Schlagwort: Tim Ruster

Wissenschaftler finden erstmals Amaterasu-Teilchen

Die kosmische Strahlung kommt auf der Erde an und fleißige Wissenschaftler versuchen dann ihren Ursprungsort zu berechnen. So weit, so ungewöhnlich. Doch was nun passiert ist, ist wirklich verrückt. Am 27. Mai 2021 stießen die Wissenschaftler auf das Amaterasu-Teilchen, das dazugehörige Paper ist erst kürzlich erschienen. Das aufgefangene kosmische Teilchen besaß eine Energie von 244 exa-Elektronenvolt.

Es gibt in der gesamte Geschichte der Astronomie nur ein anderes registriertes kosmisches Teilchen mit mehr Energie, das Oh-my-God-Teilchen von 1991 mit 320 eeV. Passenderweise ist das Amaterasu-Teilchen nach der japanischen Sonnengöttin benannt. Einer der beteiligten Wissenschaftler Toshihiro Fujii, Professor an der Uni Osaka in Japan, sagte: „Als ich dieses ultrahochenergetische kosmische Strahlteilchen zum ersten Mal entdeckte, dachte ich, es müsse ein Fehler vorliegen, da es ein in den letzten drei Jahrzehnten beispielloses Energielevel zeigte.”

Künstlerische Darstellung des Empfangs des Amaterasu-Teilchens (Osaka Metropolitan University_L-INSIGHT, Kyoto University_Ryuunosuke Takeshige)

Aber warum sind die Forscher so schockiert von diesem Teilchen? Weil man sich nicht erklären kann, welche Quelle im Kosmos ein solches Teilchen hervorbringen könnte. Explodierende Sterne, also Supernovae, besitzen nicht genug Energie, um solch ein Teilchen zu erzeugen. Wir haben Strahlung aus dem Kosmos empfangen, die so energiereich ist, dass selbst ein heftiges Ereignis wie ein sterbender explodierender Riesenstern sie nicht erzeugen könnte.

Seine Energie übertrifft sogar die von Teilchen, die im Large Hadron Collider am Cern, dem leistungsstärksten von Menschen gebauten Teilchenbeschleuniger, erzeugt werden. Um sich das besser vorstellen zu können: Seine Energie entspricht der eines Golfballs, der mit 153 Kilometern pro Stunde durchs All rasen würde. Also, wo kommt das Amaterasu-Teilchen her? Vielleicht doch von einer Alien-Mega-Struktur?

Woher kommt das Amaterasu-Teilchen?

Wir können seinen Ursprungsort zurückverfolgen. Kosmische Strahlen regnen nahezu ständig auf die Erde herab und können dann von Instrumenten wie dem Telescope Array-Observatorium in Utah erfasst werden, das auch das Amaterasu-Teilchen gefunden hat. Unterhalb einer bestimmten Energieschwelle ähnelt der Flugweg dieser Teilchen dem eines Balls in einem Flipperautomaten, da sie gegen die elektromagnetischen Felder durch den kosmischen Hintergrund im Weltraum mikrowellenartig hin- und herschwingen.

Aber Teilchen mit der Energie von Oh-My-God oder Amaterasu rasen relativ ungebeugt durch den intergalaktischen Raum, ohne stark von kosmischen Magnetfeldern abgelenkt zu werden, was es möglich machen sollte, ihre Herkunft zu verfolgen. Praktisch. So wie wenn bei euch ein Fußball durch die Scheibe klirrt und ihr seine Flugbahn genau zum Nachbarsgarten verfolgen könnt.

Amaterasu-Teilchen stammt aus Lokaler Leere

Die Rückverfolg ergab, dass das Teilchen aus einer großen Leere stammt: der Lokalen Leere, einer gigantischen Region, die an unsere Galaxiengruppe angrenzt und die, wie der Name schon andeutet, ziemlich leer ist. Sie besitzt einen Durchmesser von knapp 200 Millionen Lichtjahren und hat ein paar Galaxien, aber ist im Großen und Ganzen leer. Und es wird noch verrückter: Das Oh-my-God-Teilchen kam auch von dort. Wir haben also die zwei energiereichsten, mysteriösen kosmischen Teilchen aller Zeiten und beide kommen aus einer gigantischen kosmischen Leere, in der sich eigentlich gar nichts befindet.

Position der Lokalen Leere (R. Brent Tully)

Einige Ideen, was die Ursache der Teilchen sein könnte, gibt es aber. Was wäre etwa mit einem massereichen, hochenergetischen Objekt, das sich sehr gut verstecken kann: einem supermassiven Schwarzen Loch? In der Nähe solcher gigantischer Gravitationsmonster wird Materie auf ihre subatomaren Bestandteile zerlegt. Protonen, Elektronen und andere Teilchen werden mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in den intergalaktischen Raum geschleudert, in sogenannten Jets. Das könnte die enorme Energie des Amaterasu-Teilchens erklären.

Allerdings wenden da einige Forscher ein, dass es nicht wahrscheinlich ist, dass sich ein solches Schwarzes Loch in der Lokalen Leere befindet. Denn wo keine Galaxien existieren, gibt es eigentlich auch keine Schwarzen Löcher. Deswegen geht die Spurensuche jetzt schon in eine noch aufregendere Richtung. Professor John Belz von der University of Utah, ein Mitautor der neuen Studie, sagt: „Es könnten Defekte in der Struktur der Raumzeit sein, kollidierende kosmische Strings. Ich meine, ich werfe verrückte Ideen in den Raum, die Leute entwickeln, weil es keine konventionelle Erklärung gibt.”

Ultrahochenergetische kosmische Strahlen könnten also durch unbekannte physikalische Prozesse erzeugt werden, die es ihnen ermöglichen, viel größere Entfernungen zu durchqueren, als bisher angenommen wurde. Im Prinzip sagt er hier nichts anderes, als dass Teilchen wie Amaterasu die Schlüssel zu den für uns noch unbekannten Bereich der Physik sein könnten. Wenn wir diese Teilchen wirklich verstehen, wer weiß, was wir dann noch über den Kosmos und vor allem das Verhalten der Raumzeit lernen könnten.

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Das ist super aufregend, weil wir hier die Effekte haben, die wir auf der Erde in Teilchenbeschleunigern erzeugen wollen, nur auf kosmischem Maßstab. Kosmische Strahlen bieten ein Testfeld, um zu untersuchen, wie Teilchen bei extremen Energien interagieren, die auf der Erde niemals von Beschleunigern erzeugt werden können. Wenn man Teilchen wie Amaterasu oder Oh my God untersucht, ist das so, als hätte man einen Teilchenbeschleuniger auf Steroiden.

Die Wissenschaftler sind jetzt dabei, das Telescope Array in Utah auf das Vierfache der Empfindlichkeit aufzurüsten. Dadurch können wir dann mehr von diesen seltenen ultrahochenergetischen kosmischen Strahlen einfangen und ihre Ursprünge genauer verfolgen.

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Solarer Polsprung: Bald ist es so weit

von 1. Dezember 20231. Dezember 2023 By Tim Julian Ruster

Solarer Polsprung und Auswirkungen auf Erde

Ein solarer Polsprung steht kurz bevor. Das Magnetfeld unseres Sterns kehrt sich um und das wird nicht spurlos an uns auf der Erde vorbei gehen. Was steht uns genau bevor und kann das sogar gefährlich werden?

Unsere Sonne. Die Licht- und Wärmequelle, ohne die nicht nur wir nicht hier wären, sondern der gesamte Planet ein trister und toter Stein wäre. Unser lebensspendender Stern, der Quell unserer Existenz!

Die Sonne ist aber viel mehr als nur das. Sie ist ein komplexes und dynamisches astronomisches Objekt, vielleicht das komplexeste im gesamten Sonnensystem. Auf der Sonne ist jede Menge los. Plasmabögen, Protuberanzen, die ins All geschleudert werden, Konvektionszellen auf der Oberfläche. Und das interessanteste solare Feature ist ihr Magnetfeld. Wie bei der Erde entsteht es durch Prozesse im Inneren der Sonne, die sich aber stark von den innerirdischen Vorgängen unterscheiden.

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So leuchtet die Sonne

Das Magnetfeld der Sonne entsteht durch den Prozess der Magnetohydrodynamik, der wiederum auf den Bewegungen von geladenen Teilchen im Sonneninneren basiert. Die Sonne besteht hauptsächlich aus ionisiertem Gas, auch Plasma genannt, wobei Wasserstoff und Helium den Hauptteil ausmachen. In ihrem Kern herrschen hohe Temperaturen und ein hoher Druck. Das ermöglicht es den Wasserstoffatomen, miteinander zu verschmelzen und Helium zu bilden. Dieser Kernfusionsprozess setzt enorme Energiemengen frei, die die Sonne zum Leuchten bringen. Man nennt das auch die Proton-Proton-Reaktion.

Simulation der Magnetfeldlinien der Sonne (NASA)

Die Bewegung des heißen Plasmas im Inneren der Sonne erzeugt elektrische Ströme, die Magnetfelder erzeugen. Durch diesen sogenannten Sonnendynamo entsteht das solare Magnetfeld, das sich von der Oberfläche der Sonne weit in den interplanetaren Raum des Sonnensystems erstreckt. Viele Details über das Magnetfeld sind noch gar nicht bekannt. Die NASA-Astrophysikern Holly Gilbert sagt: „Wir wissen nicht genau, wo in der Sonne das Magnetfeld entsteht. Es könnte sich nahe der Sonnenoberfläche oder tief im Inneren der Sonne befinden – oder in einer großen Bandbreite von Tiefen.”

Wie entstehen Sonnenflecken

Andere Dinge wiederum sind mittlerweile klar, zum Beispiel, wie die Sonnenflecken entstehen. Diese Flecken sind das sichtbare Zeichen des Magnetfelds der Sonne in Action. Sie entstehen, wenn die Magnetfeldlinien der Sonne die Oberfläche durchbrechen und die Plasmaströme einschränken, was zu einer Abkühlung und Verdunkelung dieser Bereiche führt. Die normale Oberflächentemperatur der Sonne beträgt 5000 bis 5000 Grad. Innerhalb der Sonnenflecken werden nur angenehme 3000 bis 4000 Grad erreicht.

Eine Gruppe Sonnenflecken (NASA Goddard Space Flight Center )

Jetzt kennen wir die Grundlagen über das Sonnenmagnetfeld und nun die schockierende Nachricht: Dieses solare Magnetfeld kehrt sich um. Und um das zu verstehen, sind die Sonnenflecken der Schlüssel. Wir haben gesehen, dass diese Flecken Orte mit erhöhter magnetischer Aktivität sind. Und die Umkehr der magnetischen Pole der Sonne ist eng mit dem 11-jährigen Sonnenfleckenzyklus verbunden. Während dieses Zyklus erlebt die Sonne Phasen zunehmender und abnehmender Aktivität. Zu Beginn des Zyklus, dem sogenannten Sonnenfleckenmaximum, treten vermehrt Sonnenflecken auf der Oberfläche der Sonne auf.

Solarer Polsprung: Sonnenmagnetfeld dreht sich um

Während des Sonnenfleckenmaximums erreicht das Magnetfeld der Sonne einen Punkt, an dem es instabil wird. Das Magnetfeld der Sonne ist nicht starr, sondern dynamisch und kann sich im Laufe der Zeit verändern. In dieser Phase werden die Pole des Sonnenmagnetfelds schwächer, bis sie schließlich ihre Polarität umkehren. Das bedeutet, dass der Nordpol der Sonne zum Südpol wird und umgekehrt. Ein solarer Polsprung.

Ein Ereignis, das auch auf der Erde vorkommt, und der nächste irdische Polsprung scheint wohl nicht mehr in allzu ferner Zukunft zu liegen. Auf der Sonne kann man das Ganze ein wenig besser vorhersagen, da es sich in den schon erwähnten 11-Jahres-Zyklus einfügt. Mike Murray beschreibt es so: „Der 11-jährige Sonnenfleckenzyklus ist nur die Hälfte eines vollständigen Magnetzyklus, weil sich die magnetischen Pole der Sonne alle 11 Jahre in ihrer Polarität umkehren. Das bedeutet, dass die nord- und südlichen magnetischen Pole der Sonne die Plätze tauschen. Dann dauert es etwa weitere 11 Jahre, bis sich die nord- und südlichen Pole der Sonne wieder umkehren.”

Sonnenmagnetzyklus: 22 Jahre

Also können wir diesen gesamten Prozess als den 22-jährigen Sonnenmagnetzyklus bezeichnen. Und da stellt sich die nicht ganz unerhebliche Frage: Wann geschieht die nächste Umkehr? Antwort: sehr bald. Das Magnetfeld der Sonne wird seine Polarität am Höhepunkt des solaren Aktivitätszyklus umkehren, der derzeit für Ende 2024 oder Anfang 2025 vorhergesagt wird. Vielleicht steht nächstes Jahr Weihnachten schon der solare Polsprung unterm Tannenbaum!

Der Sonnenfleckzyklus (David Hathaway, NASA, Marshall Space Flight Center)

Es ist jedenfalls bald so weit, und die spannende Frage ist, ob das für uns gefährlich werden könnte und was alles genau geschehen wird. Erstmal ist wichtig zu verstehen, dass das keine instantane Sache ist und nicht überall zur gleichen Zeit passiert. Im letzten solaren Zyklus begann zum Beispiel die Polarität der nördlichen Hemisphäre der Sonne Anfang Juni 2012 sich umzukehren und schwankte dann um den neutralen Punkt herum, bis sie sich Ende 2014 stabilisierte, obwohl die südliche Hemisphäre schon Mitte 2013 reibungslos zur entgegengesetzten Polarität überging.

Solarer Polsprung: Auswirkungen auf die Erde

Dieses Mal scheinen die Pole allerdings gleichmäßiger umzuschalten. Es gibt vor allem drei Auswirkungen auf die Erde: erhöhte Sonnenaktivität, Schutz vor kosmischer Strahlung und wissenschaftliche Erkenntnisse. Während des solaren Polsprungs ist es möglich, dass die Sonne vermehrt starke Sonnenflecken, Flares und koronale Massenauswürfe aufweist. All diese Ereignisse sorgen dafür, dass mehr energiereiche Strahlung, sogenannter Sonnenwind, Richtung Erde geschleudert wird. Das kann Auswirkungen auf die Kommunikationssysteme, Satelliten und Stromnetze haben, aber derzeit spricht nichts dafür, dass es überdurchschnittlich heftig wird. Aber es kann dazu führen, dass wir mehr Polarlichter sehen, die ja durch die Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Erdatmosphäre entstehen.

Der nächste Punkt: der Schutz vor kosmischer Strahlung. Während der Umkehr des Sonnenmagnetfeldes wird das sogenannte „Stromblatt“ der Sonne welliger. Das Stromblatt der Sonne ist eine Region im Weltraum, in der das Magnetfeld der Sonne eine wellenförmige Struktur annimmt und eine bessere Barriere gegen galaktische kosmische Strahlen bildet. Dieser Bereich ragt weit in den Raum hinein. Dieses Stromblatt bildet eine perfekte Barriere gegen galaktische kosmische Strahlen, hochenergetische Partikel aus dem Weltraum, die Satelliten gefährden und die Gesundheit von Astronauten im Weltraum beeinträchtigen könnten.

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Solarer Polsprung: perfekt für wissenschaftliche Erkenntnisse

Während des solaren Polsprungs wird der Schutz verstärkt, weil das Stromblatt welliger wird und so die gefährliche kosmische Strahlung besser abschirmt. Perfekt. Und es wird noch besser. Denn für Wissenschaftler ist ein solarer Polsprung ein absolutes Träumchen. Denn die Untersuchung der Umkehr des Sonnenmagnetfeldes bietet natürlich wertvolle Einblicke in die Dynamik der Sonne und auch anderer Sterne. Und da es nur alle paar Jahre geschieht, ist das für Astronomen ein bisschen wie Weihnachten, Silvester und Los Wochos bei McDonalds zusammen. Also, mehr Polarlichter, besserer Schutz gegen kosmische Gefahren und einmalige wissenschaftliche Erkenntnisse.

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1,5 Milliarden Jahre alte Mikroorganismen entdeckt

von 3. November 20233. November 2023 By Jana Ruster

Forschern ist eine absolute Sensation gelungen. Sie haben in einer Quarzmine in der Ukraine die ältesten Formen von Mikroorganismen gefunden, die aus den ersten Jahren der Evolution stammen. Sie könnten 1,5 Milliarden Jahre alt sein. So einen Einblick in das Leben, wie es ganz am Anfang ausgesehen haben könnte, gab es bisher noch nie.

Eigentlich wollten die Forscher von der Technischen Universität Berlin, der Akademie der Wissenschaften der Ukraine, des Museums für Naturkunde Berlin sowie des Naturhistorischen Museums in Luxemburg nur ein paar Edelsteine sammeln. Als Ort des Geschehens hatten sie sich die Volyn-Quarzmine in der Ukraine ausgesucht. In der Mine gibt es eine Menge hochwertige Quarzvorkommen. Die Forscher hatten es vor allem auf die Edelsteine Beryll und Topas abgesehen, aber dann kam alles ganz anders. Anstatt die Minerale zu untersuchen, ist ihnen ein völlig unerwarteter Fund gelungen: Mikroorganismen .

Was sind eigentlich Fossilien?

Bei Fossilien handelt es sich um Überreste oder Spuren von Lebewesen aus vergangenen geologischen Zeitaltern, die in Gesteinen, Sedimenten oder anderen Ablagerungen konserviert wurden. Die Überreste dieser Lebewesen können in den unterschiedlichsten Formen auftreten, zum Beispiel als Spurenfossilien, also diese berühmten Abdrücke von Lebewesen, wie zum Beispiel Dinosaurierfußabdrücke oder Fährten von Tieren.

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Dann gibt es noch die Körperfossilien, also die physischen Überreste von Lebewesen, die im Gestein noch enthalten sind, sowas wie Knochen oder Zähne oder auch ganze Insekten, die von Bernstein umhüllt sind. Und diese Mikroorganismen sind von großer wissenschaftlicher Bedeutung, da sie spannende Einblicke in die Evolution des Lebens auf der Erde bieten und sie es Forschern ermöglichen, die Artenvielfalt, die Entwicklung von Organismen, die Umweltbedingungen und sogar Informationen über Massenaussterben zu studieren.

Mal schauen, was die Forscher in ein paar Millionen Jahren auf der Erde finden, wenn sie unsere Hinterlassenschaften ausgraben. Wahrscheinlich finden sie dann versteinerte iPhones und fossilisierte Überreste von Bierkästen oder anderen Gegenständen aus Kunststoff und vermutlich definieren sie uns dann als biertrinkende iPhone-Zombies oder so, was natürlich völlig an den Haaren herbei gezogen ist.

Aus der Boring Billion: Älteste Mikroorganismen gefunden

Zurück zu unserem spektakulären Fund. Die Forscher haben auf den Mineralien die faserartigen Fossilien der ältesten Mikroorganismen jemals gefunden, die auch noch in dreidimensionaler Struktur erhalten sind. Bisher wurden die meisten Hinweise auf prähistorische Mikroorganismen mittels indirekter Verfahren erkannt wie etwa den charakteristischen Abdrücken in Gesteinsschichten. Dass die jetzt gefundenen Mikroorganismen so gut konserviert wurden, liegt an einer dünnen Schicht aus Aluminium-Silikat, die die ursprüngliche Form der Urzeit-Wesen umschlossen hat, ähnlich wie ihr es auch von der berühmten von Bernstein umschlossenen Mücke von Jurassic Park kennt.

Professor Dr. Gerhard Franz vom Institut für Angewandte Geowissenschaften an der TU Berlin sagt, dass damit zum ersten Mal die Fossilien von Ur-Mikroorganismen unter dem Rasterelektronenmikroskop studiert werden können, die aus der Zeit der sogenannten „Boring Billion” stammen. Das ist keineswegs eine etwas übertriebene Darstellung für eine langweilige Mathestunde, sondern ein Begriff aus der Erdgeschichte, der sich auf einen langen Zeitraum von etwa einer Milliarde Jahren in der geologischen Vergangenheit der Erde bezieht.

Wann war die Boring Billion?

Der Zeitraum der Boring Billion erstreckt sich von vor etwa 1,8 Milliarden Jahren bis vor etwa 0,8 Milliarden Jahren und in dieser Zeitspanne wurden keine signifikanten geologischen oder biologischen Ereignisse verzeichnet. Es ist im Grunde nichts Spannendes passiert, es war eine „langweilige” Zeit, also doch im Grunde so wie die Mathestunde.

Im Gegensatz zu anderen geologischen Epochen, in denen es heiß herging mit Massenaussterben oder der Entwicklung neuer Lebensformen, gab es während der Boring Billion eben keine nennenswerten Veränderungen. Die Boring Billion könnt ihr euch also als eine Art „langweilige“ Phase vor der Präkambischen Revolution vorstellen, also eine Zeit, bevor die Vielfalt des Lebens dramatisch zunahm und sich komplexe Organismen und mehrzellige Tiere entwickeln konnten.

Erst danach hat die Evolution sowas wie Skelette aus Kalziumkarbonat oder Phosphat hervorgebracht und erst danach entstanden Korallen, Muscheln aber auch Wirbeltiere, die dann eben irgendwann die ersten echten Fossilien mit Skeletten hervorbrachte.

Leben vor der Präkambischen Revolution

Alle Lebewesen vor dieser Präkambischen Revolution hatten also keine Skelette und konnten demnach auch nicht fossilisiert werden, so wie wir es heute von Fossilien kennen. Deswegen ist aus dem Zeitalter der Boring Billion auch so wenig bekannt, weil man schlicht und einfach kaum Spuren der Lebewesen aus diesem Zeitalter entdecken konnte.

Bis jetzt, denn Professor Franz ist eben diesen Evolutions-Frühlingen auf die Schliche gekommen. Und was er da unter dem Elektronenmikroskop sehen kann, lässt einen wirklich sprachlos zurück. Er sagt: „Was wir nun unter dem Elektronenmikroskop sehen, sind meist faserige Strukturen, entweder dünne Filamente, die sich verzweigen, oder dicke Filamente, die kleine Ausstülpungen oder Dellen aufweisen.”

Rasterelektronenbilder eines der Organismen (TU Berlin)

Er berichtet weiter, dass die Funde zwischen zehn und 200 Mikrometern dick und bis zu mehreren Millimeter lang sind und teils sogar einen dünnen Kanal in der Mitte aufweisen. Zum Vergleich, ein durchschnittliches menschliches Haar hat in etwa einen Durchmesser von 50 bis 100 Mikrometern. Und er sagt auch, dass sie uns völlig unbekannte Formen von Mikroorganismen gefunden haben, die schalenförmig aussehen oder eine kugelige Form haben oder auch tentakelmäßige Verzweigungen aufweisen.

Das klingt fast schon so, als hätten die Forscher außerirdische Lebensformen entdeckt und da so etwas noch nie bisher gefunden wurde, stellt sich natürlich die Frage: Was könnte das bloß gewesen sein?

Eine uralte Pilzform

Zur großen Überraschung berichtet Franz: „Über die Analyse der Kohlenstoffisotope 12 C und 13 C konnten wir den Nachweis erbringen, dass es sich bei unseren Funden um Lebewesen gehandelt haben muss.” Er geht davon aus, dass es sich bei den fossilisierten Organismen um eine Art Pilz gehandelt haben muss, da die Forscher mithilfe der Infrarotspektroskopie und unter dem Elektronenmikroskop verschiedene Stoffe entlarven konnten, die eben auf ein Pilz-Dasein hindeuten, dazu gehören etwa Chitosan oder die Elemente Wismut und Tellur.

Franz sagt aber auch, dass diese pilzige Vermutung nicht auf alle Funde zutreffe und dass er nur vermuten kann, dass es sich bei den anderen Mikroorganismen um Ein- oder Mehrzeller handeln könnte und, dass die Pilze und die anderen Lebewesen wohl in einem gemeinsamen Ökosystem gehaust haben. Fakt ist jedenfalls, dass sich die Mikroorganismen in der Quarzmine einen super Ort zum Leben ausgesucht haben, denn in solchen Umgebungen werden diese Art von Organismen vom Sonnenlicht verschont und können etwa von Stoffen wie Phosphor, Stickstoff oder Kohlendioxid leben. Diese Stoffe lösen sich von der Oberfläche und wandern durch Spalten weiter nach unten direkt vor die Haustür der Mikroorganismen, wie so eine Art mineralisches Lieferando.

Und so ähnlich erging es wohl auch der Kolonie in der Quarzmine. Die Forscher stehen aktuell noch ganz am Anfang und wir müssen weitere Analysen abwarten und eventuell auf neue Funde hoffen, um noch mehr über die uns bisher völlig unbekannten Methusalem-Mikroorganismen zu erfahren und neue Einsichten in die frühe Entwicklung des Lebens auf der Erde unter extremen Bedingungen zu erhalten.

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Für uns bedeutet dieser Fund also zunächst mal keine Existenzkrise, wobei es schon erstaunlich ist, dass wir im 21. Jahrhundert leben und immer noch nicht alles auf der Erde entdeckt haben und erklären können. Das zeigt uns doch wieder einmal, wie besonders unser Planet doch ist und wie das Leben hier schon vor Milliarden von Jahren geblüht haben muss.

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Ho’oleilana: ein Fossil am Himmel

von 17. Oktober 202317. Oktober 2023 By Jana Ruster

So etwas wurde bisher noch nicht entdeckt: Astronomen haben mit dem Supercluster Ho’oleilana ein gigantisches kosmisches Fossil am Himmel gefunden, das alle bisher bekannten Dimensionen sprengt. Und noch dazu befindet sich dieser kosmische Methusalem direkt vor unserer galaktischen Haustür.

Stellt euch mal vor, ihr spaziert bei eurem Herbsturlaub ganz gemütlich an der Ostseeküste irgendwo zwischen Stralsund und Usedom entlang und plötzlich entdeckt ihr am Steilufer unter Geröll und Gestrüpp versteckt ein Relikt aus längst vergangenen Erdzeitaltern: ein Fossil, also Reste eines Schwamms, einer Koralle oder einer Schnecke, die versteinert wurden. Das wäre doch echt mal eine Sensation, die euren Urlaub ordentlich aufwertet, oder? Stellt euch mal das Glücksgefühl vor, das ihr habt, wenn ihr so ein Fossil findet, das Millionen Jahre alt ist.

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Astronomen in Hawaii haben jetzt so einen Fund gemacht, der noch viel spektakulärer ist. Sie haben das vermutlich älteste Fossil aller Zeiten gefunden. Ok, der Vergleich mag vielleicht etwas hinken, da es sich bei dem Fund nicht um einen versteinerten Wurm aus längst vergangenen Zeiten handelt, sondern um eine riesige Galaxienblase, die eine Art Überbleibsel des Urknalls sein könnte und den klangvollen hawaiianischen Namen Ho’oleilana hat. Es handelt sich hierbei um die größte bisher bekannte Struktur im nahen Universum. Die kosmische Dichteblase liegt direkt neben unserem heimischen Supercluster, dessen Name Laniakea ebenfalls aus dem Hawaiianischen kommt.

Ho’oleilana ist neuer Supercluster

Was genau haben die Forscher jetzt hier eigentlich gefunden? Ganz einfach: Auf der Webseite der Astronomen wird davon gesprochen, dass diese massive Struktur rund eine Milliarde Lichtjahre breit ist, sich in 820 Millionen Lichtjahren Entfernung zur Erde in einem Galaxiennetz befindet und eine Baryonische akustische Oszillation sein könnte.

Gehen wir das mal im Einzelnen durch. Zunächst klären wir die Frage, was überhaupt ein Supercluster ist. Diese Strukturen sind einige der größten bekannten Strukturen im Universum und bestehen aus mehreren Einzelgalaxienhaufen und Galaxienfilamenten, die sich aufgrund ihrer Schwerkraft zu einem einzigen riesigen Netzwerk anziehen.

Supercluster sind extrem groß, Millionen bis Milliarden von Lichtjahren im Durchmesser können sie haben und sie können tausende von Galaxien enthalten. Unser heimischer Supercluster heißt Laniakea, und der ist 500 Millionen Lichtjahre groß und beheimatet nicht nur die Milchstraße, sondern auch die Andromeda-Galaxie, den Virgo Superhaufen und tausende andere Galaxien. Also ein Verbund von Galaxien, die sich gravitativ anziehen und so gemeinsam durchs All vagabundieren.

Kurz nach Urknall: Supercluster im All

Das Verständnis von solchen Superclustern ist enorm wichtig, um zu verstehen, wie die Galaxien auf kosmischen Skalen verteilt sind und miteinander in Wechselwirkung stehen. Und sie zeigen, wie selbst unsere Galaxie, die Milchstraße, nur ein winzig kleiner Teil eines viel größeren kosmischen Zusammenhangs ist.

Darstellung der BAOs (E M Huff, the SDSS-III team and the South Pole Telescope team; graphic by Zosia Rostomian)

Diese neu entdeckte kosmische Blase geht zurück in eine Zeit rund 400.000 Jahre nach dem Urknall. Damals fanden Prozesse statt, die konzentrische Dichtewellen im Universum erzeugten. Alle riesig großen Strukturen im All sind damals in dieser Ursuppe entstanden, als Materie und Strahlung noch miteinander verbunden waren und Atome noch nicht existierten. Diese Ursuppe war ein Teilchen-Gemisch, das man auch als Plasma bezeichnet. Und als das heiße Plasma nach dem Urknall abkühlte, bildeten sich Atome, und überdichte Regionen brachen unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammen.

In den dichteren Regionen zogen die eigenen Gravitationskräfte die Materie zusammen, während aber gleichzeitig die Strahlung einen enormen Druck ausübte, der der Gravitation entgegenwirkte. Dieses kosmische Kräftespiel führte dann am Ende dazu, dass das Plasma in Wallung geraten ist und angefangen hat zu schwingen und die Wellen sich dann ausgebreitet haben.

Dichtewellen im All versteinert

Und diese Dichtewellen sind damals durch diesen kosmischen Urbrei gedüst und rund 400.000 Jahre nach dem Urknall ließ die Verbindung zwischen Strahlung und Materie dann aber plötzlich nach, sie brach sogar zusammen, und genau zu dieser Zeit wurden diese Dichtewellen, diese Schwingungen, quasi eingefroren, oder besser gesagt: versteinert. Wie der Sand an unserer Ostseeküste, der bei Ebbe ja auch eine Art wellenförmigen Untergrund hinterlässt, so kann man sich das ungefähr vorstellen.

Und diese Dichtewellen bezeichnet man auch als Baryonische Akustische Oszillationen, kurz auch als BAO bezeichnet. Die BAOs sind genau diese ursprünglichen Dichteunterschiede oder -schwankungen im frühen Universum, die sich wie Wellen oder Rippel durch das Plasma aus Elektronen und Protonen bewegten, als das Universum noch sehr jung war.

Zunahme der Galaxiendichte

Diese fossilen Schwingungen aus der kosmischen Ursuppe sind noch heute in der Anordnung der Materie im Universum erkennbar, da sie subtile Schwankungen in der Verteilung von Galaxien hinterlassen. Und wenn Forscher diese Verteilung dann über eine große Entfernung hinweg betrachten, dann fällt ihnen etwas Interessantes auf: rund alle 500 Millionen Lichtjahre gibt es eine Zunahme der Galaxiendichte und diese Dichteanstiege zeigen dann das Zentrum der Baryonischen akustischen Oszillation.

Darstellung von Ho'oleilana (Frédéric Durillon_ Animea Studio, Daniel Pomarède_ IRFU, CEA University Paris-Saclay) — Darstellung von Ho’oleilana (Frédéric Durillon_ Animea Studio, Daniel Pomarède_ IRFU, CEA University Paris-Saclay)

Und durch einen absoluten Zufall haben die Astronomen diese Dichteblase entdeckt. Erstautor Brent Tully von der University of Hawai in Manoa sagt: „Wir haben nicht danach gesucht. Das Gebilde ist so riesig, dass es bis an den Rand des Sektors des Himmels reicht, den wir analysiert haben. Der sehr große Durchmesser von einer Milliarde Lichtjahren liegt jenseits der theoretischen Erwartungen.”

Aber das Wichtige: Das Gebilde scheint in puncto Form und Größe genau den Dichteblasen zu entsprechen, die durch die Baryonischen Akustischen Oszillationen entstanden sind. Der dichte äußere Rand der Blase und die Ansammlung von Galaxien, von Materie im Zentrum spiegeln diese versteinerten Dichtewellen aus der Urzeit des Universums ziemlich genau wider. Wir haben es hier also mit dieser durch Zufall entdeckten Ringstruktur mit einer der größten bisher bekannten Struktur im nahen Universum zu tun und zum ersten Mal eine BAO-Dichteblase identifiziert und das auch noch direkt in unserem kosmischen Vorgarten.

Und es ist interessant, dass diese äußere Struktur jetzt zufällig entdeckt wurde, denn das Innere dieser galaktischen Blase ist Forschern schon lange bekannt, dort sind viele Galaxien und Galaxienhaufen aus unserer direkten Nachbarschaft enthalten, darunter zum Beispiel der Virgo Coma Supercluster, der Corona Boreais Supercluster oder der Boötes Supercluster.

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Die Entdeckung von solchen Strukturen ist für die Astronomie von unfassbarer Bedeutung. Die Strukturen helfen nämlich nicht nur bei der Bestimmung von kosmischen Entfernungen, sondern man kann mit ihnen auch die Geschwindigkeit erahnen, mit der sich der Kosmos ausdehnt. Ho’oleilana ist viel größer als man es von einer Baryonischen Akustischen Oszillation erwartet hatte und die Forscher sagen, dass das ein Anzeichen dafür sein kann, dass sich das Universum viel schneller ausdehnt als bisher angenommen. Die Hubble-Konstante beschreibt die Rate, mit der sich das Universum ausdehnt und die zwischen 67 und 74 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec beträgt. Ho’oleilana lässt aber eher darauf schließen, dass sich der Kosmos noch schneller ausdehnt, mit rund 76,9 Kilometern pro Sekunde pro Megaparsec. Um diese Aussage aber wirklich sicher belegen zu können, müssen die Forscher noch eine Menge weiterer Analysen anstellen.

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Die 3 erdähnlichsten Exoplaneten

von 14. Oktober 202314. Oktober 2023 By Jana Ruster

Forscher haben die spannendsten erdähnlichsten Exoplaneten entdeckt, auf denen es teils sogar heimeliger ist als auf unserer Erde.

Für uns ist die Erde ein lebensfreundliches Refugium, unser Raumschiff in den dunklen, kargen Weiten des Kosmos, mit dem wir um die Sonne rasen. Aber bei der unglaublichen Anzahl an Planeten in unserer Galaxis ist es offensichtlich, dass es viele weitere Planeten wie die Erde geben muss.

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Seit Neuestem sprechen Astronomen sogar schon von superhabitablen Planeten, also Welten, die besser für Leben geeignet sind als die Erde. Hier sind drei Planeten, die der Erde gewaltig Konkurrenz machen.

1. Die erdähnlichsten exoplaneten: Kepler-22b als zweite Erde

Unser erster Kandidat aus der Gruppe der erdähnlichsten Exoplaneten ist Kepler-22b. Die Astronomen sind sich anhand der Daten noch nicht sicher, aber wenn die Vermutungen zutreffen, haben wir es mit einer unglaublichen Welt zu tun. Ein Ozeanplanet, 2,4-mal so groß wie die Erde und auf die Seite gekippt wie der Uranus. Bei Gesteinsplaneten dieser Größe spricht man auch von Super-Erden. Und hier haben wir vielleicht eine Super-Erde, die bedeckt mit einem planetenumspannenden Ozean ist.

Künstlerische Darstellung von Kepler-22b (NASA_Ames_JPL-Caltech)

Kepler-22b ist nur 600 Lichtjahre von uns entfernt, kosmisch gesehen ein Katzensprung. Er befindet sich in der habitablen Zone seines Sternsystems. Falls der Planet eine der Erde ähnliche Atmosphäre besitzt, wird die durchschnittliche Temperatur auf der Oberfläche von den Astronomen auf 22 Grad geschätzt. Die NASA-Astronomin Natalie Batalha sagt: „Wenn es sich hauptsächlich um einen Ozean mit einem kleinen felsigen Kern handelt, liegt es nicht außerhalb des Bereichs des Möglichen, dass Leben in einem solchen Ozean existieren könnte.”

Das Leben dort wäre aber extrem. Denn Kepler-22b ist zwar nur 2,4-mal größer als die Erde, aber wohl knapp neunmal massereicher. Durch seine extreme Neigung würden sein Nord- und Südpol abwechselnd ein halbes Jahr lang in Sonnenlicht und Dunkelheit getaucht sein, während der Planet seinen Stern umkreist.

2. Exoplanet in 40 Lichtjahren Entfernung

Schauen wir uns den nächste Kandidaten der erdähnlichsten Exoplaneten an, der sogar nur lockere 40 Lichtjahre von uns entfernt liegt. Trappist-1e. Das Trappist-1-System ist eine der größten astronomischen Entdeckungen, denn es besitzt sieben Planeten mit fester Oberfläche, also mehr als unser eigenes Sonnensystem. Und der Planet Trappist-1e liegt in der habitablen Zone dieses außergewöhnlichen Systems und ist wirklich in fast allen Belangen der beste Kandidat für eine zweite Erde.

Künstlerische Darstellung von Trappist-1 e (NASA_JPL-Caltech)

Mit 0,92 Erdradien ist er fast genau so groß wie die Erde und mit 0,96 Erdmassen auch nur etwas leichter. Um zu definieren, wie erdähnlich Exoplaneten sind, haben Wissenschaftler den Earth Similarity Index eingeführt, kurz ESI. Eine 1 auf dem ESI würde bedeuten, dass ein Planet genauso erdähnlich ist wie die Erde. Trappist-1-e erreicht eine unglaubliche 0,85, er ist also fast so erdähnlich wie die Erde. Einziges Problemchen: Alle Planeten des Trappist-1-Systems haben vermutlich eine gebundene Rotation, zeigen also ihrem Stern immer dieselbe Seite. Auf Trappist-1-e hätten wir also eine Seite mit ewigem Tag und eine mit ewiger Nacht, dort wären die Temperaturen wohl viel zu heiß beziehungsweise viel zu kalt. Aber genau in der Zone dazwischen könnten die Temperaturen perfekt sein. Diesen Bereich bezeichnet man als die Terminator-Zone! Aber nicht wegen Arnold Schwarzenegger, sondern weil Terminator ein anderer Begriff für die Tag-Nacht-Grenze ist. Stellt euch mal vor, ein ringförmiger Bereich um den Planeten, genau zwischen ewigem heißen Tag und ewiger klirrend kalter Nacht, auf dem perfekte erdähnliche Bedingungen herrschen und vielleicht große Herden von Alien-Lebewesen durch die fruchtbaren Landstriche wandern.

3. Exoplanet: besser als unsere Erde

Und nun reisen wir zu einem Planeten, von dem einige Astronomen denken, dass er sogar besser für Leben geeignet sein könnte als die Erde. Dieser Planet trägt den leicht zu merkenden Namen KOI 5715, wir nennen ihn der Einfachheit halber KOI. Zu den entscheidenden Faktoren für die Eignung eines Planeten für das Leben gehören, wie wir ja jetzt schon wissen, die potenzielle Existenz von flüssigem Wasser, eine stabile Atmosphäre und eine geeignete Entfernung zum Zentralstern. Das ist bei KOI alles der Fall, er ist knapp 3000 Lichtjahre von uns entfernt, umkreist einen orangenen Zwergstern im richtigen Abstand und besitzt einen 1,8- bis 2,4-fachen Durchmesser der Erde.

So weit, so gut, aber solche Eigenschaften hatten wir auch bei den anderen Planeten. Was macht KOI jetzt zum erdähnlichsten Exoplaneten, zu einem superhabitablen Planeten, der besser als die Erde sein soll? Und was soll das überhaupt bedeuten? Das Sternsystem von KOI ist rund 5,5 Milliarden Jahre alt und damit rund eine Milliarde Jahre älter als unser Sonnensystem. Das bedeutet, dass das Leben mehr Zeit hatte sich zu entwickeln. Die Evolution dort hat theoretisch einen Vorsprung von einer Milliarde Jahren und das könnte jede Menge ausmachen.

Der orangene Zwergstern, den KOI umkreist, ist außerdem langlebiger als die Sonne. Das Leben dort hätte auch noch eine längere Zukunft vor sich. Außerdem macht die Größe KOI potenziell superhabitabel. Bei der Suche nach superhabitablen Welten halten Astronomen Ausschau nach genau solchen Planeten, die etwas größer und etwas massereicher als die Erde sind. Dieser Größen- und Massenunterschied können dem Planeten helfen, mehr Gase, Energie und Wärme zu speichern. Und wenn er mehr Treibhausgase in seiner massiveren Atmosphäre speichern könnte, dann würde das zu einer viel höheren Biodiversität führen. KOI könnte ein Planet mit mehr Biomasse und einer viel längeren Evolution als auf der Erde sein, also würden wir hier vielleicht dichte außerirdische Dschungel mit Lebensformen vorfinden, die eine lange und komplexe Evolution hinter sich haben.

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All diese Erkenntnisse über die Exoplaneten sind noch nicht in Stein gemeißelt. Aber allein die große Anzahl an Kandidaten für eine zweite Erde oder sogar eine bessere Erde zeigt, dass es diese Planeten in unserer Galaxis zahlreich geben dürfte. Jetzt müssen wir nur noch irgendwie hinkommen.

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Der Polarstern verhält sich seltsam

von 1. Oktober 20231. Oktober 2023 By Jana Ruster

Etwas Seltsames passiert mit unserem Polarstern und mit seinen Helligkeitsschwankungen. Forscher haben ein sehr komisches Verhalten bei diesem Stern beobachtet und sogar schon einen Schuldigen gefunden, der dieses Verhalten auslöst.

Jeder von euch hat schon mal vom Polarstern gehört und bestimmt wisst ihr auch, was ihn so besonders macht, oder? Der Polarstern befindet sich bei uns am Nordhimmel im Sternbild kleiner Bär und wird auch oft als Nordstern oder Polaris bezeichnet. Er hat für die Astronomie und für die Navigation eine ganz besondere Bedeutung, vor allem hier bei uns im hohen Norden auf der Nordhalbkugel der Erde.

Stellt euch mal vor, ihr würdet am Nordpol stehen, und von dort fährt ein intergalaktischer Aufzug gerade rauf in den Himmel. Dann würdet ihr irgendwann nach Jahren am Himmelsnordpol herauskommen und zufälligerweise steht der Polarstern ganz knapp neben unserem Himmelsnordpol. Um genau zu sein steht er nur 0,7 Grad neben dem Pol, das entspricht ungefähr dem Abstand, den ihr mit dem Daumen am ausgestreckten Arm am Himmel abdecken könnt.

Polarstern finden

Dass der Polarstern nicht exakt auf dem Himmelsnordpol steht, ist kein Problem für die Navigation. Vor allem zu den Zeiten der großen Seefahrer wie Kolumbus oder Magellan diente der Polarstern vor allem als Orientierungspunkt am Himmel, weil er eben am Himmelsnordpol klebt und dadurch immer nach Norden zeigt, egal, wo ihr euch auf der Nordhalbkugel befindet. Also, solltet ihr euch mitten im Wald in der Eifel mal verlaufen und wisst nicht, wie ihr wieder zurück in die Kneipe im nächsten Dorf findet, um euer wohlverdientes Landbier zu schlürfen, dann haltet mal Ausschau nach dem Polarstern.

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Der ist leicht zu finden: Wenn ihr die vorderen beiden Kastensterne des Großen Wagens verbindet und die Entfernung zwischen den beiden Sternen vier bis fünf Mal nach oben verlängert, dann habt ihr den Polarstern.

Der Polarstern ist ein Fixstern

Eine weitere Besonderheit ist, dass der Polarstern sich nicht zu bewegen scheint. Normalerweise ziehen die Sterne über unseren Himmel hinüber. Ok, sie fliegen nicht über uns hinweg, weil es ja die Erde ist, die sich dreht und dadurch sieht es eben so aus, als würde sich der Himmel über uns hinwegbewegen. Während also alle Sterne im Osten aufgehen, wie die Sonne und scheinbar über den Himmel wandern, bleibt der Polarstern fast immer als Fixstern an der gleichen Stelle.

Er bewegt sich minimal in einem winzigen Kreis um den Himmelsnordpol herum, aber diese Bewegung ist so gering, dass wir das mit bloßem Auge gar nicht wahrnehmen können. Wenn ihr ein Foto vom Polarstern macht und ein paar Stunden lang belichtet und den Polarstern perfekt im Foto zentriert habt, dann seht ihr sehr gut, dass sich alle Sterne um den Polarstern herum drehen. Der Polarstern ist also das Zentrum unseres Nordhimmels.

Polaris ist ein Mehrfachsternsystem

Außerdem ist er kein einzelner Stern, sondern ein sogenanntes Dreifachsternsystem. Er besteht aus drei Sternen, die aneinander gebunden sind und gemeinsam als ein System durch den Weltraum reisen. Wir haben einmal den Hauptstern Polaris Aa, der ein gelber Überriese ist und 2000 mal heller als unsere Sonne leuchtet. Außerdem ist er ein klassischer Cepheide, was bedeutet, dass er regelmäßigen Helligkeitsschwankungen unterliegt, die für die Astronomie von großer Bedeutung sind und die auch der Knackpunkt sind, der die Astronomen derzeit in Aufregung versetzt.

Aber bevor wir dazu kommen, kurz noch zu den anderen beiden Kumpels von Polaris. Es gibt nämlich noch Polaris Ab als Begleitstern von Polaris Aa, der den Hauptstern in rund 20 Astronomischen Einheiten (AE) umkreist, also in etwa der Entfernung, in der der Uranus die Sonne umkreist. Und es gibt noch Polaris B, der Polaris Aa und Polaris Ab in einer größeren Entfernung umkreist. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass es noch weitere, weniger massereiche Sterne im Polaris-System geben könnte, aber sicher erwiesen ist das noch nicht.

Die drei wichtigsten Fakten sind also, dass der Polarstern immer nach Norden zeigt, sich kaum bewegt und aus mehreren Sternen besteht. Und nicht, wie wirklich viele Leute denken, dass er der hellste Stern am Nachthimmel wäre.

Cepheiden sind pulsierende Sterne

Ein weiterer spannender Fakt ist, und jetzt kommen wir zu des Pudels Stern, äh Kern, dass Polaris Aa der uns am nächsten gelegene hellste Cepheide ist. 1911 hat der dänische Astronom Ejnar Hertzsprung die variable Natur von Polaris bestätigt. Beobachtungen haben ergeben, dass Polaris eine konstante Pulsationsperiode von vier Tagen hat, die Jahr für Jahr mehr wird. Bei Cepheiden handelt es sich also nicht um eine mystische Krankheit oder so, sondern um eine besondere Klasse von Sternen, die sich durch periodische Helligkeitsschwankungen auszeichnet, die Helligkeit nimmt also zu und wieder ab, ein bisschen so, wie wenn ihr im Wohnzimmer immer am Dimmer dreht und die Glühbirne heller und wieder dunkler wird. Im Grunde habt ihr alle Cepheiden im Wohnzimmer.

Helligkeitsperiode von Polaris (PopePompus _ Wikimedia Commons)

Und solche Cepheiden werden auch als pulsierende Sterne bezeichnet, weil es eben diese großen Helligkeitsschwankungen gibt und der Stern in Durchmesser und Temperatur variieren kann. Schon praktisch, so ein Cepheiden-Dasein, wäre es nicht cool, wenn wir auch solche Veränderlichen wären und einfach mal unseren Durchmesser ändern könnten? Dann bliebe mehr Raum für Arancini.

Änderungen beim Polarstern

Bisher war es bei Polaris immer so, dass die Pulsationsperioden zunahmen, während die Pulsationsamplituden abnahmen, also, dass die Zeiträume, in denen der Polarstern pulsiert, oder sich eben in seiner Helligkeit verändert, länger wurden, während die Unterschiede in seiner höchsten und niedrigsten Helligkeit aber kleiner wurden. Und genau das hat sich jetzt vor Kurzem geändert, die Zeitspanne zwischen den Helligkeitsveränderungen ist kürzer geworden und die Unterschiede in der Helligkeit haben aufgehört, größer zu werden.

Die große Preisfrage lautet jetzt: Warum hat sich das Verhalten von Polaris geändert? Und nein, die Antwort ist hier nicht 42, sondern ist ein wenig komplizierter. Der Autor einer neuen Studie, Guillermo Torres vom Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics Torres sagt: “Mehr als 150 Jahre lang und bis etwa 2010 hat sich die Periode um jedes Jahr um etwa vier Sekunden verlängert. Moderne Beobachtungen haben gezeigt, dass dieser Trend sich umgekehrt hat und die Pulsationsperiode kürzer wird.” Das kommt für die Astronomen total unerwartet, was einfach zeigt, dass wir Polaris doch noch nicht so gut kennen, wie wir angenommen haben.

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Pulsationseigenschaften von Polaris untersuchen

Mithilfe von Radialgeschwindigkeitsmessungen bis zurück ins Jahr 1888 konnte das Forscherteam die Entwicklung der Pulsationseigenschaften von Polaris zurückverfolgen und Guillermo Torres sagt dazu: “Anfang der 90er Jahre war die Amplitude so klein geworden, dass man dachte, die Pulsationen würden bald aufhören. Polaris entschied sich jedoch anders, und bis Ende der 90er Jahre begann die Amplitude wieder zu steigen, was bis etwa 2015 anhielt. Die neuesten Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Amplitude nicht mehr zunimmt und wieder abnehmen könnte.”

Laut der Studie kann es sein, dass diese Veränderungen im Verhalten von Polaris mit der Tatsache zusammenhängen, dass Polaris ein Mehrfachsternsystem ist und sich die Sterne einander annähern und der sekundäre Stern den Hauptstern auf irgendeine Art und Weise beeinflusst und der alle 30 Jahre in seine Nähe kommt und ihn so ein bisschen nervt. Und genau das könnte die Antwort auf die Frage sein, warum der Polarstern sich grad so seltsam verhält, einfach, weil der Begleitstern ihm so ein bisschen auf den Keks geht und er, wenn er dem Hauptstern am nächsten kommt, einen bisher nicht erkannten Einfluss auf die Pulsationsperiode hat.

Fest steht auf jeden Fall, dass sich Polaris derzeit seltsam verhält und es müssen noch mehr Messungen durchgeführt werden, um bestätigen zu können, dass der Begleiter hier der Schuldige ist. Das ist vor allem wichtig, um grundsätzlich mehr Informationen über das Verhalten von pulsierenden Sternen zu erhalten und die Schwankungen besser zu verstehen. Wir müssen uns leider noch ein wenig gedulden, bis wir mehr Informationen über das seltsame Verhalten von Polaris erfahren.

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Alien in Mexiko: Fünf Argumente gegen die Alien-Mumien-Theorie

von 27. September 202327. September 2023 By Jana Ruster

Wurde ein Alien in Mexiko gefunden und vor dem Parlament vorgestellt? Das ging vor Kurzem durch die Medien. Was hat es damit auf sich?

Im mexikanischen Parlament kam es zu seltsamen Szenen. Den Abgeordneten im hohen Haus des mittelamerikanischen Staates wurden vermeintliche Alien-Mumien vorgestellt. Zugeschaltet als Experte war sogar Avi Loeb, der Harvard-Professor, der bekannt geworden ist mit seiner These, dass der interstellare Komet Oumuamua ein Alien-Raumschiff gewesen sein sollte. Vorgestellt wurde der Fund vom Journalisten und selbsterklärten UFO-Experten Jaime Maussan, der sagte: „Es sind nicht-menschliche Wesen. Wir wollen sie aber nicht als Außerirdische bezeichnen, weil wir es nicht wissen.”

Gefunden habe er diese Mumien in Peru. Spezialisten der Nationalen Universität von Mexiko hätten sie mit Radiokarbonmessungen auf ein Alter von rund 1000 Jahren datiert. Außerdem sei DNA gefunden worden, wovon aber ein Drittel unbekannter Natur sei. Wurden da wirklich Alien-Mumien im mexikanischen Parlament vorgestellt? Die überraschende Antwort lautet: nein.

Die _Alien-Mumie_ im mexikanischen Parlament (Jaime Maussan) — Die Alien-Mumie im mexikanischen Parlament (Jaime Maussan)

Fünf Argumente gegen die Alien-Mumien

Und hier kommen fünf Argumente, weshalb diese Story nicht echt ist. Erstens: Dass dies im Parlament Gehör gefunden hat, ist kein Beweis für irgendwas. Viele Leute haben geschrieben, dass das was Ernstzunehmendes sein muss, weil es bis ins Parlament gekommen ist. Außerdem wurde der Auftritt im Parlament in diesem Fall allein vom Abgeordneten Sergio Gutiérrez, ein guter Freund von Maussan, „im Namen des öffentlichen Interesses“ initiiert. Es ist nicht dazu gekommen, weil man es allgemein für ein Thema nationaler Tragweite hielt, sondern weil ein Abgeordneter es vorgeschlagen hat.

Zweitens: Die Radiokarbonmessungen sagen nichts aus. Die Messung wurde zwar tatsächlich vorgenommen, aber die Universität veröffentlichte danach direkt eine Erklärung, dass die Arbeit des Nationalen Labors für Massenspektrometrie mit Beschleunigern, kurz LEMA, nur dazu diente, das Alter der Proben zu bestimmen. „In keinem Fall ziehen wir Rückschlüsse auf die Herkunft der Proben“, heißt es in der Erklärung. Anders gesagt: Natürlich findet man irgendwo in Peru etwas, das 1000 Jahre alt sein kann und kann das dann so zusammenformen. Die Angabe der Uni bezieht sich rein auf das Alter des Materials, auf nichts anderes.

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Drittens: Dass hier von DNA gesprochen wird, entlarvt die ganze Geschichte. Wer davon ausgeht, dass außerirdische Lebensformen DNA besitzen, macht sehr deutlich, dass er sich noch nie mit Exobiologie beschäftigt hat. Wir wissen nicht, wie außerirdisches Leben aufgebaut ist. Aber DNA ist eine Nukleinsäure, die Erbinformation aller irdischen Lebewesen trägt. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine extraterrestrische Spezies, die über Millionen und Milliarden Jahre auf einem anderen Planeten entstanden ist, genau denselben Mechanismus verwendet, um Erbinformationen zu speichern. Zufälligerweise sind die Alien-Gene auch auf Nukleinsäure gecodet, wie auf der Erde. Das ist ja praktisch.

Viertens: Diese Aliens, die hier vorgestellt wurden, sehen schlechter aus als bei einem Schulprojekt von Fünftklässlern. Sie sehen so generisch E.T.-mäßig aus, dass man Stephen Spielberg schon prophetische Fähigkeiten zuschreiben müsste, wenn er zufälligerweise seinen Alien E.T. genauso designt hätte, wie Aliens wirklich aussehen.

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Fünftens: Jaime Maussan ist bereits berühmt-berüchtigt, da er schon mal mit so einem Hoax aufgeflogen ist. Vor acht Jahren, 2015, führte er eine vergleichbare Präsentation durch. Er präsentierte Aufnahmen eines kleinen Körpers, der angeblich beim legendären Absturz eines UFOs in Roswell gefunden wurde. Damals wurde Maussan von mexikanischen Wissenschaftler Jesús Zalce Benitítez unterstützt, der auch in dieser Woche anwesend war und die Röntgenaufnahmen vorstellte. Damals konnte allerdings zweifelsfrei nachgewiesen werden, dass der kleine Körper eine menschliche Kindermumie aus dem 19. Jahrhundert war. Bei Twitter werden Beiträge dazu jetzt schon mit Community Notes versehen. In diesem Fall sagt die Community Note: „Der mexikanische Journalist und bekannte UFO-Betrüger Jaime Maussan ist kein Neuling in Sachen angeblicher Alien-Mumien. Die Alien-Mumie aus Peru ist ein Schwindel und ein Betrug, der schon vor einigen Jahren aufgedeckt wurde.”

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Hubble-Spannung: Stimmt was mit dem Kosmos nicht?

von 24. September 202324. September 2023 By Jana Ruster

Neue James-Webb-Daten über die Expansion des Kosmos haben enthüllt: Irgendetwas stimmt nicht mit dem Universum. Oder mit unseren Theorien. Was hat James Webb entdeckt? Und was hat das mit der Hubble-Spannung zu tun?

Die Welt der Kosmologie wurde vor mehr als einem Jahr gehörig auf den Kopf gestellt. Seitdem beobachtet das James-Webb-Teleskop den Kosmos. Wir können damit noch tiefer und noch detailreicher in die Anfangszeit des Alls gucken als mit dem Hubble-Teleskop.

Um die Unterschiede zwischen der optischen Beobachtung von Hubble und der Infrarotbeobachtung von James Webb deutlich zu machen, findet ihr unten ein Vergleichsbild der sogenannten kosmischen Klippen. Oben Hubble, unten James Webb. Deutlicher Unterschied, oder? Schreibt mal einen Kommentar, welche Aufnahme ihr rein ästhetisch schöner findet und warum. Hubble oder James Webb?

Kosmische Klippen: Vergleich Hubble vs James Webb

Was ist die Hubble-Konstante?

Nun haben aktuelle Daten von James Webb eine Krise der Kosmologie hervorgerufen. Um zu verstehen, weshalb, müssen wir erstmal einen Begriff klären: die Hubble-Konstante. Stellt euch mal vor, ihr wärt ein physikbesessener Bäcker und wollt exakt berechnen, mit welcher Geschwindigkeit euer Rosinenkuchen im Ofen aufbackt. So ungefähr können wir uns die Hubble-Konstante vorstellen. Die Hubble-Konstanten beschreibt die Geschwindigkeit, mit der das Universum expandiert, und ist daher von grundlegender Bedeutung für unsere Vorstellung von Raum und Zeit.

Edwin Hubble, der berühmte amerikanische Astronom, nach dem das Hubble-Teleskop benannt wurde, trug entscheidend dazu bei, die Idee des expandierenden Kosmos überhaupt erst zu entwickeln, als er in den 1920er Jahren beobachtete, dass die meisten Galaxien sich von uns entfernen. Diese Beobachtung führte zur Formulierung des Hubble-Gesetzes, das besagt, dass die Geschwindigkeit, mit der eine Galaxie sich von uns entfernt, proportional zu ihrer Entfernung ist. Oder wie man in der Bäcker-Ausbildung lernt: Die Geschwindigkeit, mit der eine Rosine sich vom Zentrum des Kuchens entfernt, ist proportional zu ihrer Entfernung zum Kuchenzentrum.

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Hubble-Konstante: Wie alt ist das Universum?

Astronomen verwenden die Hubble-Konstante, um zu berechnen, wie schnell sich das Universum ausdehnt, indem sie die Entfernungen zu weit entfernten Objekten im Weltraum messen. Und das ermöglicht es uns, das Alter des Universums abzuschätzen. Wenn wir die Geschwindigkeit kennen, mit der sich das Universum ausdehnt, und umgekehrt die Zeit zurückverfolgen, bis alles im Universum an einem Punkt konzentriert war, dann erhalten wir eine Schätzung für das Alter des Universums. Und die Berechnung hat ergeben, dass das Universum ungefähr 13,8 Milliarden Jahre alt ist.

Gut, das klingt noch alles unproblematisch. Weit gefehlt, denn ein dunkler Schatten liegt über der Kosmologie, die sogenannte Hubble-Spannung. Denn verschiedene Techniken zur Berechnung der Konstanten liefern unterschiedliche Ergebnisse, und diese Diskrepanz ist seit Jahren ein Rätsel in der Kosmologie. Es ist, als ob verschiedene Maßbänder unterschiedliche Ergebnisse für die Größe des Universums liefern würden.

Die Messungen der Hubble-Konstante führen also nicht zu einem eindeutigen Wert. Astrophysiker und Nobelpreisträger Adam Riess von der Johns-Hopkins-Universität sagt: „Hatten Sie schon einmal Mühe, ein Zeichen zu erkennen, das am Rande Ihrer Sichtweite lag? Was steht darauf? Was bedeutet es?“ Er wollte damit sagen, dass unsere Brillen, mit denen wir in den Kosmos geschaut haben, einfach nicht gut genug waren, um die Hubble-Konstante eindeutig aufzulösen. Doch nun haben wir letztes Jahr unsere kosmische Brille geupdatet und schauen nicht mehr nur mit Hubble ins All, sondern vor allem mit James Webb. Da müsste sich die Hubble-Spannung aufgelöst haben. Oder?

Was sind Cepheiden?

Nein, sie ist schlimmer geworden. Ein Forscherteam, angeführt vom eben erwähnten Adam Riess, nutzten das James-Webb-Teleskop, um dem Kosmos mal richtig auf den Zahn zu fühlen, indem sie Cepheiden in weit entfernten Galaxien beobachtet haben. Cepheiden sind eine Art Entfernungsmessstation im Weltraum. Es handelt sich um veränderliche Sterne, das bedeutet, dass sie regelmäßige Perioden der Helligkeitsänderung durchlaufen.

Und jetzt kommt‘s: Je heller ein Cepheidenstern in seiner hellsten Phase leuchtet, desto länger ist die Dauer seiner Helligkeitsperiode. Das ist ein eisernes Gesetz, das für alle Cepheiden immer gilt. So als könnte man sagen: Je heller ein Handy leuchtet, desto länger hält sein Akku. Oder so. Und diese wirklich bemerkenswerte Beziehung zwischen der Helligkeit und der Periodendauer von Cepheiden ermöglicht es Astronomen, die Entfernung zu diesen Sternen sehr präzise zu berechnen. Und deswegen sind Cepheiden für die Astronomen zuverlässige Leuchttürme im Universum, mit denen Astronomen die Entfernungen zu weit entfernten Galaxien messen können.

Und die Hoffnung war jetzt, dass, wenn James Webb sich diese Leuchttürme anschaut, die Unklarheiten über die Hubble-Konstante aufgelöst werden könnten. Weil James Webb im Infrarotbereich klarer durch galaktische Staubwolken und Nebel hindurchsehen kann als Hubble im Optischen Bereich und somit die Cepheidenmessungen so exakt wie nie zuvor geschehen könnten. Adam Riess sagt: „Weil die Cepheiden so weit weg sind, erscheinen sie von unserem entfernten Standpunkt aus auf engstem Raum zusammengedrängt, sodass uns oft die Auflösung fehlte, um sie von ihren Nachbarn auf der Sichtlinie zu unterscheiden.”

Hubble-Konstante ist korrekt

Und das Ergebnis, das James Webb nun geliefert hat, hat es in sich. Es lautet: Die bisherigen Messungen von Hubble waren… korrekt. Unser Verständnis der Hubble-Konstante geht grundsätzlich in die richtige Richtung, heißt, der Kosmos dehnt sich aus, und zwar immer schneller. Aber die Hubble-Spannung, die Widersprüche in der Messung bleiben ebenfalls bestehen.

Diese Erkenntnisse zeigen uns aber, dass die Hubble-Spannung keineswegs dadurch zu erklären war, dass unsere kosmische Brille zu schlecht gewesen wäre, also dass wir nur nicht gut genug nachgucken konnten. Sie zeigen auch, dass die Hubble-Spannung real ist und irgendetwas mit unserem Verständnis der kosmischen Expansion definitiv nicht stimmen kann. Adam Riess sagt: „Damit bleiben die interessanteren Möglichkeiten auf dem Tisch und das Geheimnis der Spannung vertieft sich. Die aufregendste Möglichkeit ist, dass die Spannung ein Hinweis auf etwas ist, das wir in unserem Verständnis des Kosmos vermissen.”

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Aber was? Was übersehen wir? Was ist das Puzzleteil, das wir bräuchten, um einen einheitlichen Wert für die Expansion des Kosmos herausfinden zu können? Nachdem Hubble und James Webb zu denselben Ergebnissen kamen, können wir Messfehler wohl eher ausschließen. Bleiben, wie Adam Riess gesagt hat, die wirklich interessanten Möglichkeiten.

Was verursacht die Hubble-Spannung wirklich?

Und das sind vor allem zwei Stück: Erstens Dunkle Energie. Dunkle Energie ist eine mysteriöse, bisher unidentifizierte Energieform, die eine Art negativen Druck im Raum ausüben könnte und dazu führen würde, dass das Universum beschleunigt expandiert. Einige Wissenschaftler glauben, dass es möglicherweise eine Veränderung in der Dunklen Energie im Laufe der Zeit gibt, die die Expansionsrate des Universums beeinflusst. Dies könnte die Diskrepanz zwischen den Messungen erklären.

Zweitens: Unsere Vorstellung der Gravitation ist falsch. Immer mehr Astrophysiker denken, dass unsere derzeitige Vorstellung von Gravitation möglicherweise nicht ausreicht, um die Bewegungen der Galaxien auf großen Skalen genau zu beschreiben. Eine Modifikation der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein oder das Vorhandensein von bislang unbekannten subtilen Gravitationswechselwirkungen könnten die unterschiedlichen Messungen der Hubble-Konstanten erklären – aber das wäre natürlich schon eine massive wissenschaftliche Revolution.

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Terminationsereignis: Methan in der Atmosphäre steigt

von 22. September 202322. September 2023 By Jana Ruster 1 Kommentar

Diese neuen Daten bereiten Wissenschaftlern Sorgen und zeigen, dass wir wohl mitten in einem Terminationsereignis der Eiszeit stecken! Der Grund sind hohe Methanmengen in der Atmosphäre. Wie konnte es dazu kommen, was bedeutet dieses Terminationsereignis für uns und was können wir dagegen tun?

Woran denkt Ihr, wenn Ihr den Begriff Eiszeit hört? Wahrscheinlich an Manny und Sid aus den witzigen Filmen. Was aber die wenigsten Leute wissen: Wir leben in einer Eiszeit. Richtig gehört, das globale Klima ist im Vergleich zu vergangenen Erdepochen kühl. Denken wir mal an die Dinosaurier-Zeit, in der es viel wärmer war, und die CO2-Level bis zu viermal höher waren und dadurch die Artenvielfalt explodierte.

Heute ist es wesentlich kühler. Aber es ist auch nicht der Peak einer Eiszeit. Vor 20.000 Jahren etwa reichten massive Gletscher bis weit nach Zentraleuropa herein, wie Ihr unten auf der Abbildung seht. Das heißt, man hätte in Mecklenburg-Vorpommern fantastischen Ski-Urlaub machen können. Heute würde man mit seinen Skiern in der Mecklenburgischen Seenplatte baden gehen und daher sprechen viele Wissenschaftler sprechen vom interglazialen Holozän. Eine temporäre Warmphase innerhalb einer größeren Eiszeit.

Europa vor 21000 Jahren (United States Geological Survey)

Das Methan in der Atmosphäre

Doch nun gibt es Hinweise darauf, dass diese Eiszeit ein Ende finden könnte, dass ein sogenanntes Termination-Event, oder auf Deutsch Terminationsereignis im Gange ist. Und das hat etwas mit Methan zu tun. Methan führt ein Schattendasein neben seinem viel öfter erwähnten Bruder CO2. Und das, obwohl Methan eine entscheidende Rolle für das Erdklima spielt. Methan ist sogar ein weitaus stärkeres Treibhausgas, aber seine Besonderheit liegt darin, dass es nur eine relativ kurze Verweildauer in der Atmosphäre besitzt.

Bei Methan sprechen wir von wenigen Jahren im Vergleich zu den Jahrhunderten, die CO2 in der Atmosphäre verweilen kann. Methan ist ein bisschen der krawalligere Bruder von CO2, dem aber schneller die Puste ausgeht. In der Erdgeschichte spielte Methan immer eine wichtige Rolle als Signal dafür, dass eine Eiszeit sich dem Ende zuneigt. Und diese Übergänge, bekannt als „Termination”, wurden immer durch scharfe Anstiege von Methan in der Atmosphäre gekennzeichnet.

Terminationsereignis: Methanlevel steigen an

Da fragt man sich, wie kann man das überhaupt überprüfen, welche Anstiege von welchem Treibhausgas es in der fernen Vergangenheit gab? Antwort: Diese Methan-Erhöhungen sind in Luftblasen in Eisbohrkernen dokumentiert und Geo- und Klimawissenschaftler können so den Übergang von einer eisigen Welt zu einer wärmeren datieren. Und jetzt kommt’s: Schaut euch mal die untenstehende Statistik an. Auswertungen von Daten haben gezeigt, dass seit dem Jahre 2006 die Methanlevel massiv ansteigen.

Anstieg des Methans in der Atmosphäre (NOAA_Nisbet et al.)

Dieser Anstieg des Methans in der Atmosphäre sieht aus wie bei vergangenen Terminationsereignissen der Erdgeschichte. Und wenn es aufgrund des Methananstiegs aussieht wie ein Terminationsereignis, dann ist es wahrscheinlich ein Terminationsereignis. Der Mensch ist daran nicht unbedingt schuld. Die Wissenschaftler sind sich noch unsicher, wo die Ursache liegt, aber auffällig ist, dass der starke Anstieg erst um das Jahr 2006 herum begann. Das spricht dagegen, dass hier die Aktivitäten der Menschheit der Hauptfaktor sind.

Schauen wir uns mal als Vergleichswert den weltweiten CO2-Ausstoß an, diese Kurve steigt schon seit Mitte des 20. Jahrhunderts massiv an und ab 2006 sehen wir eine leichte Abflachung mit Tendenz zur Plateaubildung. Wenn wir den CO2-Ausstoß als Indikator für menschliche klimarelevante Aktivitäten nehmen, dann sieht es nicht so aus, als könnte dies der Hauptfaktor für den Methananstieg sein. Außerdem wissen wir, dass die menschlichen Methan-Emissionen in den 80er Jahren mit dem Ausbau der Erdgasindustrie stark anstieg und sich bereits in den 90er Jahren wieder stabilisierte. Aber was ist es dann?

Was sorgt dafür, dass die Eiszeit terminiert wird?

Euan Nisbet, emeritierter Professor für Geowissenschaften an der Royal Holloway University of London hat eine Studie über das aktuelle Terminationsereignis veröffentlicht und sagt: „Innerhalb der Terminierung, die Tausende von Jahren dauert, gibt es diese abrupte Phase, die nur wenige Jahrzehnte dauert. Während dieser abrupten Phase steigt das Methan rapide an, und es wird wahrscheinlich von tropischen Feuchtgebieten angetrieben.”

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Auch wenn es noch kontrovers diskutiert wird, scheinen also Feuchtgebiete, vor allem Afrika, die Methanquelle zu sein, die Treiber der Termination. Und warum passiert das? Steigender Niederschlag hat Feuchtgebiete in Afrika feuchter und größer gemacht, während steigende Temperaturen das Pflanzenwachstum gefördert haben, was zu mehr Zersetzungsprozessen und somit zu mehr Methan führt. Im Prinzip also genau die Effekte, die in ihrer Extremform dann zu Bedingungen wie in der Dinosaurierzeit geführt haben.

Auch das Abtauen des Permafrosts in Sibirien, das ja schon mehrere vereiste prähistorische Tierleichname hervorgebracht hat, trägt dazu bei. Und dann ist es ein selbstverstärkender Effekt, durch mehr Methan tauen die Permafrostböden ab und durch das Abtauen der Permafrostböden wiederum entsteht mehr Methan. Euan Nisbet sagt: „Auch wenn die Beweise noch nicht abschließend sind, lohnt es sich, über das Ausmaß einer solchen Klimaverschiebung nachzudenken. In der Vergangenheit haben Terminierungen große Teile der eisigen Tundra auf der Nordhalbkugel in tropische Graslandschaften verwandelt, in denen Flusspferde umherstreifen.”

Auftauender Permafrostboden in Kanada (Boris Radosavljevic _ Wikimedia Commons)

Die Veränderung der Klimabedingungen der Feuchtgebiete in Afrika ist natürlich auch bedingt durch den anthropogenen Klimawandel. Aber auch durch andere Prozesse, die wir noch nicht zu 100 Prozent verstehen wie etwa die Milankovic-Zyklen. Die relevante Frage ist jetzt: Was können wir dagegen tun? Gibt es irgendeinen Weg, den Methanausstoß wieder zu verringern?

Ein paar Punkte, an denen man ansetzen könnte, gibt es schon: In der Erdöl- und Erdgasindustrie gibt es oft Lecks, aus denen Methan ausströmt – hier könnte man genauer darauf achten, diese Lecks umgehend abzudichten. Außerdem sind Deponien eine bedeutende Quelle für Methanemissionen. Das Abdecken von Deponien mit Erde oder anderen Materialien kann verhindern, dass Methan in die Atmosphäre gelangt. Die Landwirtschaft mit ihren Viehbeständen ist ein großer Methanproduzent, aber natürlich auch wichtig für die Menschheit.

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In Irland wird etwa gerade diskutiert, in den nächsten Jahren 200.000 Kühe zu schlachten, um die irischen Klimazielen zu erreichen. Unbestreitbar ist, dass das Umbringen von Lebewesen als CO2- und Methan-Emittenten eine Büchse der Pandora ist, die wir tunlichst geschlossen lassen sollten. Der richtige Weg wäre durch fortschrittliche Technologien die Methan-Emission in der Landwirtschaft zu senken. Schauen wir mal, wie sich das Terminationsereignis weiter entwickelt.

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Ist Planet 9 eine zweite Erde?

von 17. September 202317. September 2023 By Jana Ruster

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

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

Die Idee von Planet 9

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

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

Verteilung der TNOs (Tom Ruen _ Wikimedia Commons)

Die Suche nach Planet 9

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

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

Planet 9 ist erdähnlich

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

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

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

Seltsames Verhalten der TNOs

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

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

Wäre Planet 9 also einfach nur ein Eisklumpen?

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

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