Gerhard Neukum 1944 – 2014 Metallreiche Halosterne um
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ESA / Hubble / NASA / Digitized Sky Survey / MPG / ESO BLICK IN DIE FORSCHUNG: NACHRICHTEN Metallreiche Halosterne um Centaurus A ei der Untersuchung der Radiogalaxie B Zone ist vergleichsweise staubfrei, arm keit von 6,6 mag zu den hellsten Galaxien Centaurus A entdeckten Astro­nomen an Gasvorkommen und auch von Sternen am Himmel. Im Optischen zeigt sie sich um Marina Rejkuba von der Europäischen nur spärlich besiedelt. Somit ist der Halo als elliptische Galaxie, deren innere Region Südsternwarte ESO mit dem Weltraumte- sehr leuchtschwach und lässt sich nur von einem Band aus Staub durchzogen und leskop Hubble noch in großem Abstand schwer untersuchen. Die Eigenschaften verdeckt wird. Von ihr trennen uns rund unerwartet metallreiche Sterne. der Sterne innerhalb des Halos liefern 15 Millionen Lichtjahre und ihr zentraler aber wichtige Hinweise zur Entstehung Bereich erstreckt sich über rund 18 Bogen- äußeren, kaum sichtbaren Regio­nen von und Entwicklung der jeweiligen Mutter- minuten am Himmel (siehe Bild oben). Centaurus A. Dem inneren und hellen galaxien. Das Ziel der Beobachtungen waren die Bereich schließt sich nach außen hin der so genannte galaktische Halo an. Diese Zur Untersuchung der Sternpopula­ Centaurus A im südlichen Sternbild Zentaur zählt mit einer scheinbaren Hellig- tio­nen im Halo blickten die Forscher auf ein rund 450 000 Lichtjahre langes Gerhard Neukum 1944 – 2014 m 21. September 2014 A den bestimmten Altern von verstarb in Berlin Ger- Mondgesteinsproben mit den hard Neukum, ehemaliger auf Raumsondenaufnahmen Professor am Institut für sicht- und zählbaren Kratern. Geologische Wissenschaften Vom Mond ausgehend gelang an der Freien Universität es Neukum, seine Erkenntnis- Berlin. Neukum war einer der se auch auf die Altersdatie- bekanntesten deutschen Pla- rung der Marsoberfläche zu netenforscher und hatte sich übertragen. Somit ließ sich im In- und Ausland einen Na- die komplexe geologische men gemacht. Bekannt wurde Geschichte des Roten Planeten er mit seinen Arbeiten zur zeitlich entschlüsseln. Bedeutend waren auch sein tenoberflächen mit Hilfe von Mitwirken in den Kamera- Häufigkeitsverteilungen von teams der US-Raumsonden Kratergrößen in den 1970er Galileo bei Jupiter und Cassini Jahren. Damit stellte er eine bei Saturn. Neukum war einer Verbindung her zwischen den der wenigen deutschen mit radiometrischen Metho- Wissenschaftler, der Mitglied 14 Dezember 2014 public domain Altersbestimmung von Plane- Gerhard Neukum widmete sein Forscherleben den Planeten. STERNE UND WELTRAUM Mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble wurden leuchtschwache Sterne im galaktischen Halo der Galaxie Centaurus A beobachtet. Zwei der untersuchten Regionen sind hier hervorgehoben. und 295 000 Lichtjahre breites Gebiet um Centaurus A. Dessen Länge entspricht am Himmel dem achtfachen Monddurchmesser. Dabei fanden die Forscher Halosterne sogar noch in den äußersten Bereichen, deren Entfernungen vom Galaxienzentrum dem 25-fachen effektiven Radius von Centaurus A entsprechen. In Centaurus A nimmt insgesamt der Gehalt an schweren Elementen in den Sternen von innen nach außen hin ab, dennoch befinden sich auch in den entferntesten Bereichen Sterne mit hoher Metallizität. Des Weiteren weist der Halo von Centaurus A eine deutlich in die Beide Befunde deuten die Forscher um Rejkuba als Hinweise darauf, dass Centaurus A aus einer Verschmelzung mit einer großen Spiralgalaxie hervorgegangen ist. Bei diesem Prozess wurden Sterne unterschiedlicher chemischer ESA / Rosetta / Philae / CIVA Länge gestreckte Struktur auf. Zusammensetzung aus der Scheibe der ehemaligen Spiralgalaxie in die Außen- Die Landesonde Philae nahm am 7. Oktober 2014 diese Ansicht des Kometenkerns bereiche des späteren Gesamtsystems und eines Teils der Muttersonde auf. geschleudert. Rejkuba, M. et al., The Astrophysical Journal Letters 791:L2, 2014 Ein Selbstporträt von Rosetta und ihrem Kometen I n den Wochen vor dem Aufsetzen auf dem Kometen 67P/TschurjumowGerasimenko am 12. November 2014 wurde die Landesonde Philae immer wieder auf Funktion überprüft, wobei auch die Instru­mente und die Kameras solcher Kamerateams der NASA war, die an Bord getestet wurden. Dabei gelang dem Kamera­system CIVA am 7. Oktober sonst überwiegend US-Wissenschaftlern 2014 dieses Porträt eines Teils der Muttersonde Rosetta mit dem Kern von 67P vorbehalten sind. im Hintergrund. Zum Zeitpunkt dieser Aufnahme trennten Philae und Rosetta Eine weitere bedeutende Leistung ist die Entwicklung der High Resolution Stereo Camera HRSC, die an Bord der rund 16 Kilometer von 67P. Im Bereich des schmalen Halses des Kerns lässt sich deutlich ein enger Gasjet beobachten, der aus der Oberfläche hervorbricht. Das Bild ist ein Komposit aus zwei unterschiedlich lang belichteten Aufnah- europäischen Raumsonde Mars Express men. Der Kern ist dunkler als ein Stück Kohle, so dass er erheblich länger als seit mehr als zehn Jahren den Roten die Sondenteile im Vordergrund belichtet werden muss. Dann wäre aber die Planeten erkundet (siehe S. 36). Die HRSC wesentlich hellere Sonde total überstrahlt. Beim Solarzellenausleger blicken wir wurde unter der Leitung von Gerhard auf die von der Sonne abgewandte Rückseite ohne Solarzellen, auf der sich einige Neukum am Deutschen Zentrum für Leitungen und Strukturelemente erkennen lassen. Diese Aufnahme ist das letzte Luft- und Raumfahrt (DLR) konzipiert. Testbild von Philae vor der Landung, über die wir online und im nächsten Heft Ursprünglich sollte die HRSC schon mit ausführlich berichten werden. ESA, 15. Oktober 2014 der russischen Mission Mars 96 zum Roten Planeten vorstoßen, aber diese Sonde erreichte nach dem Start keine stabile Erdumlaufbahn. Gerhard Neukum hinterlässt seine Aktuell – Erste Landung auf einem Kometen: http://goo.gl/hXl8y2 Ehefrau, Kinder und Enkelkinder. www.sterne-und-weltraum.de Dezember 2014 15 KURZ & BÜNDIG Pulsare als ultrahelle Röntgenstrahler Am 23. Oktober 2014 begab sich die Raumsonde Chang'e-5 T1 auf einen Flug zum Mond und zurück. Die rund achttägige Mission diente dem Test einer Rückkehrkapsel, die für den Transport von Mondgestein gedacht ist. China plant für 2017 die Entnahme von Bodenproben. B ei Beobachtungen der rund zwölf tra­hellen Röntgenquellen – im Englischen Millionen Lichtjahre von uns entfern- als »ultraluminous X-ray sources« (ULXs) ten Galaxie M 82 mit dem Röntgensatel- bezeichnet – gewöhnlich massereiche liten NuSTAR stieß ein internationales Schwarze Löcher. Die nun im Gegensatz Forscherteam um Matteo Bachetti vom dazu als Pulsar identifizierte variable Institut de Recherche en Astrophysique et Quelle – auch M82 X-2 genannt – gibt zu Planétologie in Toulouse auf ein Objekt, ihren Spitzen­zeiten im Röntgenbereich das die Theorie von der Akkretion von zwischen 0,3 und 10 Kiloelektron­volt Materie auf kompakte Objekte vor eine innerhalb einer Sekunde eine Ener- große Herausforderung stellt. giemenge ab, die rund 15 Prozent der Die Wissenschaftler fanden heraus, X 37B zurückgekehrt Nach 675 Tagen in der Erdumlaufbahn kehrte am 17. Oktober 2014 die unbemannte Raumfähre X 37B zur Erde zurück. Sie landete auf dem US-Luftwaffenstützpunkt Vandenberg in Kalifornien. Der Zweck dieser Mission ist nach wie vor streng geheim. Metallschnee auf Venus? Möglicherweise schlagen sich auf unserem Nachbarplaneten Venus Reifschichten aus Schwermetallen in bestimmten Höhenlagen auf der Oberfläche nieder. Dies ergaben neue Auswertungen von Radardaten der USRaumsonde Magellan. Nova Delphini 2013 genau vermessen Eine Gruppe von Astronomen beobachtete mit einem optischen Interferometer die Expansion der Explosionswolke um die Nova Delphini. Der Ausbruch erfolgte asymmetrisch und die Entfernung zur Nova beträgt 14 800 Lichtjahre. in einem Jahr entspricht. Damit ist sie len Röntgenquelle um einen Pulsar mit vielfach leuchtkräftiger als jeder bisher einer Periode von 1,37 Sekunden handelt. bekannte Materie aufsammelnde Pulsar. Der Neutronenstern und sein Beglei- Die Leuchtkraft übersteigt die klassische ter, dessen Masse sie auf mindestens Eddington-Grenze für Körper mit 1,4 Son- 5,2 Sonnenmassen schätzen, umlaufen nenmassen etwa um das Hundertfache. den Schwerpunkt des Systems innerhalb Somit könnten im Prinzip auch ak- von 2,5 Tagen. Dabei entzieht der Pulsar kretierende Neutro­nensterne manchen seinem stellaren Begleiter Material, das der beobachteten ULXs zu Grunde liegen. sich zunächst in einer Scheibe ansammelt Allerdings stellen die Beobachtungen von und dann akkretiert wird. NuSTAR die Theoretiker vor die Aufgabe Kompliziert wird die Situation da- zu erklären, wie diese hohen Leuchtkräfte durch, dass die Materie beim Einfall auf in solchen Systemen überhaupt möglich den Neutro­nenstern ihre potenzielle sind. Mit Sicherheit spielen hierbei die Energie in Form von Strahlung abge- starken Magnetfelder der Pulsare eine ben muss. Diese baut wiederum einen wichtige Rolle. Sie können so an die Ak- Strahlungsdruck auf, der die weitere kretionsscheiben koppeln, dass die einfal- Akkretion unterbinden kann. Deswegen lende Materie vorzugsweise trichterartig gibt es eine theoretische obere Grenze für entlang der magnetischen Achse ein- die Leuchtkraft, die als Eddington-Grenze strömt. Auch eine Strahlungsbündelung bezeichnet wird. Sie steigt mit der Masse in Richtung des Betrachters könnte zum des akkretierenden Körpers. Aus diesem Teil für die hohen Helligkeiten verant- Grund vermuten Forscher hinter den ul­ wortlich sein. Curiosity bohrt Aeolis Mons an M82 X-2 Nach mehr als zwei Jahren auf der Mars­ oberfläche hat der US-Rover Curiosity endlich sein Hauptziel erreicht. Er begann Ende September 2014 mit den ersten Probennahmen von Gesteinen des Aeolis Mons zur Analyse. Weitere aktuelle Meldungen aus Astronomie und Raumfahrt finden Sie auf www.spektrum.de/astronomie und www.twitter.com/Sterne_Weltraum gesamten Strahlungleistung der Sonne dass es sich bei der variablen ultrahel- Nature 514, S. 202 – 204, 2014 M82 X-1 NASA / CXC / Tsinghua University / H. Feng et al. China schickt Testsonde zum Mond Die Aufnahme der Zentralre­gion der Galaxie M 82 mit dem Röntgensatelliten Chandra enthält mehrere ultrahelle Röntgenquellen. Beobachtungen mit dem Teleskop NuSTAR zeigten, dass es sich bei M82 X-2 um einen akkretierenden Pulsar handelt. 16 Dezember 2014 STERNE UND WELTRAUM www.sterne-und-weltraum.de Dezember 2014 17 Ein junger Stern und seine beiden Begleiter eue Radiobeobachtun- N de Astrofísica de Andalucia, sein. Die beiden Lücken in untersuchten Forscher um gen des jungen Sterns dass die protoplanetare der Scheibe um HD 169142 Maddalena Reggiani vom HD 169142 untermauern Scheibe um den Stern befinden sich in Abständen Institute for Astronomy die Annahme, dass sich um zwei ausgedehnte Lücken zwischen 0,7 und 20 sowie in Zürich die Scheibe bei das Objekt ein Planetensys- aufweist. Sie können durch zwischen 40 und 70 Astro­ infraroten Wellenlängen. tem bildet. Durch Beobach- die Reaktion des Staubs no­mischen Einheiten. Da­­ Sie entdeckten eine isolierte tungen bei einer Wellenlän- auf das energiereiche Licht rüber hinaus beobachtete Quelle in einem Abstand von ge von sieben Millimetern sowie den Sternwind des das Forscherteam eine rund 23 Astronomischen mit dem Interferometer Zentralgestirns entstehen, kompakte Strahlungsquelle Einheiten – möglicherweise Very Large Array belegte aber auch das Resultat von in einer Distanz von rund ein Brauner Zwerg oder ein eine Forschergruppe um Gezeiteneinwirkungen 50 Astronomischen Ein- Gasriese, der den Stern in- Mayra Osorio vom Instituto durch entstehende Planeten heiten zum Zentralgestirn. nerhalb von rund 86 Jahren Dies könnte ein sub­stellarer umläuft. Begleiter sein, der wieder- Osorio, M. et al., ApJ 791, L36, 2014 / Reggiani, M. et al., ApJ 792, L23, 2014 VLT 3,8 Mikrometer Künftige Beobachtungen um eine eigene zirkumpla- werden zeigen, ob es sich netare Scheibe aus Staub tatsächlich um einen Be- aufweist. Er dürfte für die gleiter von HD 169142 oder äußere Lücke verantwort- um ein Hintergrundobjekt lich sein. handelt. Derzeit sprechen Während sich mit Beob- jedoch alle Indizien dafür, achtungen bei Radiowel- dass zwei vergleichsweise lenlängen Staubkörner mit große Körper den jungen Größen im Millimeter- bis Stern umlaufen und dabei Zentimeterbereich abbilden die Erscheinungsform sei- lassen, werden kleinere ner protoplanetaren Scheibe Partikel – wie mikrosko- beeinflussen. pischer Staub – im Infraroten beobachtet. Daher Osorio, M. et al., The Astrophysical Journal Letters 791, L36, 2014 und Reggiani, M. et al., ApJL 792, L23, 2014 Bei einer Wellenlänge von sieben Millimetern verrät sich die 30 Astronomische Einheiten Staubscheibe um HD 169142 als ringförmige Struktur. Die Posi- Auflösungsvermögen des Teleskops tionen der beiden möglichen Begleiter oberhalb und unterhalb des Sterns sind durch schwarze Kreuze gekennzeichnet. »Sterne und Weltraum«-Gewinnspiel M it etwas Glück können Sie ein Exemplar des informativen Romans »Die Kometen- Senden Sie die Ziffern der Fragen und den jeweils zugehörigen Buchstaben der richtigen jäger« von Marc Deckert aus dem BTB-Verlag Lösung bis zum 10. Dezember 2014 per E-Mail München gewinnen. Gehen Sie auf eine fiktive mit der Betreffzeile »Siding Spring« an: Reise zum dunkelsten Ort Deutschlands! [email protected] Frage 1: Der Kerndurchmesser Frage 2: Siding Spring passierte Frage 3: Die Oberfläche von Si- von Siding Spring beträgt im Oktober 2014 den Planeten ding Spring ist etwa so hell wie a) 500 Meter a) Merkur a) Kohle b) 1000 Meter b) Jupiter b) Eis c) 5000 Meter c) Mars c) Felsgestein Teilnahmebedingungen: Alle »Sterne und Weltraum«-Leser, die bis zum 10. Dezember 2014 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 18 Dezember 2014 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. STERNE UND WELTRAUM MAVEN und MOM nehmen die Arbeit auf Vor 50 Jahren D ie am 21. und am 24. September 2014 in Umlaufbahnen um Der neutrale Wasserstoff den Mars eingetretenen Raumsonden MAVEN und MOM im Zentralgebiet der Milchstraße lieferten bereits erste Messergebnisse und Bilder vom Roten »Ein detailliertes Studium des Planeten. So gelang es der US-amerikanischen Mis­sion »Mars Zentrums unserer Milchstraße … ist Atmosphere and Volatile Evolution« abströmende Gase aus der bisher nur mit radioastronomischen Methoden möglich. Van Woerden, Marsatmosphäre direkt nachzuweisen. In Aufnahmen, die mit dem abbildenden Ultraviolettspek­trometer entstanden, lässt Rougoor und Oort … entdeckten, daß in etwa 3 kpc Abstand sich klar erkennen, wie ionisierter Wasserstoff um den Mars vom Zentrum sich ein Spiralarm mit stark expandierender einen Schweif, ähnlich wie ein Komet, bildet. Der Wasserstoff Bewegung befindet. … Nun legt G. W. Rougoor … Messun- stammt aus den geringen Mengen an Wasserdampf, die sich in gen der 21-cm-Linie … vor, … deren Winkelauflösung … in der der dünnen Marsatmosphäre befinden. Dieser wird durch die Entfernung des galaktischen Zentrums … 100 pc entspricht. … ultraviolette Strahlung in seine Atome aufgespalten, wobei der Innerhalb 750 pc befindet sich eine sehr rasch rotierende Schei- Sauerstoff mit anderen Bestandteilen der Marsatmosphäre und be mit etwa 200 km/sec Rotationsgeschwindigkeit und ohne den Gesteinen der Oberfläche reagiert. Dagegen wird der sehr Anzeichen von Expansionsbewegungen. … Die Scheibe ist nach viel leichtere Wasserstoff wegen der geringen Schwerkraft des außen sehr scharf begrenzt; ihre Masse beträgt rund 10 Milli- Roten Planeten nicht festgehalten und strömt auf Nimmerwie- onen Sonnenmassen atomaren neutralen Wasserstoffs. ... Die dersehen in den umgebenden Weltraum ab. [innerhalb liegende] Gesamtmasse an Gas und Sternen ergibt Mars besitzt kein Magnetfeld, das seine Atmosphäre vor dem Sonnenwind, einem ständig von der Sonne ausgehenden Strom geladener Partikel, schützt. Daher vermuten die Planetenforscher schon seit Langem, dass der Rote Planet einen Großteil seiner ursprünglichen Atmosphäre im Verlauf der letzten sich aus den höchsten beobachteten Rotationsgeschwindigkeiten zu 1010 Sonnenmassen.« (SuW, Dezember 1964, S. 281) I n der 100 000 Lichtjahre großen Milchstraße ist »Zentralgebiet« ein dehnbarer Begriff. Für Gerrit Willem Rougoor gehörte 1964 die erwähnte Gasscheibe von 5000 Lichtjahren 4,5 Milliarden Jahre verloren hat. Auch die indische »Mars Orbiter Mission« (MOM) oder inoffi- Durchmesser dazu. Ein gutes Dutzend Jahre später berichtete ziell Mangalyaan (Hindi für: Mars-Reisender) konnte den Roten der junge englische Astronom Gareth Wynn-Williams stolz Planeten erfolgreich ins Visier nehmen. Schon kurz nach ihrer über neue Infrarotmessungen im »galaktischen Zentrum«, Ankunft übermittelte die Sonde Farbaufnahmen des Planeten, jetzt einem fünf Lichtjahre umfassenden Gebiet. Ein Laie die viele Details seiner Oberfläche zeigen. Bisher arbeiten die konfrontierte ihn mit der Frage: »Und das Zentrum des fünf Instru­mente an Bord wie vorgesehen. Zentrums?« Heute wissen wir, dass die als wahres Zentrum NASA / ISRO, Oktober 2014 des Milchstraßensystems betrachtete intensive Radioquelle Sgr A* nur einige Lichtminuten groß ist und also bequem innerhalb der Erdbahn untergebracht werden könnte. Innerhalb von Rougoors geordnet rotierender Scheibe geht es chaotischer zu. Dort finden sich etwa eine Milliarde Sonnenmassen von molekularem Wasserstoff in großen Wolken, dazwischen ionisiertes Gas in komplexen Strukturen. In den innersten zehn Lichtjahren bilden die Moleküle einen Ring um das Zentrum, der eine dreiarmige Spiralstruktur aus ionisiertem Gas umschließt. Die Verteilung der Sterne mündet beim galaktischen Zentrum in einen Sternhaufen sehr hoher Dichte, der seit 1990 regelmäßig beobachtet wird. Einer seiner Sterne näherte sich 2009 dem Zentrum bis auf die Größe unseres Sonnensystems. Damit ließ sich endgültig zeigen, dass im Zentrum unserer Milchstraße ein Schwarzes Loch von vier Millionen Sonnenmassen sitzt. Zugleich fand man eine Gaswolke, die in ihrer Bahn nach innen stürzte und 2013 nur 20 Lichtstunden entfernt am Zentrum vorbeizog. Dabei wurde sie durch die Gezeitenkräfte ISRO des Schwarzen Lochs stark in die Länge gezogen. Vielleicht wird eine dramatisch zunehmende Strahlung aus dem Zen­ trum anzeigen, dass ein Teil dieser Gaswolke auf den Weg ins Mitte Oktober 2014 übermittelte die indische Sonde Mars Orbiter Schwarze Loch gezwungen wurde. Die Astronomen hätten Mission (MOM) diese Ansicht des Roten Planeten. Am linken dann einen Logenplatz bei der »Fütterung des Monsters«. Planetenrand ist der Vulkan Olympus Mons zu sehen, am rechten CHRISTOPH LEINERT Planetenrand zeichnen sich dunkel die Valles Marineris ab. www.sterne-und-weltraum.de Dezember 2014 19
