesentlich höher sein, als man bislang angenommen hatte. Wir müssen also davon ausgehen, dass unter der Oberfläche des Plutos ein flüssiger, warmer Ozean mit aktiven geologischen Prozessen und einer Vielzahl verschiedener Moleküle schlummert. Es ist also denkbar, dass in Plutos Ozean außerirdisches Leben existiert. 

Wollt ihr mehr über diese unglaubliche Entdeckung auf dem Pluto erfahren? Dann schaut euch mal dieses Video an:

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Riesige Blasen-Struktur umgibt unser Sonnensystem

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

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

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

Die Heliosphäre schützt uns vor der kosmischen Strahlung

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

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

Die Lokale Blase entstand durch Supernova-Explosionen

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

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

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

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

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

João Alves

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

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

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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. 

Stern, Sonne, Weißer Zwerg, Sternsystem, Binär
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.

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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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Ganz andere Form als gedacht: Das Sonnensystem ist ein Croissant!

Die Form unseres Sonnensystems ist ganz anders als gedacht. Es ist ein… Croissant!

Dieser Artikel ist ein Beitrag für den Beitrag für den Fast Forward Science 2021/22 Wettbewerb – http://fastforwardscience.de – #FFSci #OpenBoxSpezial

Die Sonne schießt jede Menge energiereiche Partikel ins All, den sogenannten Sonnenwind. In der Milchstraße wiederum, also in unserer Galaxis, befindet sich zwischen den einzelnen Sternsystem überall das sogenannte interstellare Medium, also galaktischer Staub, Gase und auch sehr gefährliche Strahlung. Sonnenwind und interstellares Medium versuchen sich gegenseitig zu verdrängen und es gelingt dem Sonnenwind eine Art sicheren Bereich um uns herum zu schaffen, in dem das interstellare Medium verdrängt wird und wir vor gefährlicher kosmischer Strahlung einigermaßen sicher sind. Diesen Bereich bezeichnet man als Heliosphäre.

Heliosphere - Wikipedia
Eine Darstellung der Heliosphäre

Nun würde man annehmen, dass die Heliosphäre sich kugelförmig um unser Sonnensystem herum ausbreitet. Dieser Annahme wollte ein Team von Wissenschaftlern auf den Grund gehen und hat dafür unter anderem die Daten der Voyager Sonden ausgewertet. Denn diese beiden Raumsonden haben bisher als einzige von Menschen gemachte Objekte die Heliosphäre durchquert. Im Jahre 1977 starteten die beiden Sonden und erreichten schließlich viele Jahrzehnte später die Heliosphäre. Seit dem Jahre 2018 befinden sie sich hinter der Heliosphäre und durchfliegen nun das interstellare Medium – und eine Modellierung der Heliosphäre auf Basis der Voyager-Daten hat die Croissant-Form ergeben. Nur wie ist das zu erklären? Was formt die Heliosphäre zu einem Hörnchen? Die Antwort: Jets! Der Sonnenwind wird in besonders heftigem Maße in den sogenannten heliosphärischen Jets ausgestoßen. Dabei handelt es sich um Zwillingsstrahlen, die von den Sonnenpolen, also Sonnennordpol und Sonnensüdpol, ausgehen. Diese Jets schießen jedoch nicht in einer graden Linie heraus, sondern krümmen sich angetrieben von der Bewegung unseres Sonnensystems – diese Krümmung lässt sie sich dann verformen wie die Spitzen eines Croissants. Sozusagen ein Doppelschweif unseres Sonnensystems.

Wir leben schließlich in einer kolossalen Blase in Croissantform
Die Heliosphäre als Croissant

Jetzt natürlich die große Frage: Warum ist das überhaupt wichtig? Warum sollte es uns interessieren, dass wir in einem kosmischen Croissant leben? Weil das Wissen über die Form und Beschaffenheit der Heliosphäre uns mehr darüber verrät, wie und vor allem wo die kosmische Strahlung am ehesten eindringen könnte. Der an der Forschungsarbeit beteiligte Astrophysiker James Drake formuliert es so:

“Die von der Sonne erzeugte Blase, die uns umgibt, bietet Schutz vor der galaktischen kosmischen Strahlung. Natürlich kann die Art und Weise, wie die galaktische kosmische Strahlung eindringen kann, von der Struktur der Heliosphäre beeinflusst werden.”

– James Drake

Aber – und das darf man nicht vergessen – diese Form muss nicht konstant sein. Denn unser Sonnensystem rast mit einer Geschwindigkeit von 230 Kilometern pro Sekunde durch die Milchstraße. Diese Bewegung und auch die Aktivität der Sonne selbst beeinflussen die Form der Heliosphäre. Die Forscher fanden aber noch einen weiteren Faktor, der die Heliosphäre instabil macht und zwar neutrale Wasserstoffatome, also Wasserstoffatome ohne Ladung. Die strömen überall durch die Galaxis und die Wissenschaftler haben in ihrer modellierten Simulation einfach mal ein wenig rumgespielt und den neutralen Wasserstoff als externen Faktor, der mit der Heliosphäre wechselwirkt, ausgeschaltet. Und dann passierte etwas Komisches: Als die Forscher die neutralen Atome aus ihrem Modell herausnahmen, wurden die heliosphärischen Jets plötzlich stabil. Die Heliosphäre verformte sich nicht mehr. Die Astrophysikerin Merav Opher von der Boston University sagt dazu:

“Wenn ich die neutralen Atome wieder einsetze, fangen die Dinge an, sich zu verbiegen, die Mittelachse beginnt zu wackeln, und das bedeutet, dass etwas in den heliosphärischen Jets sehr instabil wird. Unser Modell versucht nicht, das Chaos auszublenden, was es mir ermöglicht hat, die Ursache für die Instabilität der Heliosphäre genau zu bestimmen: Die neutralen Wasserstoffteilchen.”

– Merav Opher

Heißt: die neutralen Wasserstoffatome aus den anderen Bereichen der Galaxis interagieren mit den ionisierten Partikeln des Sonnenwinds in der Heliosphäre und bringen sie ganz durcheinander. Man nennt das Rayleigh-Taylor-Instabilität. Das bezeichnet eine Instabilität, die an der Grenzfläche zwischen zwei Substanzen unterschiedlicher Dichte auftritt, wenn die leichtere Substanz in die schwerere drückt.

File:Adding Milk to Coffee.jpg - Wikimedia Commons
Rayleigh-Taylor-Instabilität in einem Milchkaffee

Dies wiederum führt zu großräumigen Turbulenzen. Das klingt sehr kompliziert, ist aber ein bekanntes Alltagsphänomen: Wenn beispielsweise Milch in Kaffee gegossen wird. Die beiden Substanzen, Milch und Kaffee, haben unterschiedliche Dichten und es kommt in der Tasse zu heftigen Turbulenzen. Was am Rand unserer Heliosphäre geschieht, kann man sich also ein wenig wie das Chaos in einem Milchkaffee vorstellen.

Noch mehr über die Croissant-Form unseres Sonnensystems erfahrt Ihr in diesem Video:

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Kosmische Barriere vorm Schwarzen Loch

Wissenschaftler haben eine gigantische Barriere zwischen uns und dem Zentrum der Milchstraße entdeckt – was diese Absperrung ist und warum sie Leben retten kann, erfahrt ihr in diesem Beitrag. 

Eine kosmische Barriere im galaktischen Zentrum hat sich aufgetan und Ähnlichkeiten zur Handlung von “Star Trek Fünf : Am Rande des Universums” sind rein zufällig. Aber bevor wir uns dieser galaktischen Absperrung widmen und prüfen, was das eigentlich sein soll, schauen wir uns die örtlichen Begebenheiten in unserer Galaxis an.

Weit draußen in unserer Galaxis

Wir sind in unserer eigenen Galaxis, der Milchstraße, eine wortwörtliche Randerscheinung. Unser Sonnensystem ist siebenundzwanzigtausend Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt und liegt in einem der äußeren Spiralarme der Galaxis. Im Mittelpunkt des galaktischen Zentrums befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch mit dem schönen Namen Sagittarius A*. Und nein, es handelt sich dabei nicht um ein Gendersternchen. Dieses Schwergewicht bringt mehr als vier Millionen Sonnenmassen auf die Waage und hält durch seine Schwerkraft unsere Galaxis in ihrer Form. Auch wir werden von der Gravitation von Sagittarius A* erfasst. Gerade in diesem Moment rotiert unser Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von zweihundertvierzig Kilometern pro Sekunde um das Schwarze Loch.  

Helle Bereiche in Richtung Zentrum

Der Rest des galaktischen Zentrums weist eine sehr hohe Sternendichte auf, viel höher als in den Außenbereichen der Milchstraße. Deswegen sieht das Zentrum unserer Galaxis auf Darstellungen auch immer besonders hell aus. Solche Darstellungen sind aber natürlich nicht echt, denn dafür müsste jemand aus der Galaxis rausgeflogen sein, um ein Foto zu schießen. Diese Distanz ist aber weder für Menschen noch für Roboter derzeit in einer realistischen Zeit zu schaffen. 

Der Blick ins galaktische Zentrum vom Sonnensystem aus

Wir sitzen in unserem Spiralarm der Milchstraße und versuchen zu verstehen, wie die Galaxis genau aufgebaut ist. Und das ist gar nicht so einfach – stellt euch mal vor, ihr würdet versuchen den Aufbau eures Hauses herauszufinden, könnt aber die Ecke des Wohnzimmers nicht verlassen. Die Erforschung der Milchstraße ist also ein ziemlich kompliziertes Unterfangen. 

Nur wenig kosmische Strahlung aus dem Zentrum 

Umso erstaunter waren die Astronomen, als sie gemessen haben, dass aus dem Zentrum der Milchstraße unerwartet wenig kosmische Strahlung zu uns dringt. Kosmische Strahlung ist eine hochenergetische Teilchenstrahlung, die unter anderem von Sternen und Supernovae produziert wird. Da im Zentrum der Milchstraße die Sternendichte sehr hoch ist, würde man erwarten, dass von dort sehr viel kosmische Strahlung zu uns dringt – aber das Gegenteil ist der Fall. Es muss also irgendwas zwischen uns und dem galaktischen Zentrum geben, das die Strahlung abschirmt. 

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Herausgefunden haben das Wissenschaftler der chinesischen Akademie der Wissenschaften. Der beteiligte Forscher Xiaoyuan Huang sagt dazu: “Wenn es keine Barriere gibt, sollte die Komponente des kosmischen Strahlungsmeeres auch in der zentralen Region vorhanden sein. Die Daten zeigen jedoch, dass genau das Gegenteil der Fall ist und eine Barriere vorhanden sein muss.”

Fermi-Teleskop zeigt Barriere

Aber wie haben die Forscher das überhaupt gemessen? Sie nutzten Daten des Fermi Gamma-ray Space Telescope, ein Weltraumteleskop, das den Himmel im Gammabereich durchmustert. Gammastrahlung ist eine besonders durchdringende elektromagnetische Strahlung und die Beobachtung des Universums im Gammabereich ermöglicht es uns daher, besonders energetische Ereignisse wie Explosionen und Kollisionen von Sternen zu untersuchen. 

Die chinesischen Forscher haben die Daten des Fermi Teleskops der letzten 13 Jahre analysiert und haben auch eine Theorie, worum es sich bei der mysteriösen kosmischen Barriere handeln könnte. Die Antwort: Dort liegt der Planet Sha-Ka-Ree, auf dem Gott wohnt. Ok, genug Star Trek Anspielungen für heute. Die wahre Ursache könnte das supermassive Schwarze Loch Sagittarius A* sein. Die Forscher glauben, dass Sagittarius A* ein massives Magnetfeld um sich herum ausgebildet hat, das mit der kosmischen Strahlung wechselwirkt und diese wegdrückt. Diese Magnet-Barriere hat wohl eine Ausdehnung von sechshundertzwanzig Lichtjahren um das Schwarze Loch herum. 

Vergleich mit der Heliosphäre?

Mich erinnert das so ein wenig an eine ganz ähnliche Barriere innerhalb unseres Sonnensystems: Die sogenannte Heliosphäre der Sonne. Die Heliosphäre ist der Bereich, in dem der Sonnenwind, die Teilchenstrahlung der Sonne, so stark ist, dass er die kosmische Strahlung, die im Rest der Milchstraße vorherrscht, größtenteils verdrängt. Wir leben also in einer geschützten Blase, die unsere Sonne für uns bereitstellt und ohne die sich vermutlich kein Leben auf der Erde hätten entwickeln können. Danke, Sonne. 

Darstellung der Heliosphäre

Das Ende der Heliosphäre bezeichnet man als Heliopause. Die hat vor einiger Zeit die Sonde Voyager 2 durchquert, woraufhin viele Medien fälschlicherweise titelten, dass Voyager 2 nun das Sonnensystem verlassen hätte. Ich behaupte, dass das Sonnensystem nicht hinter der Heliopause endet – dort ist eben nur der Sonnenwind nicht mehr stark genug, um das interstellare Medium zu verdrängen. Die Schwerkraft der Sonne ist dort aber noch für eine laaaange Distanz weiter vorherrschend. 

Aber zurück zum eigentlichen Thema: Der Sonnenwind erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld, so dass die Heliosphäre im Prinzip genau das gleiche Phänomen darstellt, wie die Magnetosphäre um Sagittarius A* – nur dass letzteres natürlich viel gigantischere Ausmaße annimmt, da um das Schwarze Loch herum viel unglaublichere Kräfte wirken als in unserem Sonnensystem. 

Erkenntnisse relevant für mögliche Strahlenauswirkungen

Vielleicht fragt Ihr euch jetzt, weshalb es überhaupt wichtig ist, mehr über die Strahlung in der Milchstraße herauszufinden: Der Grund ist, dass die Strahlung eines der größten Probleme für unser weiteres Vordringen in den Kosmos ist. Auf der Erde werden wir einerseits durch die Heliosphäre und vor allem durch die Erdatmosphäre vor der kosmischen Strahlung geschützt. 

Wenn hoffentlich bald Menschen auf dem Mars leben, wird es absolut essentiell sein, genauestens zu verstehen, welche Auswirkungen die dort erhöhte Strahlung auf unsere Körper hat. Denn so weit wir wissen, kann eine erhöhte Dosis kosmischer Strahlung allerlei Krankheiten hervorrufen und sogar DNA-schädigend sein. Solche Erkenntnisse wie jetzt über die kosmische Barriere im Zentrum der Galaxis können uns also zu einem besseren Verständnis der Gefahren der kosmischen Strahlung verhelfen.

Mehr dazu erfahrt Ihr im folgenden Video:

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