Schlagwort: Sonnensystem

Unglaubliche Entdeckung: Was ist auf dem Pluto los?

von By

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. 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

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.

Zum Shop

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:

Astronautennahrung, Eisenmeteorite und Plüschplaneten: In unserem Weltraum-Shop bleibt kein Wunsch offen. Kommt vorbei und stöbert in unseren Weltraum-Produkten.

zum Science shop

Impressum und Datenschutz

Riesige Blasen-Struktur umgibt unser Sonnensystem

von By

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. 

Durch das Absenden des Formulars stimmst du zu, dass deine E-Mail-Adresse an den Website-Betreiber sowie an M

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

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:

Impressum und Datenschutz

Toter Klon der Sonne entdeckt

von By

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.

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

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

Bei der Transitmethode misst man die Helligkeitsschwankungen entfernter Sterne

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

Darstellung des Exo-Jupiters im Weiße-Zwerg-System

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

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

Impressum und Datenschutz

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

von By

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:

Impressum und Datenschutz

Kosmische Barriere vorm Schwarzen Loch

von By

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. 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

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:

Impressum und Datenschutz