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Polarlichter und Jupiters Magnetfeld

Die Illustration zeigt den Planeten Jupiter, umgeben von einem Magnetfeld. Rund um den Planeten sind rosarote leuchtende Hüllen. Weiter außen leuchten dunklere blaue Hüllen, sie werden vom Sonnenwind aus dem Sonnensystem hinausgedrängt.

Illustrationscredit: JAXA;  Credit Bildeinschub: NASA, ESA, Chandra, Hubble

Jupiter hat Polarlichter. Auf der Erde und auf dem größten Planeten im Sonnensystem wird das Magnetfeld komprimiert, wenn ein Schwall geladener Teilchen von der Sonne kommt. Das Magnetfeld leitet geladene Teilchen zu Jupiters Polen und in die Atmosphäre. Dort schlagen die Teilchen vorübergehend Elektronen aus dem Gas in der Atmosphäre. Wenn sich die Ionen in der Atmosphäre wieder mit Elektronen verbinden, leuchten Polarlichter auf.

Die Illustration zeigt die prachtvolle aktive Magnetosphäre von Jupiter. Der Bildeinschub rechts oben wurde letzten Monat veröffentlicht. Er wurde mit dem Röntgenteleskop Chandra im Erdorbit aufgenommen. Die Chandra-Aufnahme wurde über ein Bild in sichtbarem Licht gelegt, das zu einer anderen Zeit mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen wurde.

Das kleine Bild zeigt unerwartet starkes Röntgenlicht, das von Jupiters Polarlichtern stammt. Das Röntgenlicht ist hier in Falschfarben-Violett abgebildet. Das Polarlicht auf Jupiter war im Oktober 2011 einige Tage nach einem mächtigen koronalen Massenauswurf auf der Sonne zu sehen.

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Cancri 55 e: Klimamuster auf einer Welt voller Lava

Illustrations-Credit: NASA, JPL-Caltech, Weltraumteleskop Spitzer, Robert Hurt (Spitzer, Caltech)

Warum sollte man die Supererde Cancri 55 e besuchen? Ihr extrem heißes Klima schreckt ab, denn der Morgen kann auf dieser Welt frische Ströme aus Lava bringen. Der Planet Cancri 55 e wurde 2004 entdeckt. Er ist doppelt so breit wie unsere Erde und besitzt etwa 10 Erdmassen.

Der Planet kreist um einen sonnenähnlichen Stern, der 40 Lichtjahre entfernt ist. Dabei kommt er dem Stern viel näher als Merkur der Sonne. Er kreist so nahe, dass er gebunden rotiert. Das bedeutet, dass immer dieselbe Seite zu dem Stern zeigt, um den er kreist – wie unser Mond auf seiner Bahn um die Erde.

Kürzlich maß man die Temperaturschwankungen auf diesem Exoplaneten. Das gelang mit Beobachtungen in Infrarot mit dem Weltraumteleskop Spitzer. Diese Messungen halfen einem Künstler, dieses Video zu erstellen. Es gibt eine begründete Vermutung, wie ein Umlauf von Cancri 55 e aussehen könnte. Man sieht die volle Phase, wo der Planet ganz beleuchtet ist, sowie die dunkle Phase, wenn der Planet vor dem Stern vorbeizieht. Die anschaulichen roten Bänder auf Cancri 55 e zeigen Lavaströme, die vielleicht auf dem Planeten fließen.

Eine aktuelle Bestimmung der Dichte von 55 Cancri e zeigt, dass dieser Exoplanet nicht vorwiegend aus Sauerstoff besteht, wie die inneren Planeten im Sonnensystem, sondern eher aus Kohlenstoff. Daher lohnt es sich vielleicht, Cancri 55 e zu besuchen und seinen Kern zu erforschen. Denn der große Druck im Inneren des Planeten reicht aus, um den Kohlenstoff, den man dort fand, in einen riesigen Diamanten zu verwandeln.

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Klarträumen

In einer traumartigen Landschaft betrachten zwei Personen auf glitschigen Felsen einen nebelartig strömenden Wasserfall. Links oben leuchtet ein Polarlicht.

Bildcredit und Bildrechte: Arnar Kristjansson, Beschriftung: Judy Schmidt

Ist das die wirkliche Welt? Oder bloß eine Fantasie? Die Realität begann mit dem Traum, den atemberaubenden Wasserfall Seljarlandsfoss im Süden von Island vor einem Himmel mit Polarlichtern zu fotografieren. Es kam ein vielversprechender Wetterbericht aus dem Weltraum. Kurz danach machten sich der visionäre Astrofotograf und sein Partner auf den Weg. Nach der Ankunft fotografierten sie ein Bild des Himmels im Hintergrund mit einem tollen grünen Polarlicht. Das war der einfache Teil.

Schwierig war es, den Wasserfall zu fotografieren, denn der Sprühnebel trübte ständig die Linse. Wie gewonnen, so zerronnen! Ungefähr 100 Versuche waren nötig. Bei jedem Versuch musste jemand in der kalten Nacht über glitschige Felsen zur Kamera klettern, um zu sehen, wie die letzte Aufnahme gelungen war. Dann wurde die Linse abgewischt und die Kamera für den nächsten Versuch gestartet. Später wurden die besten Bilder von Land und Himmel digital kombiniert.

Weit hinter dem Polarlicht schimmern am Himmel zahlreiche Sterne des Nordens. Der Astrofotograf wählte den Bildtitel wegen der traumartigen Wirkung, die das Ergebnis hat, vielleicht in dem Wissen, dass manche Dinge bei seiner Mühe, den Traum zu verwirklichen, tatsächlich eine Rolle spielten.

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Europa: Leben unter dem Eis entdecken

Ein Plakat in blauen Farbtönen wirbt für Europas Wasserwelt. Im Vordergrund sind drei dunkle Silhouetten vor einem runden Fenster, das Ausblick auf Wasserlebewesen bietet.

Plakat-Illustrationscredit: NASA, JPL, Visions of the Future

Sucht ihr ein interplanetares Reiseziel? Wie wäre es mit einem Besuch auf Europa? Er ist einer der interessantesten Monde im Sonnensystem. Europa ist mit Eis bedeckt und wandert einmal in 85 Stunden auf einer elliptischen Bahn um den markanten Gasriesen Jupiter.

Jupiters Gravitation sorgt für starke Gezeiten. Diese erzeugen eine Wärme, die Europas salzige Ozeane unter der Oberfläche das ganze Jahr flüssig hält. Daher bekommt Europa auch ohne Sonnenlicht genug Energie, um einfache Lebensformen zu ermöglichen.

Leider ist es derzeit nicht möglich, in Restaurants auf Europa Tische zu reservieren, wo vielleicht ein Gericht mit regionalen Extremkrabben geboten wird. Doch ihr könnt jederzeit ein anderes Urlaubsziel bei Visionen der Zukunft wählen.

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Auf Kepler-16b ist ein Schatten nicht allein

Eine Frau steht im Raumanzug auf einem rot-violetten Planeten. Am gelben Himmel leuchten zwei Sterne, ein weißer und ein orangefarbener. Daher wirft die Frau zwei Schatten.

Poster-Illustrationscredit: NASA, JPL, Exoplaneten-Reisebüro

Wie wäre es mit einem entspannten interstellaren Urlaub? Vielleicht ist Kepler-16b interessant. Es ist eine Welt in einem Doppelsternsystem. Kepler-16b ist der erste circumbinäre Planet, der je entdeckt wurde. Man fand ihn in einer weiten Bahn, in der er alle 229 Tagen um ein enges Paar kühler Sterne mit geringer Masse wandert. Die Sterne sind etwa 200 Lichtjahre von uns entfernt.

Die Zentralsterne bedecken einander auf ihren Bahnen. Dabei beobachten wir eine Abdunklung im Sternenlicht. Bei diesen Transiten wurde eine zusätzliche, sehr schwache Abdunklung beobachtet. Das führte zur Entdeckung von Kepler-16b. Auf dem Science-Fiction-Planeten Tatooine in der Star-Wars-Saga gehen am Horizont zwei Sonnen unter. So etwas würden wir auch auf Kepler-16b sehen.

Doch vielleicht ist Kepler 16b keine Wüstenwelt ähnliche wie Tatooine, sondern ein kalter, unbewohnbarer Planet, der ungefähr die gleiche Masse hat wie Saturn. Vielleicht hat er auch eine gasförmige Oberfläche … nehmt also genug passende Kleidung mit. Oder wählt ein anderes Urlaubsziel von Visionen der Zukunft.

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Zwei Schwarze Löcher verschmelzen

Credit der Simulation: Projekt zur Simulation eXtremer Raumzeiten

Klicke auf den roten Pfeil und schau zu, wie zwei Schwarze Löcher verschmelzen. Die Videosimulation wurde vom ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen durch LIGO angeregt. Es läuft in Zeitlupe. In Echtzeit dauert es etwa eine Drittelsekunde.

Die Schwarzen Löcher tanzen auf einer kosmischen Bühne vor Sternen, Gas und Staub. Ihre enorme Gravitation bricht das Licht hinter ihnen in Einsteinringe. Dabei nähern sie sich einander auf Spiralbahnen. Am Ende verschmelzen sie zu einem einzigen Schwarzen Loch.

Bei der rasanten Verschmelzung der massereichen Objekte entstehen unsichtbare Gravitationswellen. Das führt dazu, dass sich das sichtbare Bild kräuselt. Noch nach der Verschmelzung der Schwarzen Löcher schwappen sie innen und außen über die Einsteinringe.

Die Gravitationswellen, die LiIGO aufgespürt hat, werden als GW150914 bezeichnet. Sie passen zur Verschmelzung Schwarzer Löcher mit 36 und 29 Sonnenmassen. Ihre Entfernung beträgt 1,3 Milliarden Lichtjahre. Das einzelne Schwarze Loch, das am Ende entsteht, besitzt 62 Sonnenmassen. Drei Sonnenmassen bleiben übrig. Diese drei Sonnenmassen wurden in Energie umgewandelt, die in Form von Gravitationswellen abgestrahlt wurde.

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LIGO entdeckt Gravitationswellen: Schwarze Löcher verschmelzen

Unten im Bild verlaufen zwei gezackte Fieberkurven, eine in Rot, eine in Blau. Die Kurven verlaufen fast gleich. Darüber sind Schwarze Löcher abgebildet, links noch getrennt, in der Mitte verschmelzen die beiden, rechts ist nur noch ein Schwarzes Loch.

Illustrationscredit: LIGO, NSF, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

Gravitationswellen sind nun direkt bestätigt. Die erste Entdeckung gelang letzten September. Die Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorien (LIGO) in Washington und Louisiana maßen zur gleichen Zeit Gravitationswellen.

Man prüfte genau, ob die Messungen übereinstimmen. Heute wurde das Ergebnis der 5-Sigma-Entdeckung veröffentlicht. Die gemessenen Gravitationswellen zeigen ein Ergebnis, das man erwartet, wenn sich zwei große Schwarze Löcher in einer fernen Galaxie auf einer spiralförmigen Bahn nähern und verschmelzen. Das neu entstandene Schwarze Loch vibriert einen Augenblick. Dann klingt die Vibration schnell ab.

Die historische Entdeckung bestätigt ein Phänomen, das Einstein vorhergesagt hat. Sie ist ein Meilenstein beim Verständnis von Gravitation und den Grundlagen der Physik. Indirekt bestätigt die Entdeckung auch Schwarze Löcher. Die Grafik zeigt, wie die Schwarzen Löcher verschmelzen. Unten verlaufen zwei Kurven. Sie zeigen die Signalstärken der Detektoren im Lauf von 0,3 Sekunden.

In naher Zukunft werden wohl Gravitationswellen durch Advanced LIGO und andere Detektoren entdeckt. Die Entdeckungen bestätigen nicht nur die faszinierende Natur dieser Messung. Sie sind vielleicht auch eine mächtige Methode, mit der man das Universum auf neue Arten erforschen kann.

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ASASSN-15lh ist der vielleicht bisher größte Knall

Am Himmel einer düsteren Landschaft mit Gebirge und Wolken dräuen zwei dunkle Himmelskörper - vielleicht Monde. Man sieht eine Galaxie von innen, ähnlich wie die Milchstraße. Darin blitzt ein helles, strahlendes Licht auf.

Illustrationscredit: Jin Ma (Beijing Planetarium)

Hier ist ein Kandidat für die vielleicht größte und mächtigste Explosion, die je beobachtet wurde – was ist es? Der flackernde Lichtfleck wurde letztes Jahr im Juni von der All Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) entdeckt und als ASASSN-15lh bezeichnet. Die Quelle ist etwa drei Milliarden Lichtjahre entfernt. Sie erscheint ungemein hell für alles, was so weit entfernt ist: Sie ist ungefähr 200 Mal heller als eine durchschnittliche Supernova. Kurzzeitig war sie 20 Mal heller als alle Sterne in unserer Milchstraße zusammen.

Wenn ASASSN-15lh so viel Licht auf einmal in alle Richtungen abgestrahlt hat, war das die mächtigste Explosion, die wir je beobachtet haben. So eine gewaltige Detonation hätte man bei keinem bekannten Gestirn erwartet. Drückt man jedoch die theoretischen Grenzen für die Drehzahlverringerung eines stark magnetischen Neutronensterns – eines sogenannten Magnetars -, kommt das der Sache nahe. Man erwartet, dass das Aufflackern noch dieses Jahr verblasst. Wenn das geschieht, nehmen Forschende diese Region mit Teleskopen wie Hubble unter die Lupe. Das bringt hoffentlich weitere Hinweise.

Das Bild ist eine Illustration. Sie zeigt den hypothetischen Nachthimmel eines Planeten in der Galaxie, wo der Ausbruch stattfand.

Ö1-Nachtquartier „In den Himmel schauen und staunen„

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