Gammablasen-Speisung

In jeder Ausgabe der Zeitschrift Sterne und Weltraum findet sich die Rubrik "Zum Nachdenken". In dieser Rubrik geht es nicht darum eine neue Astrophysik zu entwickeln oder sonst irgendeinen weltbewegenden Gedankengang nachzugehen. Sinn der Sache ist es vielmehr, einen Nachricht aus der Wissenschaft auch mal quantitativ zu betrachten, indem mit einfachen Überschlagsrechnungen die Größenordnungen eines Phänomens erfasst werden. Für Experimentalphysiker ist es selbstverständlich, sich einem Problem auf diese Art zu nähern und ich finde es mutig und gut von der Redaktion, in jeder Ausgabe einen Beitrag so aufzubereiten, dass die Leser zu Überschlagsrechnungen angeleitet werden.

Die "Zum Nachdenken"-Rubrik steht jeweils kostenlos als PDF zur Verfügung. Für das Januarheft hier: Gammablasen-Speisung. Der zugehörige Artikel "Rätselhafte Vergangenheit des galaktischen Zentrums" bleibt allerdings den Heftkäufern vorbehalten. Die Aufgabenstellung ist aber so ausführlich, dass es auch ohne den Artikel geht, zumal die Abbildung oberhalb der Rubrik sehr hilft. Es geht um die Frage, wie aktiv unser galaktischer Kern in der Vergangenheit war. Eine Frage, die sich aufgrund von Messungen des FERMI-Satelliten im Gammastrahlenbereich neu stellt. Die Messungen führen zu dem in der Grafik gezeigten Blasen und die Frage ist, ob deren Energieinhalt durch die Verdauung einer hinreichend großen Sonnenmasse durch das zentrale Schwarze Loch unserer Milchstraße erzeugt werden kann.

Wer nun Lust hat, das durchzurechnen kann seine Resultate mit meinen vergleichen:

• Aufgabe 1: Die gesamte Leuchtkraft einer der beiden Blasen hat den zehntausendfachen Wert der Leuchtkraft unserer Sonne.
• Aufgabe 2: Aus der Größe der Blase und der Geschwindigkeit des Gases ergibt sich ein ungefähres Alter von zehn Million Jahren.
• Aufgabe 3: Der gesamte Energieinhalt einer Blase liegt in etwa bei 2,5 10^45 kJ
• Aufgabe 4: Verdaut das zentrale Schwarze Loch einen massereichen Stern von 50 Sonnenmassen, erzeugt es eine Leuchtkraft von 10^36 Watt. Das Schwarze Loch benötigt also lediglich 80.000 Jahre, um die Energie der Blasen aufzubringen. Die Gammablasen können also wirklich durch Jets aus dem zentralen Schwarzen Loch gespeist worden sein. 

Auch wenn die Rechnungen einfach sind, so führen die riesigen astronomischen Größenordnungen zumindest bei mir garantiert zu Fehlern. Da ich aber auch keine Lust habe, alles zigmal nachzurechnen, würde es mich nicht wundern, wenn ich mich irgendwo in einer Größenordnung vertan habe. Macht es einfach besser als ich. Übrigens: Wer seine Lösung an die Redaktion faxt, nimmt an einem Gewinnspiel teil.

Ein kleiner Rückblick auf das Raumfahrtjahr 2010

Die Eheleute und Space-Geeks Higginbotham produzieren im Hinterzimmer eines Cafés irgendwo in Minnesota fast wöchentlich ihre Live-Show zur Raumfahrt, den Spacevidcast. Hier habe ich mal die aktuelle Ausgabe eingestellt. Da es um einen Jahresrückblick geht, eignet sich diese Episode sehr gut, um diese Show mal kennenzulernen.

Ein Lieblingsthema der Higginbothams ist die Entwicklung der privatfinanzierten Raumfahrt, also das Treiben rund um SpaceX, Virgin Galactic & Co. Dieses Thema ist immerhin so bedeutend, dass sich die diesjährige Ausgabe des Raumfahrtjahrbuchs Space 2011 von Kosmologger Eugen Reichl im Titel damit beschäftigt.

Gar nicht ungewöhnlich ist, dass die beiden Gastgeber geschlagene zwölf Minuten brauchen, um endlich zum Thema zu kommen. Ich schaue die Show trotzdem immerwieder gerne, gerade weil sie so verspielt ist.



Viel mehr davon gibt es unter spacevidcast.com

Die verpasste Mondfinsternis

Bei Vollmond steht der Erdtrabant unserer Sonne gegenüber und am 21. Dezember trat er dabei sogar in den Erdschatten. Diese Mondfinsternis war allerdings auf unserem Längengrad kaum zu sehen. Daran war nicht nur das hierzulande chronisch miese Wetter schuld, sondern auch die Tatsache, dass die Finsternis früh morgens stattfand. Da die Atmosphäre sowohl den Mond, als auch die Sonne anhebt, kam es zum Wettlauf der Sichtbarkeit des Vollmondes mit dem Morgengrauen - sehr schön beschrieben in dem Beitrag Eine Mondfinsternis im Morgengrauen.

So lag es also nicht nur am Wetter, dass der Astrofotograf Luis Argerich in Argentinnien viel besser Sichtbedingungen hatte. Sein Bild aus Buenos Aires zeigt eine aus mehreren Einzelbildern zusammengesetzte Aufnahme, die ihm zwischen drei und fünf Uhr morgens lokaler Zeit gelang:

Rot erscheint der Mond zum Zeitpunkt der Totalität der Finsternis, weil ihn nur noch das langwellige rote Sonnenlicht erreicht, das von der Erdatmosphäre um die Krümmung des Globus gestreut wird.

Quelle und Details zur Aufnahme: AAPOD

Goodbye Hartley 2

Leider ist mir der Komet 103P/Hartley 2 irgendwie entgangen. Mal hatte ich keine Zeit, mal war das Wetter nicht danach. Jetzt hat die Helligkeit des Kometen bereits 8 mag überschritten. Internetseidank kann man aber wunderbar an den Beobachtungen anderer teilhaben. Hier ist beispielsweise eine Aufnahme von Fanari Fabio aus Robilante, Italien.

Seine Aufnahme stammt vom 6. Oktober, also gut zwei Wochen vor Hartleys größter Erdnähe von 0,12 AE. Technische Details der Aufnahme stehen unter AAPOD.

103P/Hartley ist kein Durchreisender, sondern ein periodischer Komet, der schon 2017 wiederkommen wird. Seine Reise um die Sonne der letzten Monate zeigt sehr schön dieses Video:

Am 20. Oktober erreichte der Komet seine größte Erdnähe von 0,12 AE und nur acht Tage später sein Perihel, also den sonnennächsten Punkt auf seiner Bahn.

Dass der Komet relativ nahe an der Erde vorbeikommt, machen sich Wissenschaftler vom JPL-Intitut der NASA zu nutze. Deren Kometensonde Deep Impact, die nach ihrem Vorbeiflug an dem Kometen Tempel 1 gewissermaßen beschäftigungslos war, wurde im Rahmen der EPOXI-Mission auf 103P/Hartley-Kurs gebracht. Am 4. Novermber flog sie an dem Kometen in gerade mal 700 Kilometer Entfernung vorbei. Dieses Video aus dem JPL-Intitut zeigt die beteiligten Wissenschaftler und Techniker im Kontrollraum und am Ende ein paar der gewonnenen spektakulären Aufnahmen:



Der Komet zeigte sich dabei im Schneegestöber eingehüllt. Sterne und Weltraum berichtete: Schneesturm um Komet Hartley 2 

Die aktuelle Position des Kometen zeigt die Internetseite heavens-above:

Der grüne Komet ist dabei ganz nüchtern durch das Quadrat in der Mitte dargestellt.

Quantenmechanik in Solar

In der Straßenbahn aufgelesen:

"Quantenmechanik. Fundgrube und Müllhalde des menschlichen Strebens, ein Grenzgebiet, wo mathematische Exaktheit über den gesunden Menschenverstand siegte und Vernunft und Phantasie sich irrational vermengten. Hier konnten mystisch Veranlagte alles finden, was sie brauchten, und sich doch stets auf die Wissenschaft berufen. Es mochte diesen Freizeitgenies geisterhaft und verlockend genug in den Ohren klingen - spektrale Asymmetrie, Resonanzen, Quantenverschränkung, harmonischer Oszillator -, wie betörend alte Weisen und Sphärenharmonie, die Verwandlung von Blei in Gold, die Konstruktion einer Maschine, die praktisch mit nichts angetrieben wurde, mit virtuellen Partikeln, die keine Schadstoffe emittieren und die Idee des menschlichen Fortschritts beflügeln und bewahren würde."

Zitiert aus Ian McEwan Solar - alle Tippfehler von mir.

Andromeda und ihre Freunde

"Andromeda and Friends", so hat der amerikanische Astrofotograf Tony Licata aus Atlanta, Michigan, seine tolle Aufnahme der Andromedagalaxie genannt.

Die Andromedagalaxie, die von den Astronomen mit der Katalognummer M 31 geführt wird, verdankt ihren Namen der Lage im Sternbild Andromeda. Die von Tony genannten Freunde sind wohl ihre zahlreichen kleinen Begleitgalaxien, von denen M 32 und M 110 gut sichtbar sind.Auch unsere Milchstraße ist von solchen Begleitern umgeben - besonders berühmt sind die kleine und große Magellansche Wolke. Begleitet von ihren jeweiligen "Freunden" dominieren die Milchstraße und die Andromedagalaxie die Lokale Gruppe. Dabei handelt es sich um eine Ansammlung von gravitativ aneinander gebundener Galaxien unserer galaktischen Umgebung.

Wie bereits gesagt besteht die Gruppe im wesentlichen aus der, gelegentlich auch Andromedanebel genannten Andromedagalaxie und der Milchstraße. Beide Sternsysteme sind von vergleichbarer Größe mit leichten Vorteilen beim Andromedanebel. Noch sind die Giganten 2,5 Million Lichtjahre voneinander entfernt, doch bewegen sich die beiden, jeweils über 100 Milliarden Sonnenmassen umfassenden Spiralgalaxien, mit circa 300.000 km/h aufeinander zu. Aufgrund der großen Distanz dauert es aber noch 5 Milliarden Jahre bis zur Kollision. Dennoch hat die aus der Verschmelzung von Andromedagalaxie und Milchstraße gebildete neue Galaxie schon einen Namen Milkomeda (aus dem Englischen Milky Way gebildet).

"Kollision" ist allerdings ein falsches Bild. Galaxien verschmelzen in einem Tanz der Gezeitenkräfte - sie kollidieren nicht, wie ein Auto gegen eine massive Wand. So kann man auch nicht vorher sagen, ob unsere Sonne, bzw. dem, was dann noch von ihr übrig ist, mit einem Andromeda-Stern kollidieren wird. Der Grund ist einfach: Die Galaxien stehen gemessen an ihrer Größe relativ dicht beisammen, während zwischen ihren Sternen viel Raum ist. So ist die Andromedagalaxie gerade mal 25 Galaxiendurchmesser von der Milchstraße entfernt. Ganz anders bei den Sternen: Von unserer Sonne bis zum nächsten Stern sind es circa 30 Million Sonnendurchmesser. Beim kollidieren durchdringen sich die Galaxien also eher, ohne dass sich die Sterne direkt stören. Einen großen Einfluss haben wechselwirkende Galaxien auf das großräumig verteilte interstellare Medium, so kann die Kollision ein Feuerwerk an Sterngeburten auslösen. Milkomedia wird eine großartige Show liefern!


Diese Karte zeigt die Position der Andromeda-Galaxie am nächtlichen Himmel:

Quelle: Wikipedia

Weitere Details und Bildquelle zur Aufnahme ganz oben auf AAPOD

Der Drache reitet den Falken

Während man sich auf ZEIT-Online noch den Kopf heiß redet, ob der Adler damals wirklich gelandet ist, startet in Florida der Falke zu seinem Flug ins All. Die Trägerrakete Falcon-9 des Unternehmens SpaceX trägt das Raumschiff Dragon mit sich. Die Kombination Falcon/Dragon wird dabei zum ersten mal getestet. Ziel von SpaceX ist ein bemanntes Raumfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das im Erdorbit operieren kann, um so insbesondere die Internationale Raumstation ISS anzufliegen. Dies geschieht im Rahmen des COTS-Programm der NASA (Commercial Orbital Transportation Service). Mit diesem Programm will die NASA Privatunternehmen befähigen Weltraumflüge im Auftrag der NASA durchzuführen. Mit der Einstellung des Space-Shuttle-Programms soll so der Zugang in den Erdorbit unabhängig von russischer Hilfe möglich bleiben.

Der Start erfolgte um 16:43 Uhr unserer Zeit. Der Punkt größter Erdferne der Rakete lag bei 301 Kilometern. Im Laufe des Fluges wurde das Raumschiff Dragon von der Raketenoberstufe getrennt und nach zwei Erdumkreisungen im Stile der Apollo-Missionen im Pazifik zur Landung gebracht. Dieser "Splashdown" erfolgte um kurz nach 20:00 Uhr. Damit ist SpaceX das erste private Unternehmen, das ein Raumschiff in den Orbit gebracht und wieder gelandet hat. Gratulation!

Goldene Nase und geplatzte Blase

Der dänische Astronom Tycho Brahe (1546-1601) war eine schillernde Gestalt. Seine Nase verlor er als Student in einem Duell, angeblich im Kampf um die Frage, wer der bessere Mathematiker sei. Fortan trug er eine goldene Prothese. Sein Tod ist noch kurioser. Bei einem Festbankett drückte ihn die Blase, doch verbat es ihm die Etikette die Festtafel zu verlassen, um sie zu entleeren. In der Folge kam es wohl zu einem Blasenriss, die zu seinem qualvollen Tode führte. Sicher ist man sich da aber nicht, denn in den Neunzigern durchgeführte Haaranalysen an der exhumierten Leiche ergaben einen hohen Quecksilbergehalt. Hatte sich Tycho Brahe mit einem quecksilberhaltigen Medikament selbst vergiftet oder wurde er Opfer seiner alchemistischen Experimente? Ganz mutige Autoren behaupten sogar, sein Schüler Johannes Kepler hätte ihn vergiftet, um endlich an die Daten Tycho Brahes zu kommen: Der Fall Kepler - Mord im Namen der Wissenschaft.

Die Sache mit den Messdaten weißt jedenfalls auf eine gesicherte Erkenntnis hin: Tycho Brahe war der letzte klassische und der erste moderne Astronom zugleich: Der letzte klassische Astronom, weil er Messungen der Gestirnsörter noch mit bloßem Auge vorgenommen hat - die Entwicklung der teleskopischen Astronomie erlebte er nicht mehr. Zugleich war er aber auch der erste Astronom im modernen Sinne, da er die Notwendigkeit besserer Messdaten erkannte und die Gewinnung der Messdaten dem philosophischen Herumspekulieren vorzog. Der Himmel muss erstmal gründlich vermessen werden, dann erst können wir uns anmaßen über den Aufbau der Welt nachzudenken. Zu diesem Zwecke baute er zwei astronomische Forschungseinrichtung auf der dänischen Insel Hven: erst die Uranienborg, dann die Stjerneborg.

Als sich der wohl ziemlich temperamentvolle Tycho Brahe mit dem dänischen Herrscherhaus verkracht hatte, zog es ihn 1599 nach Prag an den Hof des deutschen Kaisers Rudolf II.. Dieser wissenschaftsinteressierte Schöngeist versammelte alle möglichen Denker an seinen heruntergewirtschafteten Hof und so kam es in Prag zur Begegnung von Tycho Brahe und Johannes Kepler. Letzterer konnte aus den Messdaten Brahes ein nun auf Beobachtungen gestütztes Weltsystem gründen. Der bis heute relevante Teil seiner Arbeit  ist in den drei Kepler'schen Gesetzen kondensiert, die hoffentlich jedes Schulkind lernt.

Warum ich das alles erzähle? Weil Sixty Symbols ein nettes Video gedreht hat, in dem Physiker die facettenreiche Lebensgeschichte von Tycho Brahe nacherzählen: