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Planetarer Schutzschild

Wie die Erde ihre Bewohner schützt

Magnetfelder, Strahlengürtel, Plasmabarrieren und Atmosphäre: Unser Planet ist durch mehrfache Schilde geschützt. © Andy Kale/ University of Alberta

Aus dem All gesehen erscheint unsere Erde als blauer, fast schon schutzloser Planet. Doch das täuscht: Die Erde ist von gleich mehreren, hochwirksamen Schutzschilden umgeben. Sie verhindern, dass wir von Strahlung gegrillt, von der Weltraumkälte schockgefroren oder von tödlichen Teilchenschauern durchsiebt werden. Erst die gestaffelten Schilde sorgen dafür, dass wir relativ unbehelligt auf der Erdoberfläche unserem Alltag nachgehen können. Gäbe es diese unsichtbare Schutzhülle jedoch nicht, wäre das Leben auf unserem Planeten womöglich niemals entstanden – oder zumindest nicht so, wie wir es kennen. Wie genau die verschiedenen Schutzschilde der Erde funktionieren, haben Forscher teilweise erst in den letzten Jahren enträtselt – und dabei einige Überraschungen erlebt. Begeben wir uns daher auf eine Entdeckungsreise durch die gestaffelten Schilde unseres Planeten.

http://www.scinexx.de/newsletter-dossier-775-1.html

Nach dem Kometen jetzt ein Asteroid

Mission Hayabusa-2 und Asteroidenlander

In vielem ähnelte diese Mission der ESA-Mission Rosetta, die erst vor rund zwei Wochen ihren Lander Philae auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko absetzte. Denn auch die japanische Raumsonde Hayabusa-2 wird eine autonome Landeeinheit zu ihrem Ziel bringen. Der Lander Mascot (Mobile Asteroid Surface Scout) wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt. Gerade einmal 30 mal 30 mal 20 Zentimeter- vergleichbar mit einem Schuhkarton – ist Landegerät Mascot klein. Rund vier Jahre – bis zum Jahr 2018 – wird die Reise dauern, bis die Sonde an ihrem Ziel ankommt, dem nur rund einen Kilometer großen erdnahen Asteroiden 1999 JU3. Am Asteroiden angekommen, wird der Lander mit seinen vier Instrumenten auf der Asteroidenoberfläche abgesetzt. Doch das ist nicht so einfach: Ähnlich wie bei der Rosetta-Mission ist auch hier die geringe Anziehungskraft des Zielobjekts eine große Herausforderung. Sie beträgt gerade einmal ein 60.000stel der Erdanziehungskraft und reicht deshalb auch nicht dazu aus, den Lander aus der Hayabusa-Sonde „herauszuziehen“. Deshalb wird Mascot mit einem Federmechanismus aus seiner Halterung herausgedrückt und fällt aus nur 100 Metern Entfernung in Richtung 1999 JU 3. Geschieht dies zu schnell, könnte Mascot abprallen. „MASCOT fällt im freien Fall aus etwa hundert Metern Höhe auf den Asteroiden“, erläutert Projektleiterin Tra-Mi Ho vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen. Sensoren sorgen dann dafür, dass MASCOT weiß, wo oben und unten ist – sich orientiert und gegebenenfalls aufrichtet.

http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-18308-2014-12-01.html

Sterneruption macht Schneegrenze von Wasser sichtbar

Zum ersten Mal gelang es Wissenschaftlern, die sogenannte Schneegrenze von Wasser innerhalb einer protoplanetaren Scheibe sichtbar abzubilden. Diese Linie kennzeichnet den Abstand, ab dem die Temperatur in der Scheibe um einen jungen Stern so weit gesunken ist, dass sich Schnee bilden kann. Eine dramatische Zunahme der Helligkeit des jungen Sterns V883 Orionis hat den inneren Bereich der Scheibe schlagartig erwärmt, so dass die Wasserschneegrenze deutlich weiter nach außen verschoben wurde, als es für einen Protostern eigentlich üblich ist. Aus diesem Grund war es den Wissenschaftlern mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) möglich, die Grenze zum ersten Mal zu beobachten. Die Ergebnisse werden am 14. Juli 2016 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Junge Sterne sind oftmals von dichten, rotierenden Scheiben aus Gas und Staub umgeben, die als protoplanetare Scheibe bezeichnet werden und aus denen sich Planeten bilden. Durch die Wärme eines typischen jungen sonnenähnlichen Sterns ist sämtliches Wasser innerhalb der protoplanetaren Scheibe bis zu einer Entfernung von etwa 3 Astronomischen Einheiten (AE) vom Stern gasförmig [1] – das entspricht etwa dem Dreifachen der durchschnittlichen Entfernung zwischen Erde und Sonne, also etwa 450 Millionen Kilometer [2]. Weiter außen findet durch den extrem niedrigen Druck ein direkter Übergang der Wassermoleküle vom gasförmigen in den festen Zustand statt, so dass sich eine dünne Schicht aus Eis auf Staubkörnern und anderen Partikeln bildet. Der Bereich in der protoplanetaren Scheibe, in dem Wasser vom gasförmigen in den festen Zustand übergeht, wird als Wasserschneegrenze bezeichnet.

http://www.eso.org/public/austria/news/eso1626/

Vom Mond aus in die Sterne blicken

Eine Sternwarte auf dem Mond klingt zunächst verrückt, ist es aber ganz und gar nicht. Denn der Mond ist für Astronomen auf der Erde ein großes Ärgernis, hellt er doch in rund der Hälfte eines Monats den Himmel mit seinem Licht beträchtlich auf. Solche romantischen Bedingungen erschweren oder verhindern jedoch Beobachtungen, bei denen es darum geht, einzelne Lichtquanten aufzufangen. Chinesische Wissenschaftler drehten nun den Spieß um – sie machten den Mond zum Standort ihrer Sternwarte, so dass sein Licht ihre Beobachtungen nicht stört. Darüber hinaus bietet der Erdtrabant Astronomen im Vergleich zur Erde einige Vorteile: Rund-um-die-Uhr-Beobachtungen sind möglich, keine Atmosphäre trübt den Blick zum Himmel. Zudem sind alle Spektralbereiche ungehindert zugänglich, darunter auch Ultraviolett. Ferner ist der Mond eine äußerst stabile Plattform, so dass sich ein Teleskop mit geringem mechanischem Aufwand auf den Himmel richten lässt. Der Name der chinesischen Mondsternwarte ist Chang’e-3, ihr Standort das Regenmeer, das Mare Imbrium. Die chinesische Raumsonde Chang’e-3 erforscht nicht nur den Erdtrabanten, sondern auch den tiefen Weltraum weit jenseits des Sonnensystems. Sie scannte mit einem speziellen Teleskop einen Bereich des Himmels im Ultravioletten, woraus sich ein Sternkatalog mit mehr als 86 000 Einträgen ergab.

http://www.spektrum.de/news/chinesische-mondsonde-scannt-den-himmel-im-ultravioletten/1416445

Sehr alte Sterne Wie alt ist unser Kosmos?

Mit dem VLT gelang eine einzigartige Messung, die den Weg für eine unabhängige Bestimmung des Alters des Universums geebnet hat. Dazu maßen Astronomen erstmals die Menge des radioaktiven Isotops Uran-238 in einem Stern, der geboren wurde, als unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße noch im Entstehen begriffen war (eso0106). Ähnlich wie die Radiokarbonmethode in der Archäologie, jedoch anwendbar auf viel längere Zeiträume, misst diese „Uranuhr“ das Alter des Sterns. Sie zeigt, dass der älteste der beobachteten Sterne 13,2 Milliarden Jahre alt ist. Da er nicht älter sein kann als das Universum selbst, gewinnt man so einen Mindestwert für das Alter des Kosmos – in guter Übereinstimmung mit dem Wert, den wir von der Kosmologie her kennen, wo das Alter des Universums zu 13,7 Milliarden Jahren bestimmt wird. Der Stern, ebenso wie unsere Galaxie, müssen sich demnach vergleichsweise kurz nach dem Urknall gebildet haben. Eine andere Messung, die auf Beobachtungsmethoden hart an der Grenze des technisch Machbaren beruht, beleuchtet die früheste Entwicklungsstufe unserer Milchstraße. Astronomen haben – zum ersten Mal überhaupt – den Berylliumgehalt zweier Sterne in einem Kugelsternhaufen gemessen. Er erlaubt Rückschlüsse auf die Zeit zwischen der Entstehung allerersten Sterne in der Milchstraße und den Sternen dieses Kugelsternhaufens. Wie sich zeigt, muss sich die erste Sterngeneration in der Milchstraße kurz nach dem Ende des etwa 200 Millionen Jahre dauernden „dunklen Zeitalters“ gebildet haben, das auf die Urknallphase folgte (eso0425).

http://www.eso.org/public/austria/science/stars/

Jupiter erwartet die Ankunft von Juno

Beeindruckende VLT-Bilder von Jupiter nur wenige Tage vor Ankunft der Juno-Raumsonde vorgestellt

Als Vorbereitung für die bevorstehende Ankunft der Raumsonde Juno der NASA haben Astronomen mit dem Very Large Telescope der ESO beeindruckende neue Infrarotaufnahmen von Jupiter gemacht. Die Bilder sind Teil einer Kampagne, um hochauflösende Karten vom Riesenplaneten zu erstellen. Diese Beobachtungen helfen nicht nur den Astronomen, den Gasriesen vor Junos Annäherung besser zu verstehen, sondern sie dienen auch als Grundlage für die Entscheidung, welche Aufgaben Juno in den kommenden Monaten erledigen soll. Das Team von Leigh Fletcher von der University of Leicester in Großbritannien stellt beim National Astronomy Meeting der britischen Royal Astronomical Society in Nottingham neue Bilder von Jupiter vor. Aufgenommen wurden sie mit dem VISIR-Instrument am Very Large Telescope der ESO und sind Teil der gezielten Bemühungen, vor der Ankunft der Juno-Raumsonde der NASA [1] im Juli die Atmosphäre des Jupiters besser zu verstehen. Für die Kampagne kamen zahlreiche Teleskope in Hawaii und Chile zum Einsatz. Darüber hinaus lieferten auch Amateur-Astronomen aus der ganzen Welt Beiträge. Die Karten geben nicht nur eine Momentaufnahme wieder, sondern zeigen auch, wie sich Jupiters Atmosphäre in den Monaten vor Junos Ankunft bewegt und verändert. Die Juno-Raumsonde wurde 2011 gestartet und hat seitdem fast 3000 Millionen Kilometer zurückgelegt. Während Beobachtungen von der Erde durch die Erdatmosphäre schwierig sind, kann die Raumsonde frei von solch störenden Einflüssen seltene Aufnahmen von Jupiter machen und damit wichtige Daten sammeln. Angesichts dessen erscheint es überraschend, dass die erdgebundene Kampagne als so wichtig erachtet wurde.

http://www.eso.org/public/austria/news/eso1623/

Erfolgreiche erste Beobachtungen des Galaktischen Zentrums mit GRAVITY

— Forschungsinstrument für Schwarze Löcher arbeitet nun mit den vier VLT-Hauptteleskopen

Ein Team europäischer Astronomen hat mit dem neuen GRAVITY-Instrument am Very Large Telescope der ESO erstaunliche Beobachtungen des Zentrums der Milchstraße machen können, indem es zum ersten Mal das Licht aller vier 8,2-Meter-Hauppteleskope vereint hat. Diese Ergebnisse liefern einen ersten Eindruck davon, welche bahnbrechende Forschung in Zukunft mit GRAVITY möglich sein wird, wenn es das extrem starke Gravitationsfeld nahe des zentralen supermassereichen Schwarzen Lochs untersuchen und die Einsteinsche Allgemeine Relativitätstheorie testen wird. Das GRAVITY-Instrument arbeitet nun mit den vier 8,2-Meter Unit Telescopes des Very Large Telescope (VLT) der ESO zusammen. Erste Testergebnisse lassensich bereits erahnen, dass das Instrument in Zukunft auf Weltklasse-Niveau arbeiten wird. GRAVITY ist Teil des VLT-Interferometers. Indem es das Licht der vier Teleskopen vereint, kann es dieselbe räumliche Auflösung und Präzision in der Positionsmessung erreichen wie ein Teleskop mit einem Durchmesser von bis zu 130 Metern. Die Zunahme des Auflösungsvermögen und der Positionsgenauigkeit – die dem Faktor 15 gegenüber der einzelnen 8,2-Meter VLT Unit Telescopes entspricht – machen es GRAVITY möglich, erstaunlich genaue Messungen von astronomischen Objekten zu machen. Eines der Hauptziele von GRAVITY besteht darin, detaillierte Beobachtungen der Umgebung des 4 Millionen Sonnenmassen schweren Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße durchzuführen [1]. Zwar sind Position und Masse des Schwarzen Lochs seit 2002 bekannt, nachdem man präzise Messungen der Bewegungen der das Schwarze Loch umgebenden Sterne durchgeführt hatte, jedoch wird GRAVITIY es Astronomen in Zukunft ermöglichen, das Gravitationsfeld um das Schwarze Loch in bisher ungekanntem Detail zu untersuchen, wodurch es einen einzigartigen Test der Einsteinschen Allgemeinen Relativitätstheorie ermöglicht.

http://www.eso.org/public/austria/news/eso1622/

Die erstaunlichste Tatsache der Welt Wir sind alle nur Sternenstaub

– das zeigt auch eine einfache Gleichung. Doch traurig müssen wir darüber nicht sein. von Florian Freistetter

Manche Formeln in der Wissenschaft sind so enorm kompliziert, dass man keine Chance hat, sie ohne langes Studium zu verstehen. Manche dagegen sind simpel – zumindest auf den ersten Blick und bis man sich klarmacht, was sie eigentlich genau ausdrücken. Und schließlich lassen sich auch in den einfachsten Gleichungen erstaunliche Tatsachen finden. Wie zum

Beispiel in der Formel: X + Y + Z = 1

Einfacher kann eine mathematische Gleichung kaum ausfallen. Aber natürlich macht die Formel erst dann Sinn, wenn man weiß, was die Symbole bedeuten. In diesem Fall geht es um die Zusammensetzung von Sternen. Für meine Arbeit als Himmelsmechaniker hat sie nie eine Rolle gespielt. Sterne – so wie alle anderen Himmelskörper auch – haben für diesen Fachbereich nur eine einzige relevante Eigenschaft: ihre Masse. Wenn man nur an der Bewegung von Sternen und Planeten interessiert ist, spielt es keine Rolle, woraus ein Himmelskörper besteht, wenn man von seltenen Spezialfälle absieht. Und lange Zeit hatten Astronomen auch überhaupt keine Ahnung, wie Sterne zusammengesetzt sind. „Niemals“ würde man die chemische Zusammensetzung von Sternen bestimmen können, meinte der französische Philosoph Auguste Comte noch im Jahr 1835. Nun, er hat sich geirrt. Heute wissen wir darüber sehr gut Bescheid, und die oben angeführte Formel beschreibt genau diese Zusammensetzung. „X“, „Y“ und „Z“ stehen für den prozentualen Anteil der verschiedenen chemischen Elemente. „X“ gibt an, wie viel Wasserstoff ein Stern enthält, „Y“ die Menge an Helium, und „Z“ beschreibt den ganzen Rest.

http://www.spektrum.de/kolumne/die-erstaunlichste-tatsache-der-welt/1414287

Öst 65: Neuer Meteoriten-Typ entdeckt

Von Jan Oliver Löfken

Seltener Fund in Schweden gibt Hinweise auf Asteroidenkollision vor 470 Millionen Jahren Der in Kalkstein eingeschlossene Meteorit Öst 65 ist in seiner Zusammensetzung einzigartig. Der in Kalkstein eingeschlossene Meteorit Öst 65 ist in seiner Zusammensetzung einzigartig. © B. Schmitz et al, Universität Lund Lund (Schweden) – Meteoriten eröffnen einen Blick in die Frühzeit unseres Sonnensystems. Ein Großteil der bisher auf der Erde entdeckten Meteoriten traf bei einem Schauer vor etwa 470 Millionen Jahren auf die Erdoberfläche. Nun entdeckten schwedische Wissenschaftler einen bislang einzigartigen Meteoriten, der neue Hinweise auf die Ursache dieses Schauers liefern könnte. In der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten sie, dass die Zusammensetzung des nun gefundenen Meteoritens, Österplana 065 genannt, sich deutlich von der aller anderen Funde unterscheidet. „Dieser Fund zeigt uns, dass die Meteoriten, die die Erde in der Vergangenheit trafen, sich stark von den heute auftreffenden Meteoriten unterscheiden“, sagt Birger Schmitz vom Labor für Astrogeobiologie der Universität Lund. Mit seinen Kollegen fand er Österplana 065, oder kurz Öst 65, in einem Kalksteinsediment im Süden Schwedens. Dieser uralte Meeresboden entstand im Zeitalter des Ordovizium vor 470 Millionen Jahren. Rund um den knapp zehn Zentimeter großen Meteoriten fanden die Forscher über 100 sogenannte L-Chondriten, die mit etwa 35 Prozent aller Funde zur zweithäufigsten Meteoritenklasse zählen.

http://www.wissenschaft-aktuell.de/artikel/Oest_65__Neuer_Meteoriten_Typ_entdeckt1771015590151.html

Zweite Gravitationswelle entdeckt

15. Juni 2016 Am zweiten Weihnachtstag des letzten Jahres registrierten die beiden LIGO-Laserdetektoren eine weitere Gravitationswelle. Wieder kam sie von zwei Schwarzen Löchern. Vier Monate nach der Bekanntgabe der Entdeckung einer Gravitationswelle mit der Bezeichnung GW150914 verkündete die LIGO/VIRGO-Kollaboration, dass sie in den bereits vorhandenen Messdaten eine zweite Gravitationswelle gefunden hat. Sie war am 26. Dezember 2015 um 4:38:54 Uhr MEZ von beiden LIGO-Instrumenten in den USA gemessen worden und erhielt die Bezeichnung GW151226. Die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitende Welle erreichte zuerst den Detektor in Livingston und 1,1 Millisekunden später den 3000 Kilometer entfernten in Hanford. Das Ereignis war deutlich schwächer als das erste vom September 2015 und war im Rauschen der Detektoren verborgen. Den Nachweis verdanken die Forscher der Matched-Filter-Suche. Hierbei vergleicht oder filtert der Computer die Daten mit vielen vorab berechneten Signalen, um die beste Übereinstimmung (englisch match) zu finden. Die berechneten Signale basieren auf den hoch präzisen Wellenformmodellen, die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) entwickelt haben. Sie erst ermöglichten dem LIGO-Team die Erkenntnis, dass das Signal von zwei verschmelzenden schwarzen Löchern stammt.

http://www.pro-physik.de/details/phiuznews/9444481/Zweite_Gravitationswelle_entdeckt.html