das warme herz des großen roten Flecks »geisterfahrer« in fremden
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Blick in die Forschung: Nachrichten Das warme Herz des Großen Roten Flecks D as markanteste Merkmal Flecks, der in Größe und Inten­ des größten Planeten sität seiner roten Farbe sehr unseres Sonnensystems ist variabel ist, aber nie ganz von neben den Wolkenbändern Jupiters Antlitz verschwindet. der Große Rote Fleck (GRF) Manche frühen Forscher sahen des Jupiter. Seit mehr als 300 ihn als Lücke in der Wolkende­ Jahren bekannt, zeigt er sich cke des Gasplaneten, durch die derzeit als hellroter Wirbel mit der Blick in tiefere Schichten dem doppelten Durchmesser möglich sei. Andere stellten ihn unserer Erde. Nun enthüllen sich als eine treibende Insel vor, Aufnahmen mit dem Very die auf dichteren Gasschichten Large Telescope der Europäi­ schen Südsternwarte ESO in schwimmt. Erst die Aufnahmen der Chile und Daten anderer erd­ US-Raumsonden Pioneer 10 gebundener Großteleskope im und 11 aus den Jahren 1973 Infraroten erstmals Details im und 1974 belegten eindeutig, Inneren des riesigen Sturmwir­ dass der GRF ein gigantischer bels (siehe die Bilder rechts). Lange Zeit rätselten die Wirbelsturm ist, der unabläs­ Astronomen über die Natur des Breiten des Planeten tobt. Es sig auf niedrigen südlichen »Geisterfahrer« in fremden Sonnensystemen I n unserem Sonnensystem umlaufen Andrews im Rahmen des Projekts »Wide sich Gasplaneten nicht so nah bei einem die acht großen Planeten unser Zen­ Angle Search for Planets« (WASP) auf Stern bilden können, da sie im Kern eine tralgestirn in der gleichen Richtung wie die sechs Ausreißer gestoßen war, wur­ Mischung von Gesteinen und Wassereis die Sonne rotiert. Auch bei den meisten den detailliertere Beobachtungen mit aufweisen, wie sie nur in den kühlen der derzeit bekannten 452 Exoplaneten empfindlicheren Teleskopen und Spek­ Außenbezirken eines Sonnensystems ist das der Fall. Nun löst die Entdeckung trografen der Europäischen Südsternwar­ zu finden ist. Die heißen Jupiter müssen von gleich sechs Exoplaneten, die ihre te ESO in Chile durchgeführt, um diese sich demnach weit entfernt von ihrem jeweiligen Sterne in Gegenrichtung Himmelskörper endgültig zu bestätigen Muttersternen gebildet haben und umrunden, Verwunderung unter den und genauer zu charakterisieren. Als die Astronomen im Rahmen der danach immer näher an sie herange­ Astronomen aus, denn eigentlich sollte es so etwas nicht geben. Untersuchungen insgesamt 27 »heiße wandert sein. Viele Astronomen vermuten, dass Jupiter«, also Gasplaneten, die ihre Mut­ diese Wanderungen auf gravitative tenentstehung setzen voraus, dass sich tersterne in extrem geringen Abständen Wechselwirkungen mit der Gas- und die Sterntrabanten in einer dichten umrunden, detailliert unter die Lupe Staubscheibe, aus denen sich die Pla­ Scheibe aus Gas und Staub bilden, die nahmen, stellten sie fest, dass mehr als neten bildeten, zurückzuführen sind. den jeweiligen Mutterstern in Äqua­ die Hälfte dieser Welten deutlich gegen Dieser Vorgang dauert Modellen zufolge tornähe umgibt. Diese »protoplanetare die Rotationsachse ihres Zentralgestirns einige wenige Millionen Jahre und führt Scheibe« rotiert im selben Drehsinn wie geneigt ihre Sterne umrunden. Alle 27 aber zu einer Umlaufbahn nahe der der Stern. Daraus ergibt sich, dass sich sind so genannte Transitplaneten, die Äquatorebene und in Rotationsrichtung die neu bildenden Planeten mehr oder während ihrer Umläufe von uns aus des Muttersterns. Diese Theorie kann weniger in der gleichen Umlaufebene gesehen die Scheibe ihres Muttersterns somit die »Geisterfahrer« und die befinden und ihren Stern in der gleichen innerhalb weniger Stunden passieren. stark geneigten Planetenbahnen nicht Die derzeitigen Modelle der Plane­ Seit die ersten »heißen Jupiter« vor Richtung umkreisen. Nachdem ein Forscherteam um 15 Jahren entdeckt wurden, war ihre Andrew Cameron an der University of St. Entstehung ein Rätsel. Eigentlich sollten 14 Juni 2010 erklären. Der rückläufige Drehsinn der Plane­ tenbahn erkläre sich dadurch, so vermu­ Sterne und Weltraum Mit dem Very Large Telescope zeigen nun, dass die Tempera­ neuen Daten erstmals eine sind. Eine endgültige Abhilfe der Europäischen Südsternwar- tur im Zentrum des GRF etwa Verbindung von den Umwelt­ könnte hier wohl nur eine te ESO entstand ein Infrarotbild drei bis vier Grad höher liegt bedingungen wie Temperatur, Eintauchsonde schaffen, die des Großen Roten Flecks (GRF) als in anderen Bereichen des Druck und chemischer direkt im Großen Roten Fleck auf Jupiter (oben). Es wurde bei Wirbels. Die wärmere Zone Zu­sam­mensetzung mit der in Jupiter eindringt und vor der Wellenlänge 10,3 Mikro- fällt zudem mit dem rötesten tatsächlichen Farbe des GRFs Ort die chemische Zusammen­ meter aufgenommen. Der GRF Bereich des Wirbelsturms setzung der Gase, Flüssigkeits­ erscheint bei dieser Wellen- zusammen. Der Tempera­ herstellen lässt. Die Forscher betonen, dass länge dunkel, da er kühler als turunterschied mag niedrig sie zwar spekulieren können, analysiert. Allerdings ist seine Umgebung ist und somit erscheinen, aber er reicht aus, aber immer noch nicht wissen, eine derartig aufwändige weniger hell strahlt. Das Bild um die Zirkulation im Wirbel­ welche Stoffe und chemische Raumsondenmission auch in unten ist eine Aufnahme des sturm, die im Allgemeinen im Reaktionen für die rote Farbe fernerer Zukunft bislang nicht Weltraumteleskops Hubble im Gegenuhrzeigersinn erfolgt, des Flecks verantwortlich geplant. sichtbaren Licht. im Zentrum in eine schwache tröpfchen und Schwebstoffe Strömung im Uhrzeigersinn Regionen des Riesenplaneten Sturmwirbel auf Jupiter, aber reichen derart geringe Tem­ keiner kann es an Größe mit peraturdifferenzen aus, die dem GRF aufnehmen. Frühere Windgeschwindigkeiten und Aufnahmen im Infraroten die Wolkenstrukturen in den Zu den beiden Beiträgen auf dieser Seite stellen wir aus­ ergaben, dass der Fleck kälter Bändern und Zonen zu beein­ führliche didaktische Materialien auf der Internetseite als seine Umgebung ist, die www.wissenschaft-schulen.de zur Verfügung, die den Planeten Temperatur im Inneren be­ flussen. Das Forscherteam um trägt rund –160 Grad Celsius. Glenn Orton am Jet Propul­ ge zur Physik der Wärme und der Gase hergestellt, zudem geht sion Laboratory der NASA es um Leseverständnis und Bildinterpretation. Die neuen Infrarotbilder mit ihrer hohen Auflösung Jupiter und die Infrarotastronomie behandeln. Es werden Bezü­ stellte fest, dass sich mit den ten die Forscher, dass diese Welten nicht mit ihrer Staubscheibe wechselwirkten, sondern mit weiter außen befindlichen planetaren oder stellaren Begleitern ihres Muttersterns. Durch diese Wech­ selwirkungen mit ihren Schwerefeldern kann ein massereicher Exoplanet in eine stark geneigte und exzentrische Umlaufbahn gelangen, die ihn sehr dicht an seinen Mutterstern heranführt. Durch Gezeitenreibung würde er immer bei den größten Annäherungen an sein Zentralgestirn Bewegungs­energie verlieren, bis er sich schließlich in einer annähernd kreisförmigen Bahn in Sternnähe befindet. Diese kann dann eine beliebige Neigung zur Rotations­ ESO / L. Calçada ESO / NASA / JPL / ESA / Leigh Fletcher umzukehren. Auch in anderen gibt noch zahlreiche weitere achse des Sterns aufweisen. Bei zwei der gegenläufigen Exo­ planeten stießen die Forscher in den jeweiligen Sonnensystemen bereits auf weiter außen befindliche massereiche Sechs Exoplaneten sind derzeit bekannt, die ihre Zentralgestirne entgegen der Rota­ Begleiter, die möglicherweise die Ur­ tionsrichtung ihrer Muttersterne umrunden. In dieser Computergrafik ist die gegen die sache für die ungewöhnlichen Bahnen Rotationsachse des Sterns stark geneigte Umlaufbahn eines »heißen Jupiter« darge- ihrer sternnahen Verwandten sind. stellt, der hier als dunkler runder Fleck vor seinem Zentralgestirn erscheint. www.astronomie-heute.de Juni 2010 15 US Air Force testet Mini-Raumfähre O bwohl noch in diesem Jahr die Ära Mitte der 2000er Jahre im Frachtraum der bemannten US-Raumfähren eines Spaceshuttles ins All fliegen und nach fast 30 Jahren Betrieb endgültig zu nach dem Aussetzen selbstständig zur Ende gehen soll, ist die Idee, weiterhin ein Erde zurückkehren. Die Columbia-Kata­ geflügeltes Raumfahrzeug zu verwenden, strophe im Februar 2003 machte diesen in den USA offenbar nicht tot. Am 23. April Plänen jedoch ein Ende, da nach der Wie­ 2010 startete um 1:52 Uhr MESZ von Cape deraufnahme der Raumfährenflüge im Canaveral in Florida eine Atlas-V-Rakete Jahr 2005 bis auf eine Ausnahme nur noch mit einer besonderen Nutzlast an Bord. Flüge zur Internationalen Raumstation ISS Unter der Schutzhülle befand sich das ursprünglich von der US-Raumfahrt­ durchgeführt wurden. Das bei der NASA schon weit ent­ wickelte Vehikel wurde nach dem Aus­stieg Raumfahrzeug X-37B, auch »Orbital Test der Raumfahrtbehörde aus dem Pro­ Vehicle 1« (OTV-1) genannt. Es soll nun für gramm im Jahr 2004 zur DARPA, der De­ mehrere Tage oder Wochen die Erde um­ fense Advanced Research Projects Agency kreisen und schließlich auf der Vanden­ transferiert, einer Abteilung des Penta­ berg Air Force Base (VAFB) nördlich von gons, und von der US Air Force betreut. Los Angeles landen. Die VAFB ist der zweite Die nun X-37B genannte Mini-Raumfähre US-Weltraumbahnhof, dient vornehmlich gelangt nur als Nutzlast an Bord einer militärischen Zwecken und ist gut vor der großen Trägerrakete ins All, sie kann nicht allgemeinen Öffentlichkeit abgeschirmt. aus eigener Kraft in den Erdorbit fliegen. Laut Auskunft von Gary Payton, dem Un­ Die X-37B ist 8,9 Meter lang, weist eine kurz vor dem Verstauen in der im Hinter- tersekretär für Weltraumprogramme der Flügelspannweite von 4,5 Metern auf und grund sichtbaren Nutzlastschutzhülle der US Air Force, kann das Vehikel bis zu neun wiegt rund fünf Tonnen. Laut den derzeit Atlas-V-Trägerrakete. Monate in der Erdumlaufbahn verbleiben. vagen Auskünften der US-Militärs soll die Die NASA hatte das Raumfahrzeug USAF behörde NASA stammende geflügelte Die Mini-Raumfähre X-37B der US Air Force X-37B als »ein erdumkreisendes Labor unter der Bezeichnung X-37A als Testgerät neue Technologien und Geräte testen, für eine Raumfähre einer neuen Genera­ bevor diese bei operationellen Satelliten- wild ins Kraut, was denn die US-Militärs tion entwickelt. Es sollte ursprünglich Programmen zum Einsatz kommen«. wirklich mit diesem Mini-Shuttle errei­ Derzeit schießen die Spekulationen chen wollen, von dem sogar ein zweites Exemplar im Bau ist. Handelt es sich »Sterne und Weltraum«-Gewinnspiel M vielleicht um ein Testgerät für die Ent­ wicklung einer militärischen Raumfähre, it etwas Glück können Sie eines von drei Exem­ so wie die russischen Mini-Shuttles Bor-4 plaren der »Sterne und Weltraum« Hörbuch­ und -5, die der Erprobung von Technolo­ edition »Planetensysteme« gewinnen, zur Verfügung gien für die russische Raumfähre Buran gestellt von www.science-shop.de. dienten? Möchten sich die US-Militärs Senden Sie die Ziffern der Fragen und den jeweils einen eigenen bemannten Zugang ins zugehörigen Buchstaben der richtigen Lösung bis All sichern, nach dem die Spaceshuttles zum 15. Juni 2010 per E-Mail mit der Betreffzeile außer Dienst gestellt sind? Die totale »Planet« an: [email protected] Abhängigkeit der USA von russischen Sojus-Raumkapseln und vom russischen Frage 1: Transitplaneten sind Frage 3: »Heiße Jupiter« umkreisen ihre politischen Wohlwollen dürfte vielen a) Exoplaneten Sterne… US-Militärs ein Dorn im Auge sein. b) Exomonde a) in weiter Ferne c) Planeten unseres Sonnensystems b) in extrem geringem Abstand schiff dienen? Dafür spräche, dass ihre c) etwa in Erdentfernung Steuertriebwerke Geschwindigkeitsände­ Soll die X-37B als Aufklärungsraum­ Frage 2: Wann wurde der erste Exoplanet rungen von bis zu 1100 Meter pro Sekun­ um einen Hauptreihenstern entdeckt? de durchführen können. Damit ließen a) 1990 sich verdächtige Satelliten in niedrigen b) 1992 Erdumlaufbahnen kurzfristig anfliegen c) 1995 und im Detail inspizieren. Teilnahmebedingungen: Alle »Sterne und Weltraum«-Leser, die bis zum 15. Juni 2010 die richtigen Lösungen an die genannte E-Mail-Adresse senden, nehmen an der Verlosung teil. Bitte dabei unbedingt die Postanschrift angeben. Maß­ gebend ist der Tag des Eingangs. Ausgeschlossen von der Teilnahme sind die Mitarbeiter der Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH und deren Angehörige. Die Preise sind wie beschrieben. Ein Tausch der Gewinne, eine Auszahlung in bar oder in Sachwerten ist nicht möglich. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. Mit der Teilnahme am Gewinnspiel erkennt der Einsender diese Teilnahmebedingungen an. Es bleibt nun abzuwarten, ob die US Air Force in den nächsten Tagen und Wochen noch mehr Details zu diesem Programm veröffentlicht, die den Schleier der Ge­ heimhaltung etwas mehr lüften. 16 Juni 2010 Sterne und Weltraum www.astronomie-heute.de Juni 2010 17 kurz & bündig Großbritannien mit eigener Weltraumbehörde Seit dem 1. April 2010 besitzt Großbri­ tannien mit dem »UK Space Council« eine eigene Raumfahrtbehörde, die sich um alle britischen Raumfahrtakti­ vitäten kümmern soll. Ihr Anfangsetat beträgt 255 Millionen Euro. Erste chinesische Raumstation Ende 2011? Ende 2011 soll ein erstes Zentralmodul einer chinesischen Raumstation mit der Bezeichnung Tiangong 1 (»Himmelspa­ last«) in die Erdumlaufbahn befördert werden. Im darauffolgenden Jahr soll dann eine unbemannte ShenzhouRaumkapsel an dem Modul anlegen. Cryosat-2 gestartet Europas Erderkundungssatellit zur Erfassung der polaren Eislager startete am 8. April 2010 vom kasachischen Weltraumbahnhof Baikonur erfolg­ reich ins All. Beim ersten Startversuch im Jahr 2005 war der Vorgängersatellit Cryosat-1 kurz nach dem Abheben in den Ozean gestürzt. Helle Feuerkugel über dem mittleren Westen der USA Eine Brutstätte für neue Sterne: NGC 1788 D er Orion ist wohl nach dem Großen Bären das bekannteste Sternbild. Sein berühmtestes Objekt ist der Große Orion­nebel Messier 42, der sich im Schwert des mythischen Himmelsjägers befindet. NGC 1788 liegt dagegen im Bereich der rechten Schulter und ist nur wenig bekannt. Mit der Weitfeld-Kamera am 2,2-Meter-Teleskop der Europäischen Südstern­ warte ESO auf dem Berg La Silla in Chile gelang diese Aufnahme von NGC 1788 im sichtbaren Licht. Das Bild erstreckt sich über eine Breite von rund 17 Lichtjahren. Im Zentrum ist der Refle­xionsnebel zu sehen, eine große Wolke aus Gas und Staub, in der sich derzeit neue Sterne bilden. Im Inneren des Nebels befindet sich ein offener Sternhaufen, dessen hellste Mitglieder durch die Nebelschwaden hindurch scheinen. Ihr Licht wird durch den Staub im Nebel gestreut, so dass dieser gelb und blau leuchtet. Die Spektren der hellen Sterne im Nebel zeigen, dass sie sehr jung sein müs­ sen, maximal etwa eine Million Jahre. Im Vergleich zur 4,5 Milliarden Jahre alten Sonne sind es noch »Kleinkind-Sterne«. Allerdings sind diese »Kleinkinder« sehr viel massereicher und leuchtkräftiger als die Sonne. Der hellste von ihnen trägt die Bezeichnung HD 293815 und zeigt sich als heller Punkt im Nebel knapp oberhalb der Bildmitte. Obwohl NGC 1788 scheinbar allein im All zu schweben scheint, wird er von massereichen Sternen der Orionregion, die außerhalb dieses Bilds stehen, stark beeinflusst. Durch die ungestüme Nachbarschaft wurde wahrscheinlich die Sternbildung in NGC 1788 erst ausgelöst. Starke Sternwinde und Stoßwellen von Supernova-Explosionen sorgten dafür, dass die linke Flanke von NGC 1788 ver­ dichtet wurde. Dabei kollabierten schließlich Teile der ursprünglichen Gas- und Staubwolke unter ihrer eigenen Schwerkraft, und neue Sterne wurden geboren. Tatsächlich zeigen Spektraluntersuchungen, dass die Sterne am linken Rand von NGC 1788 am reifsten sind, während im Bereich rechts vom hellen Nebel noch so genannte Protosterne vorherrschen, heiße Gasbälle, in denen das thermonuklea­ re Feuer noch nicht gezündet hat. Sie zeigen sich nur auf Infrarotbildern und nicht im sichtbaren Licht. Ein Bolide schreckte am Abend des 14. April 2010 die Einwohner im mitt­ leren Westen der USA auf und wurde von zahlreichen Kameras verfolgt. Gegen 22 Uhr Ortszeit gingen über dem US-Bundesstaat Wisconsin einige Bruchstücke eines Steinmeteoriten des Typs H-Chondrit nieder. Raumsonde Rosetta passiert (21) Lutetia Am 10. Juli 2010 wird sich die europäi­ sche Kometensonde Rosetta bis auf rund 1000 Kilometer dem etwa 100 Kilometer großen Hauptgürtelasteroi­ den (21) Lutetia annähern und dabei Bilder und Messdaten zur Erde funken. 10 Bogenminuten www.astronomie-heute.de 18 Juni 2010 ESO 5,7 Lichtjahre Weitere aktuelle Meldungen aus Astronomie und Raumfahrt finden Sie auf Der Reflexionsnebel NGC 1788 im Sternbild Orion ist etwa 2000 Lichtjahre von uns entfernt und erstreckt sich über rund fünf Lichtjahre. In seinem Inneren befinden sich zahlreiche junge Sterne. Sterne und Weltraum www.astronomie-heute.de Juni 2010 19
