Schlagwort: Sonnensystem

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Der blassblaue Punkt

Heute vor 30 Jahren: Die Raumsonde Voyager 1 blickte am 14. Februar 1990 zur Erde zurück; Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: Voyager-Projekt, NASA, JPL-Caltech

Beschreibung: Am Valentinstag 1990 blickte die Raumsonde Voyager 1, die ungefähr 6 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt war, ein letztes Mal zurück, um dieses erste historische Familienporträt des Sonnensystems zu fotografieren. Das Porträt ist ein Mosaik aus 60 Einzelbildern, die an einem Aussichtspunkt fotografiert wurden, der 32 Grad über der Ebene der Ekliptik lag. Es zeigt die Sonne und sechs Planeten.

Der Planet Erde ist auf einem einzigen Bildpunkt dieses Einzelbildes festgehalten. Es ist der blasse blaue Punkt im Sonnenstrahl rechts neben der Mitte dieser restaurierten Version der inzwischen berühmten Aussicht von Voyager. Der Astronom Carl Sagan entwickelte die Idee, mit Voyagers Kamera aus einer fernen Perspektive zur Heimat zurückzublicken. Betrachten Sie heute – an diesem Valentinstag dreißig Jahre später – noch einmal diesen blassen blauen Punkt.

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Familienporträt des Sonnensystems

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: Voyager-Projekt, NASA

Beschreibung: Die Raumsonde Voyager 1 blickte am Valentinstag 1990, als sie 6,4 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt war, ein letztes Mal zurück, um dieses allererste Familienporträt des Sonnensystems zu fotografieren. Das vollständige Porträit ist ein Mosaik aus 60 Einzelbildern, die an einem Aussichtspunkt fotografiert wurden, der 32 Grad über der Ebene der Ekliptik lag.

Die Einzelbilder von Voyagers Weitwinkelkamera tasten links das innere Sonnensystem ab und schaffen eine Verbindung nach rechts zum Gasriesen Neptun, dem äußersten Planeten des Sonnensystems. Die Positionen von Venus, Erde, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sind mit Buchstaben markiert, die Sonne ist der helle Punkt nahe der Mitte des Bilderbogens. Die eingefügten Bildfelder für jeden Planeten stammen von Voyagers Telekamera. Merkur, der zu nahe an der Sonne steht, um ihn aufzuspüren, ist auf diesem Porträit unsichtbar, ebenso der Mars, der leider hinter Sonnenlicht verborgen ist, das ins optische System der Kamera gestreut wurde. Die Postition des kleinen, blassen Pluto, der damals der Sonne näher stand als Neptun, wurde nicht einbezogen.

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Das Keplerhaus in Linz

Das Haus in Linz in der Hofgasse 7 hat eine gelbe Fassade. Darin formulierte der Astronom Johannes Kepler das dritte Keplersche Gesetz. Das Bild erweckt den falschen Eindruck, als stünde das Haus auf einem Platz. In Wirklichkeit ist die Hofgasse sehr schmal, und man sieht das Haus nur steil von unten.

Bildcredit und Bildrechte: Erich Meyer (Linzer Astronomische Gemeinschaft)

Am 15. Mai 1618 – heute vor vierhundert Jahren – entdeckte Johannes Kepler eine einfache mathematische Regel. Sie erklärt die Bahnen der Planeten im Sonnensystem. Heute kennen wir sie als drittes Keplersches Gesetz der Planetenbewegung. Damals lebte Kepler in Linz (Österreich, Planet Erde) in diesem großen Haus in der Hofgasse. Die schmale Gasse führt vom Hauptplatz zum Linzer Schloss.

Dank neuer Erkenntnis konnte man den Wohnsitz in der Hofgasse 7 eindeutig dem Ort zuordnen, wo Kepler das dritte Gesetz entdeckte. Erich Meyer von der Kepler Sternwarte Linz gelang die Lösung des historischen Rätsels. Dazu analysierte er unter anderem, wie Kepler die Beobachtungen einer Mondfinsternis beschrieb.

Kepler war eine Schlüsselfigur der wissenschaftlichen Revolution des 17. Jahrhunderts. Er unterstützte Galileis Entdeckungen und das Kopernikanische System, in dem die Planeten um die Sonne und nicht um die Erde kreisen. Er zeigte, dass Planeten auf Ellipsen um die Sonne wandern (1. Keplersches Gesetz). Planeten bewegen sich auf ihrer Bahn proportional schneller, wenn sie sich der Sonne nähern (2. Keplersches Gesetz). Weiter entfernte Planeten brauchen proportional länger, um die Sonne zu umrunden (3. Keplersches Gesetz).

Nur in Linz: Kepler-Planeten als Pralinen

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Das beobachtbare Universum

Die Illustration veranschaulicht unser beobachtbares Universum. Im dunklen Kreis in der Mitte sind Sonne und Planeten. Nach außen hin wird der Maßstab immer gedrängter, weil die Darstellung logarithmisch ist. Nach anderen Sternen in der Umgebung folgen Galaxien, Filamente aus urzeitlicher Materie und schließlich die kosmische Hintergrundstrahlung am Rand des Kreises.

Illustrationscredit und Lizenz: Wikipedia, Pablo Carlos Budassi

Wie weit sehen wir? Das beobachtbare Universum ist alles, was ihr jetzt gerade seht und sehen könntet, wenn eure Augen jede Art von Strahlung erkennen würde. Im elektromagnetischen Spektrum stammt das Fernste, das wir messen können, von der kosmischen Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich. Sie stammt aus einer Zeit vor 13,8 Milliarden Jahren. Damals war das Universum undurchsichtig wie ein dicker Nebel. Einige Neutrinos und Gravitationswellen um uns herum kommen sogar von noch weiter draußen. Doch die Menschheit hat noch keine Technik, um das zu erkennen.

Die Illustration zeigt das Universum, das wir beobachten können, in einem Maßstab, der nach außen hin immer kompakter wird. In der Mitte sind Erde und Sonne. Unser Sonnensystem umgibt sie. Dann folgen nahe Sterne, nahe Galaxien, ferne Galaxien, Fasern aus früher Materie und die kosmische Hintergrundstrahlung.

Kosmologys gehen davon aus, dass das Universum, das wir beobachten können, nur der nahe Teil eines größeren Ganzen ist. Wir bezeichnen es als „das Universum“ und gehen davon aus, dass überall die gleiche Physik gilt. Doch es ein paar beliebte, wenn auch spekulative Überlegungen. Manche behaupten, unser Universum wäre nur ein Teil eines größeren Multiversums. Darin gibt es abweichende Naturkonstanten. Es gelten andere physikalische Gesetze. Vielleicht gibt es darin höhere Dimensionen oder leicht abweichende Versionen unseres Standard-Universums.

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Das Planetensystem Kepler-90

Die Grafik zeigt in der oberen Reihe die Planeten des Systems Kepler-90 und darunter die Planeten des Sonnensystems. Auf den ersten Blick scheinen die Himmelskörper sehr ähnlich. Tatsächlich wissen wir aber nichts über die tatsächliche Natur der Exoplaneten.

Illustrationscredit: NASA Ames, Wendy Stenzel

Haben andere Sterne Planetensysteme wie unseres? Ja. Kepler-90 ist so ein System. Es wurde nach dem Satelliten Kepler katalogisiert. Nun entdeckte man einen achten Planeten. Damit besitzt Kepler-90 die gleiche Zahl bekannter Planeten wie unser Sonnensystem.

In einigen Dingen sind sich Kepler-90 und unser System ähnlich. Dazu gehören ein sonnenähnlicher G-Stern, erdähnliche Gesteinsplaneten und Planeten, die ähnlich groß sind wie Jupiter und Saturn. Zu den Unterschieden zählt, dass alle bekannten Planeten von Kepler-90 relativ eng kreisen. Sie kommen ihrem Stern näher als die Erde der Sonne. Somit sind sie vielleicht zu heiß für Leben. Doch vielleicht entdecken wir durch Beobachtungen über längere Zeiträume weiter außen kühlere Planeten.

Kepler-90 ist etwa 2500 Lichtjahre entfernt. Er ist 14 mag hell. Mit mittelgroßen Teleskopen findet man ihn im Sternbild Drache (Draco). Auch im nächsten Jahrzehnt sind Starts für Suchmissionen nach Exoplaneten geplant. Dazu gehören TESS, das JWST, WFIRST und PLATO.

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Porträt des Sonnensystems

60 Bilder der Raumsonde Voyager 1 zeigen ein Familienporträt der meisten Planeten im Sonnensystem.

Bildcredit: Voyager-Projekt, NASA

Am Valentinstag 1990 blickte die Raumsonde Voyager 1 ein letztes Mal zurück und fotografierte dieses erste Familienporträt des Sonnensystems. Die Sonde war damals 6,4 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt. Das ganze Porträt ist ein Mosaik aus 60 Bildern. Der Blickwinkel lag 32 Grad über der Ebene der Ekliptik.

Die Bilder von Voyagers Weitwinkelkamera streifen links durch das innere Sonnensystem. Sie reichen rechts bis zum Gasriesen Neptun. Er ist der äußerste Planet im Sonnensystem. Die Positionen von Venus, Erde, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sind mit Buchstaben markiert. Die Sonne ist der helle Fleck mitten im Bildkreis. Die Bildeinschübe der Planeten stammen von Voyagers Teleobjektivkamera.

Merkur ist im Porträt unsichtbar, weil er der Sonne zu nahe steht. Mars ist leider im Sonnenlicht verborgen, das vom Optiksystem der Kamera gestreut wird. Der kleine, blasse Pluto war damals der Sonne näher als Neptun, doch seine Position wurde nicht erfasst.

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Das Sonnensystem im Maßstab


Bildcredit und Bildrechte: Wylie Overstreet und Alex Gorosh

Möchtet ihr ein maßstabsgetreues Modell des Sonnensystems? Als Modell für die Erde passt eine 1,4 Zentimeter große blaue Murmel. Weil die Sonne 109 Erddurchmesser hat, könnte ein 1,5 Meter großer Ballon die Sonne darstellen.

Doch die Entfernung zwischen Erde und Sonne beträgt 150 Millionen Kilometer. Das wären im gleichen Maßstab fast 180 Meter. Also passt das ganze Projekt mitsamt den Bahnen der äußeren Planeten vielleicht nicht in euren Hof. Eventuell findet sich genug Platz in einem trockenen Seebett. Dieses Video zeigt eine inspirierende Reise durch das maßstabsgetreue Sonnensystem.

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Die Kepler-Planetenmaschine IV


Videocredit und -rechte: Ethan Kruse (Universität von Washington)

Die Mission Kepler sucht nach Exoplaneten. Sie fand viele Kandidaten und bestätigte Systeme mit mehreren Planeten. Die Gesamtzahl beläuft sich auf 1705 Welten, die um 685 ferne Sterne kreisen. All diese Bahnen von Exoplaneten wurden im gleichen Maßstab abgebildet, auch ihre relativen Bahnbewegungen sind hier gezeigt. Das Gesamtbild nennt man die Kepler-Planetenmaschine IV.

Damit man auch die Planeten sieht, sind ihre Größen nicht maßstabsgetreu abgebildet. Die Planetenbahnen im Sonnensystem sind als strichlierte Linien hinterlegt. Das veranschaulicht den Maßstab im animierten Video. Kepler entdeckt Exoplaneten durch Planetentransite. Dazu sucht man nach leichten Abschwächungen des Lichts. Sie entstehen, wenn der Planet vor seinem Stern vorbeizieht.

Das Zeitraffervideo zeigt die Bahnen aller Systeme mit mehreren Planeten, die Kepler entdeckte. Sie sind so ausgerichtet, dass die Transite, bei denen man sie entdeckte, auf der Drei-Uhr-Position liegen. Die Bewegungen erinnern an einen Tanz der Derwische. Sie zeigen den starken Unterschied zwischen den meisten Systemen der Kepler-Exoplaneten und unserem System.

Plant ihr eine interstellare Reise? Prüft zuerst die Größenordnung links oben. Der Farbcode zeigt die mittlere Temperatur auf der Oberfläche der Planeten. Sie wurde anhand der Größen der Bahnen und der Heimatsterne geschätzt.

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