Zwei Planeten in einem exotischen doppelsternsystem roelin
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Blick in die Forschung: Nachrichten Das enge Doppelsternsystem UZ Fornacis besteht aus einem Roten Zwerg (am linken Bildrand) und einem Weißen Zwerg und wird wie auf dieser künstlerischen Darstellung möglicherweise von Planeten begleitet. Der Weiße Zwerg erhält von seinem Begleiter heißes Gas, das direkt auf SAAO seine Oberfläche stürzt und dabei Röntgenstrahlung freisetzt. Zwei Planeten in einem exotischen Doppelsternsystem E in Forscherteam um 2,8 Astronomischen Einheiten Stephen Potter am South und benötigt dafür 5,3 Jahre. Doppelsternsystem deshalb, Roten Zwergs heraus, das African Astronomical Obser­ Er hat eine minimale Masse weil es aus zwei sehr unter­ entlang der Magnetfeldlinien vatory fand Hinweise auf zwei von 7,7 Jupitermassen. Der schiedlichen Komponenten annähernd direkt auf den Planeten, die den exotischen zweite Planet umrundet die besteht, einem Roten und Weißen Zwerg strömt und Doppelstern UZ Fornacis Zentralgestirne in einem Ab­ einem Weißen Zwerg. Es ist ein dessen Oberfläche in eng be­ im südlichen Sternbild stand von 5,9 AE (vergleichbar ausgesprochen enges System, grenzten Bereichen erreicht. Chemischer Ofen (lateinisch: der Entfernung des Planeten dessen Komponenten den Das Material wird dabei ex­ Fornax) umkreisen. Der innere Jupiter zur Sonne) in 16 Jahren. gemeinsamen Schwerpunkt in trem komprimiert, so dass es Planet umrundet den Doppel­ Seine Mindestmasse liegt bei rund zwei Stunden (127 Minu­ intensive Röntgenstrahlung stern in einem Abstand von 6,3 Jupitermassen. ten) umkreisen. aussendet. Als exotisch gilt das Der Doppelstern ist ein so Gas aus der Oberfläche des Von uns aus gesehen genannter Polar, das heißt, bedecken sich die beiden Zu diesem Beitrag der Weiße Zwerg besitzt ein Komponenten regelmäßig stehen didaktische extrem starkes Magnetfeld bei ihren Umläufen um den Materialien auf und hat seinen Begleiter in Systemschwerpunkt. Dadurch unserer Internet­seite www.wissenschaft-schulen.de/ synchrone Rotation gezwun­ variiert die Helligkeit des Sys­ artikel/1116790 zur freien Verfügung. Sie beschäftigen sich gen. Durch die große Nähe tems periodisch. UZ Fornacis mit dem dritten keplerschen Gesetz und leiten die Massen der beiden Komponenten gehört zu den 15 bekannten und Abstände in einem Doppelsternsystem ab. reißt die starke Schwerkraft Polaren mit regelmäßigen des Weißen Zwergs heißes Verfinsterungen und wurde Roelin- und Neumann-Preis vergeben I m Rahmen der Hauptver­ Mitarbeiter am Haus der Astro­ Forschung so auf, dass sie sammlung der Astrono­ nomie in Heidelberg. Zudem sich in den normalen Physik- mischen Gesellschaft in ist er Dozent an der Fakultät für Unterricht an Gymnasien Heidelberg Mitte September Physik und Astronomie an der in der Mittel- und Oberstufe 2011 wurden sowohl der einbeziehen lassen. Dazu »Hans-Ludwig-Neumann-Preis Universität Heidelberg. Olaf Fischer hat seit 2004 für Schuldidaktik« als auch der in Verbindung mit »Sterne materialien, die kostenfrei »Hanno und Ruth Roelin-Preis und Weltraum« den auf die auf der Internetpräsenz von für Wissenschaftspublizistik« Fächer Physik und Astronomie »Wissenschaft in die Schulen!« vergeben. Preisträger für den »Hans- bezogenen Teil des Projekts jedermann zugänglich sind. »Wissenschaft in die Schulen!« Der »Hans-Ludwig-Neumann- Ludwig-Neumann-Preis« ist entwickelt. Er bereitet aktuelle Preis« wird für hervorragende Olaf Fischer, wissenschaftlicher Themen der astronomischen fachdidaktische Arbeiten 14 November 2011 entwickelt er Unterrichts­ Olaf Fischer Sterne und Weltraum als Röntgenquelle mit dem ESA-Röntgensatelliten Exosat Die beiden Satelliten der in den 1980er Jahren entdeckt. GRAIL-Mission umkreisen Der Weiße Zwerg hat eine den Mond in Formation auf Masse von 0,7 Sonnenmas­ gemeinsamer Bahn und sen, sein roter Begleiter nur sollen das Schwerefeld und 0,14 Sonnenmassen. den inneren Aufbau des Erdtrabanten mit hoher Das Forscherteam un­ Präzision erkunden. genauer mit dem South African Large Telescope NASA tersuchte nun UZ Fornacis (SALT), einem Teleskop mit elf Meter Spiegeldurchmesser, das vor allem spektrosko­ pischen Untersuchungen dient. Zudem werteten die Astronomen Archivdaten GRAIL-Sonden auf dem Weg zum Mond D ie beiden neuesten Raumsonden zur Erkundung des Erdtrabanten wurden am 10. Sep­ tember 2011 mit einer Delta-2-Trägerrakete in Cape Canaveral gestartet. Die Satelliten des Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) sollen das Schwerefeld des Mondes in aus 27 Jahren aus, um das bisher ungekannter Präzision erfassen, worauf sich Rückschlüsse auf den inneren Aufbau Doppelsternsystem noch des Erdtrabanten und seine geologische Entwicklung ziehen lassen. besser zu charakterisieren. Unter anderem untersuchten Die Sonden befinden sich nun auf einer dreimonatigen Reise zum Mond, die sie zunächst zu dem 1,5 Millionen Kilometer entfernten Lagrangepunkt L1 in Richtung zur Sonne führt. sie die gegenseitigen Bede­ Von dort aus bewegen sich die beiden Sonden auf unterschiedlichen Bahnen langsam ckungen und stellten dabei in Richtung Ertrabant, bei dem sie im Abstand von 25 Stunden zu Silvester und Neujahr fest, dass sich UZ Fornacis eintreffen. Die beiden GRAIL-Satelliten schwenken dann mittels Bremsmanövern der Bord­ nicht exakt an das Drehbuch antriebe zunächst in einen weiten elliptischen Orbit ein. hält. Stattdessen weichen die Der langwierige Flug zum Mond wurde gewählt, damit die Sonden mit einer geringen periodischen Bedeckungen Relativgeschwindigkeit beim Erdtrabanten eintreffen, so dass nur kleinere Schubmanöver im Zeitraum von mehreren erforderlich sind, um in eine Mondumlaufbahn zu gelangen. Somit lassen sich Treibstoff Jahren um bis zu 60 Sekun­ und Satellitenmasse einsparen, sodass auch eine kleine Trägerrakete wie eine Delta-2 für den von den vorhergesagten den Start ausreicht. Zeiten ab. Eine Möglichkeit, diese Ab­ Mondumlaufbahn wird diese allmählich in eine gemeinsame Kreisbahn in 50 Kilometer weichungen der gegenseitigen Höhe über der Mondoberfläche überführt. Die beiden Satelliten fliegen ab Anfang März 2012 Verfinsterungen zu erklären, in Forma­tion und halten einen Abstand zwischen 175 und 225 Kilometer zueinander ein. ist die Annahme, dass UZ For­ Mittels hochempfindlicher und präziser Messsender und Empfänger an Bord ermitteln die nacis von zwei massereichen beiden Satelliten den Abstand untereinander auf wenige Mikrometer genau. Daraus und Planeten umrundet wird, aus den genau bekannten Eigenschaften ihrer Umlaufbahn um den Mond lassen sich dann die durch ihre Schwerkraft geringfügige lokale Abweichungen im Schwerefeld des Mondes ermitteln. Die Dauer der die Bewegung der beiden GRAIL-Mission ist auf drei Monate festgelegt, danach stürzen die beiden Satelliten im Juni Zwergsonnen umeinander 2012 auf die Mondoberfläche und zerschellen. beeinflussen. In den nächsten drei Monaten nach dem Eintritt der beiden GRAIL-Satelliten in die NASA, 10. September 2011 2011arXiv1106.1404P verliehen, zuletzt wurde er – Ursachen und Folgen von Preis« werden Wissenschaftler 2007 vergeben. Sternexplosionen«, das 2011 und Wissenschaftspublizisten im Spektrum Akademischer ausgezeichnet, die neue Er­ Roelin-Preis für Wissen­ Verlag Heidelberg erschien kenntnisse aus der Astronomie schaftspublizistik« wurde in (siehe Rezension in SuW 5/2011, und Weltraumforschung einer diesem Jahr erstmals an einen S. 102). In diesem populärwis­ breiteren Öffentlichkeit be­ aktiven Forscher verliehen, den senschaftlichen Werk entwirft sonders erfolgreich vermittelt Astrophysiker Hans-Thomas Janka ein geschlossenes Bild haben. Er wird alle zwei Jahre Janka vom Max-Planck-Institut von einem hochaktuellen, in vom Heidelberger Max-Planck- für Astrophysik in Garching bei rasantem Fluss befindlichen Ar­ Institut für Astronomie auf München. Er erhält den Preis beitsfeld, zu dem er selbst ganz der Jahrestagung der Astrono­ für sein Buch »Supernovae wesentlich beigetragen hat. Mit mischen Gesellschaft vergeben. und kosmische Gammablitze dem »Hanno und Ruth Roelin- Der »Hanno und Ruth- www.astronomie-heute.de Hans-Thomas Janka MPIA, 20. September 2011 November 2011 15 kurz & bündig Eine himmlische Halskette Der Stern Kepler-19 wird von zwei Exoplaneten umkreist. Einer von ihnen wurde mit dem Weltraumteleskop Kep­ ler als Transitplanet nachgewiesen, der zweite verrät sich nur indirekt durch periodische Schwankungen der Um­ laufdauer des vor seinem Mutterstern vorbeiziehenden Transitplaneten. NASA stellt Space Launch System vor Mitte September 2011 präsentierte die US-Raumfahrtbehörde die Entwürfe für eine bemannte Schwerlastrakete für Flüge zum Mond, Mars und Asteroi­ den. Sie soll in der ersten Phase bis zu 70 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn befördern können, spä­ ter soll ihre Kapazität bis auf 130 Ton­ nen gesteigert werden. Ein Exoplanet in einem Doppelsternsystem Das Weltraumteleskop Kepler stieß auf einen Exoplaneten von Saturngröße, der in 229 Tagen den engen Doppel­ stern Kepler-16 umrundet. Er passiert von uns aus gesehen beide Sonnen und reduziert dabei für wenige Stun­ den ihre Helligkeit um einen geringen Betrag. Alexander Gerst fliegt 2014 zur ISS Der deutsche ESA-Astronaut Alexander Gerst soll im Mai 2014 zur Internatio­ nalen Raumstation ISS fliegen und dort als Mitglied der Stammbesatzung ein halbes Jahr verweilen. Er ist damit der dritte deutsche Astronaut, der an einer Langzeitmission an Bord der ISS teilnimmt. Begleitet wird er bei seinem Flug an Bord von Sojus TMA-13M von seinem russischen Kollegen Fjodor Jurtschichin und dem US-Astronauten Gregory Wiseman. Weitere aktuelle Meldungen aus Astronomie und Raumfahrt finden Sie auf www.astronomie-heute.de 16 November 2011 M anchmal nimmt der Tod eines Sterns engen Doppelsternsys­tem zu einem Roten auch sehr schmückende Formen an. Riesen wurde, umrundete ihn der Be­ Hier ist der rund 15 000 Lichtjahre von uns gleiter tief im Inneren der ausgedehnten entfernte Planetarische Nebel PN G054.2- Sternhülle. Dabei beschleunigte er durch 03.4 im Sternbild Pfeil zu sehen, der den Schwerkraftwechselwirkungen die Rota­ Spitznamen »Halsketten-Nebel« trägt. Er tionsrate des Riesen, wodurch dessen wurde von einem Stern mit etwas mehr äußere Schichten bevorzugt am Äquator als einer Sonnenmasse ausgestoßen, der ins All entwichen und dort einen inho­ sich dem Ende seiner Lebensdauer nähert. mogenen Ring formten. Seine dichtesten Dieser hat seine Zeit als Roter Riese bereits Partien bilden nun die »Edelsteine« durchlaufen und seine Kernzone hat sich der Halskette. Das Bild wurde mit dem zu einem Weißen Zwerg entwickelt. Er ist Weltraumteleskop Hubble im sichtbaren etwa erdgroß und kann bis zum 1,4-Fachen Licht mit der Weitfeldkamera-3 (WFC-3) der Sonnenmasse enthalten. Bevor der aufgenommen. POTW 1133a Stern zum Weißen Zwerg wurde, hat er sei­ ne äußeren Schichten durch einen starken Sternwind in die nähere Umgebung abgeblasen, die eine ausgedehnte Hülle um ihn herum formt. Sie wird von der ultra­ violetten Strahlung des heißen Weißen Zwergs zum Leuchten im sichtbaren Licht und im Infraroten angeregt und bildet den Planetarischen Nebel. Im Inneren von PN G054.2-03.4 befindet sich aber nicht nur der Weiße Zwerg, sondern noch ein masseärmerer 27 Bogensekunden 2 Lichtjahre normaler Begleitstern, der weniger als einen Tag für einen Umlauf um den An eine kosmische Halskette erinnert der gemeinsamen Schwerpunkt benötigt. Planetarische Nebel PN G054.2-03.4 im Als der massereichere Partner in diesem Sternbild Pfeil. Wasserdampf von Enceladus erreicht Saturn D er vulkanisch aktive Saturnmond konnte in den Messdaten des europä­ Enceladus ist offenbar für die ischen Weltraumteleskops Herschel relativ hohen Konzentrationen von Enceladus als Ursprung des Wassers iden­ Wasserdampf in der Hochatmosphäre tifizieren. Der Mond stößt pro Sekunde des Ringplaneten verantwortlich. Die am rund 250 Kilogramm Wasser in Form von Enceladus-Südpol ausgeworfenen Eispar­ Dampf und Eis­partikeln aus Spalten aus, tikel gelangen auf Umwegen schließlich die im Jahr 2005 von der Raumsonde Cas­ in die hohen Atmosphärenschichten sini entdeckt wurden. Der Wasserdampf und reichern diese mit Wasserdampf verteilt sich entlang der Umlaufbahn an. Schon im Jahr 1997 waren Forscher des Mondes ringförmig um Saturn, er dort erstmals auf Wasser gestoßen, als bildet einen Torus mit einer Breite um sie Spektren des europäischen Infrarot­ 600 000 Kilometern und einer Dicke von satelliten ISO auswerteten. Es war eine 60 000 Kilometern. Aus diesem Torus Überraschung, da in diesen Bereichen strömt Wasserdampf auf die Oberfläche der Saturnatmosphäre die ultraviolette von Saturn. Aus den Eis­partikeln wiede­ Strahlung der Sonne Wasserdampf in rum bildet sich entlang der Enceladus- seine Atome aufspaltet und das Wasser somit rasch zersetzt wird. Daher muss es Umlaufbahn der dünne E-Ring. Den Sensoren der Saturnsonde Cassini ständig nachgeliefert werden. war dieser Torus bislang weitgehend Ein Forscherteam um Paul Hartogh entgangen, da er im sichtbaren Licht und am Max-Planck-Institut für Sonnensys­ im nahen Infraroten völlig transparent temforschung in Katlenburg-Lindau und auch insgesamt betrachtet sehr dünn Sterne und Weltraum NASA / ESA / Hubble Heritage Team / STScI / AURA »Unsichtbarer Exoplanet« aufgespürt Erste Orion-Raumkapsel fertiggestellt D ie Ära der US-Raumfähren ging im Juli 2011 endgültig zu Ende. Allerdings befinden sich die möglichen Erben des Spaceshuttles allesamt noch in der Entwicklungs- oder Testphase. Nun stellte die US-Raumfahrtfirma LockheedMartin in ihrem Werk bei Denver im US-Bundesstaat Colorado das erste im Prinzip flugtaugliche Exemplar der neuen US-Raumkapsel Orion im Auftrag der NASA fertig. Die Entwicklung läuft parallel zu den Bemühungen der privaten Raumfahrtindustrie (siehe S. 26). Die Raumkapseln vom Typ Orion, jetzt auch »MultiPurpose Crew Vehicle« (MPCV) genannt, sollen Astronauten in niedrige Umlaufbahnen und darüber hinaus ins All beför­ dern, dabei ist an Flüge zum Mond, zum Mars und zu erd­ nahen Asteroiden gedacht. Das jetzt fertiggestellte Exemplar dient vor allem für Erprobungen auf der Erde und wird für Schwingungstests, Überprüfung der termischen Belastbarkeit Lockheed-Martin und der strukturellen Integrität genutzt. Daher trägt dieses Exemplar der Raumkapsel auch die Zusatzbezeichnung Ground Test Article, englisch für »Bodentestgerät«. Die Erprobungen werden mehrere Monate dauern. Anfang 2012 soll die Raumkapsel dann zum Langley Research Center der NASA im US-Bundesstaat Virginia transportiert werden, Für die Bodentests bereit ist die vollwertig ausgerüstete wo die Landung im Wasser erprobt wird. Danach ist daran Orion-Raumkapsel. Sie dient vor allem der Erprobung und trägt gedacht, dieses Exemplar noch für einen unbemannten deshalb die Zusatzbezeichnung Ground Test Article, englisch für Erprobungsflug mit einem Startabbruch einzusetzen. Der »Bodentestgerät«. Auf der linken Seite der Kegelfläche ist der erste noch unbemannte Orbitalflug, dann mit einem anderen rückwärtige Thermalschild aus Hitzeschutzkacheln zu sehen, der Exemplar der Orion-Raumkapsel, ist für das Jahr 2013 vorge­ vordere weiße Hitzeschild besteht aus einem thermisch hochbe- sehen. lastbaren Verbundmaterial aus Keramik und Silikatfasern. Lockheed-Martin, 27. August 2011 ist. Dagegen zeigt er sich deutlich in den Saturn-Spektren von Herschel, die im langwelligeren Infrarot im Bereich von 180 bis 535 Mikrometern aufgenommen wurden. Aus den Messdaten von Herschel leiten die Forscher ab, dass drei bis fünf Prozent des von Enceladus ausgestoßenen Wassers auf Saturn strömen. Dieser Effekt »Sterne und Weltraum«-Gewinnspiel M it etwas Glück können Sie ein Exemplar des Buchs »Astronomie« gewinnen, freund­licherweise zur Verfü- gung gestellt von www.science-shop.de. Senden Sie die Ziffern der Fragen und den jeweils ist einzigartig und tritt bei keinem der drei zugehörigen Buchstaben der richtigen Lösung bis zum 15. anderen Gasriesen im Sonnensystem auf. Obwohl sich das meiste von Enceladus November 2011 per E-Mail mit der Betreffzeile »Tycho« an: [email protected] ausgestoßene Wasser schließlich im Weltraum verliert, reicht der auf Saturn strömende Anteil völlig aus, die beobach­ Frage 1: Der Mondkrater Frage 2: Wie alt ist der Frage 3: Wie tief ist der teten Wasserkonzentrationen zu erklären. Tycho misst im Durch- Krater Tycho? Krater Tycho? Zudem bietet dieser Wasserzustrom messer: a) vier Milliarden Jahre a) 4700 Meter auch die Erklärung für das Vorkommen a) 53 Kilometer b) 500 Millionen Jahre b) 2000 Meter sauerstoffreicher Verbindungen wie b) 82 Kilometer c) 110 Millionen Jahre c) 500 Meter Kohlendioxid in der Saturnatmosphäre, c) 95 Kilometer die bei den dortigen Temperaturen sofort ausfrieren und als feste Partikel in tiefere Atmosphärenschichten fallen müssten. Astronomy & Astrophysics L2, 2011. DOI: 10.1051/0004– 6361/201117377 www.astronomie-heute.de Teilnahmebedingungen: Alle »Sterne und Weltraum«-Leser, die bis zum 15. November 2011 die richtigen Lösungen an die genannte E-Mail-Adresse senden, nehmen an der Verlosung teil. Bitte dabei unbedingt die Postanschrift angeben. Maßgebend 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. November 2011 17
