sternentod in Farbe Mit Juno den Jupiter erkunden

Blick in die Forschung: Nachrichten
Mit Juno den Jupiter erkunden
S
chon seit Längerem hat Jupiter, der
größte Planet des Sonnensystems,
keinen Besuch mehr von der Erde erhalten. Seit dem kurzen Vorbeiflug der
Pluto-Sonde New Horizons im Februar
2007 näherte sich dem Gasriesen kein
irdisches Raumgefährt mehr. Dies
Juno, die neueste Raumsonde der US-
An eine Windmühle erinnert
Raumfahrtbehörde NASA, bei Jupiter
die US-Raumsonde Juno mit
eintrifft und in eine Umlaufbahn um
ihren drei Solarzellen-Ausle-
ihn einschwenkt. Juno dient der Erkun-
gern zur Stromversorgung.
dung der dynamischen Atmosphäre
NASA
soll sich im Juli 2016 ändern, wenn
und des mächtigen Magnetfelds des
Gasriesen und ihrer Wechselwirkungen
den Planeten ein, die sie bis auf 5000
fünf mal so weit wie die Erde von der
untereinander.
Kilometer an die Wolkendecke des Pla-
Sonne entfernt ist, erreicht nur ein
neten heranführt.
Fünfundzwanzigstel der auf der Erde
Derzeit befindet sich Juno im
Kennedy Space Center der NASA im US-
Durch die große Annäherung an
ankommenden Sonnenstrahlung den
Bundesstaat Florida, um auf den Start
den Gasriesen lässt sich die Zeit mini-
Planeten und die Sonde. Daher sind die
am 5. August 2011 vorbereitet zu werden.
mieren, die Juno in den extrem starken
drei Solarzellen-Ausleger, die Juno ein
Nach dem Erreichen der Erdfluchtbahn
Strahlungsgürteln verbringt, die selbst
windmühlenartiges Aussehen verschaf-
durchläuft Juno eine weite Schleife
gehärtete Elektronik durch Beschuss
fen, vergleichsweise riesig. Die Sonde hat
im inneren Sonnensystem, um am 9.
mit energiereichen Teilchen schädigen.
eine Gesamtspannweite von 20 Metern.
Oktober 2013 einen dichten Vorbeiflug
Außerdem lässt sich so der dünne Jupi-
Zu den Instrumenten die Juno mit-
an der Erde durchzuführen. Danach hat
terrring umfliegen und Kollisionen mit
führt, gehört ein Magnetometer, das die
die Sonde ausreichend Schwung, um
Ringpartikeln werden vermieden.
Feldstärke und räumliche Struktur des
den Gasriesen rund drei Jahre später am
Ungewöhnlich für eine Jupitersonde
5. Juli 2016 zu erreichen. Dort angekom-
ist, dass Juno Solarzellen zur Stromver-
Ein weiteres misst geladene Teilchen in
men, tritt Juno in eine polare Bahn um
sorgung verwendet. Weil Jupiter rund
der Magnetosphäre, während ein Spek-
Jupitermagnetfelds detailliert untersucht.
Sternentod in Farbe
E
in Stern von etwas mehr als der Masse unserer Sonne befindet sich in seinen letzten Todeszuckungen und steht kurz
davor, einen Planetarischen Nebel auszustoßen. Der WestbrookNebel oder PK 166-06 befindet sich rund 5000 Lichtjahre von
uns entfernt im Sternbild Perseus. In seinem Kern sind die
Fusionsreaktionen erloschen, und er ist dabei, sich zu einem
Weißen Zwerg zu entwickeln. Derzeit ist der Stern von einem
Präplanetarischen Nebel umgeben, einer relativ dunklen und
ßen wurde. Sie enthält unter anderem auch Beimengungen von
Kohlenmonoxid und Blausäure.
Präplanetarische Nebel sind kühl und senden daher nur
4 Bogensekunden
wenig Licht aus. Deswegen sind sie sehr leuchtschwach und
0,1 Lichtjahre
lassen sich nur mit lichtstarken Teleskopen ablichten. Dieses
Bild stammt vom Weltraumteleskop Hubble und ist ein Komposit aus Aufnahmen im sichtbaren Licht und im nahen Infra-
Wie eine Explosionswolke erscheinen die vom Zentralstern im
roten. Die im sichtbaren Licht gewonnenen Aufnahmen zeigen
Westbrook-Nebel ausgestoßenen Gasmassen. Der Stern ist dabei,
das von der Gas- und Staubwolke reflektierte Licht, während
sich zu einem Weißen Zwerg zu entwickeln.
14
Juni 2011
Sterne und Weltraum
ESA / Hubble und NASA
opaken Wolke aus Gas und Staub, die von ihm zuvor ausgesto-
trograf die chemische Zusammensetzung
der Atmosphäre und ihrer Wolken ermittelt. Um auch die allgemeine Öffentlichkeit an Juno teilhaben zu lassen, ist die
Sonde zudem mit einer Farbkamera ausgerüstet, die Bilder der Jupiteratmosphäre
an den Polen aufnimmt. Nur einmal war
bislang einer Raumsonde ein Blick auf die
Pole des Planeten möglich, nämlich der
Sonde Pioneer 11 bei ihrem Vorbeiflug im
Dezember 1974.
Allerdings war das Kamerasystem
für heutige Verhältnisse sehr einfach
gestrickt und lieferte Bilder mit nur mäßiger Auflösung. Da Jupiters Rotationsachse praktisch keine Neigung zu seiner
ESA / HPF / DLR
Umlaufbahn aufweist, lassen sich von der
Erde aus die Pole nur stark verzerrt unter
sehr flachen Blickwinkeln erfassen. NASA, 8. April 2011
Anhand der Messungen, die der Erdsatellit GOCE im Schwerefeld der Erde durchführte, entstand dieses neue Modell des Geoids – das präziseste je erstellte.
Zu diesem Beitrag stehen didaktische
Materialien auf unserer Internet­seite
www.wissenschaft-schulen.de/
Schwerefeld der Erde exakt ausgemessen
V
or zwei Jahren schickte die europäische Welt­raum­behörde ESA den Satel­
artikel/1069420 zur freien Verfü-
liten GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) in
gung. Sie sind besonders geeignet für
eine Erdumlaufbahn. In einer Höhe von nur 260 Kilometern über der Oberfläche
Schüler der Mittelstufe, die sich mit
vermisst der Satellit das Schwerefeld der Erde und ermittelt eine Referenzfläche zur
dem Jupitersystem befassen und da-
Beobachtung von Meeresströmungen. Die extrem niedrige Umlaufbahn gewährlei-
bei viel über den Gasriesen und unser
stet, dass GOCE genügend starke Schwerkraftsignale empfängt, denn die Wirkung
Sonnensystem im Ganzen erfahren
der Gravitation nimmt mit zunehmender Höhe ab. Seit seinem Start hat der Erdsa-
wollen.
tellit bereits mehr als zwölf Monate lang Daten über das Schwerefeld gesammelt.
Nun stehen den Wissenschaftlern genügend Daten zur Verfügung, um das
Schwerefeld der Erde mit bisher unerreichter Genauigkeit zu kartieren. Es
entstand ein Modell des Geoids, das präziser ist denn je und zu einem besseren
Verständnis der Funktionsweise der Erde beitragen soll. Das Geoid repräsentiert
die imaginäre Oberfläche eines globalen Ozeans, dessen Form allein aus der
Schwerkraft resultiert. Zwei beliebige Punkte auf dem Geoid liegen stets auf dem
im Infraroten das schwache Leuchten
gleichen Schwerepotenzial.
aus dem Inneren des Nebels sichtbar
Die Messungen von GOCE mit seinem Gradiometer, das aus sechs hoch-
wird. Der eigentliche Stern im Zentrum
sensiblen dreidimensional angeordneten Beschleunigungsmessern besteht,
steckt zu tief in den Staubwolken und
liefern Informationen über die Meeresströmungen, Meeresspiegeländerungen
lässt sich darum nicht erkennen. Wenn
und Eisbewegungen – Phänomene, die alle vom Klimawandel beeinflusst sind.
der Zentralstern endgültig zum Weißen
Auch über die inneren Strukturen der Erde erhoffen sich die Wissenschaftler
Zwerg geworden ist, hat er seine äußeren
Aufschluss. Die von GOCE gesendeten Daten könnten helfen, die Entstehung von
Schichten durch einen starken Sternwind
Erdbeben, wie jenes, das jüngst Japan heimsuchte und dessen Folgen die ganze
in die nähere Umgebung abgeblasen, die
Welt erschütterten, besser zu verstehen. Das Erdbeben in Japan entstand, als sich
dann eine Hülle um ihn bilden. Da Weiße
tektonische Platten unter dem Meeresboden verschoben, und ließ sich daher
Zwerge sehr heiß sind, senden sie große
aus der Umlaufbahn nicht beobachten. Aber in den Messungen des Schwerefelds
Mengen an energiereicher ultravioletter
hinterlassen Erdbeben deutliche Spuren.
Strahlung aus. Diese regt dann die Gase
Mit den kontinuierlich von GOCE zur Erde gefunkten Gradiometerdaten
in der ausgestoßenen Hülle zum Aus-
lässt sich das neu modellierte Geoid in einem Zyklus von zwei Monaten stetig
senden sichtbaren und infraroten Lichts
verbessern. Der Satellit führt noch so viel Treibstoff mit, dass er bis Ende 2012 das
an, ein farbenprächtiger Planetarischer
Nebel ist dann für wenige tausend bis
Schwerefeld der Erde weiter vermessen kann. zehntausend Jahre sichtbar. www.astronomie-heute.de
Rahel Heule
ESA, 31. März 2011
POTW 1110a
Juni 2011
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kurz & bündig
Altersruhesitze für
US-Raumfähren
Die US-Raumfahrtbehörde NASA hat
im April festgelegt, was mit ihren
drei Spaceshuttles nach ihrer Außerdienststellung im Herbst dieses Jahres
geschehen soll: Die Raumfähre Atlantis
kommt nach Florida, die Discovery zur
Smithsonian Institution bei Washington, DC, und die Endeavour nach
Kalifornien.
NGC 288 – ein locker gepackter Kugelsternhaufen
R
und 30 000 Lichtjahre von uns entfernt befindet sich im südlichen Sternbild
Bildhauer der Kugelsternhaufen NGC 288. Im Gegensatz zu seinen zahlreichen
Geschwistern im Umfeld unseres Milchstraßensystems, die mehrere Hunderttausend Sterne auf einem kleinen Volumen von wenigen Dutzend Lichtjahren Durchmesser enthalten, tummeln sich in NGC 288 nur wenige zehntausend Sterne. Damit
ist er einer der am lockersten gepackten Kugelsternhaufen überhaupt.
Auf einer Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble, die mit der Advanced Camera
for Surveys entstanden ist (rechts), lassen sich die Einzelsterne von NGC 288 bis ins
Zentrum hinein gut erkennen. Ihre Farben und Helligkeiten geben Auskunft über
ihren Entwicklungszustand. Die vielen lichtschwachen Punkte sind gewöhnliche
Hauptreihensterne mit Massen unterhalb von einer Sonnenmasse. Sie verbrennen
Dynamischer Wirbel
am Venussüdpol
Neue Bilder der europäischen Raumsonde Venus Express enthüllen im Infraroten einen sehr veränderlichen Wolkenwirbel in der permanenten Wolkendecke
des Planeten nahe des Südpols. Er ist
Teil der planetenweiten Zirkulation der
extrem heißen Venusatmosphäre und
ist nicht exakt auf den Südpol zentriert.
wie die Sonne in ihren Zentren Wasserstoff zu Helium. Bei den helleren Sternen
lassen sich zwei Unterarten erkennen: Die gelblichen sind Sterne, die sich bereits zu
Roten Riesen aufgebläht haben. Die hellen blauen Sterne haben das Rote-Riesen-Stadium schon hinter sich. Durch einen kontinuierlichen »Sternwind« verloren sie einen
beträchtlichen Teil ihrer Außenschichten und haben Massen um 0,6 Sonnenmassen.
Davon sind mehr als 80 Prozent in ihren Kernen konzentriert. Dort verbrennen sie
jetzt Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff und sind gegenwärtig kompakt und heiß.
Kugelsternhaufen gehören zu den ältesten Gebilden im Universum und haben
sich meist schon vor rund zwölf Milliarden Jahren während der Kindheit unseres
Milchstraßensystems aus großen Gaswolken gebildet. Ihre Sterne weisen alle die
gleiche chemische Zusammensetzung auf und enthalten nur sehr geringe Gehalte
Datenarchiv der
WISE-Mission nun öffentlich
Rund 57 Prozent der vom US-Satelliten
»Wide-field Infrared Survey Explorer«
(WISE) gesammelten Daten des gesamten Himmels in vier unterschiedlichen
infraroten Wellenlängen ist nun im
Internet öffentlich zugänglich, siehe
http://irsa.ipac.caltech.edu. Im Frühjahr
2012 sollen die restlichen Daten veröffentlicht werden.
Enceladus stimuliert
Polarlichter Saturns
Der ständig aktive Saturnmond Enceladus stößt elektrisch geladene Partikel
aus, die sich entlang von Feldlinien des
Saturnmagnetfelds bewegen und bei ihrem Auftreffen auf die Hochatmo­sphäre
des Gasriesen Polarlichter erzeugen.
Dies stellte eine Forschergruppe um
Xiao­yan Zhou am Jet Propulsion Laboratory der NASA fest. Ähnliches lässt sich
auch beim vulkanisch aktiven Jupitermond Io beobachten.
SpaceX plant Riesenrakete
E
lon Musk, Internetmilliardär und
Bahn hieven kann. Starten soll die neue
Gründer der privaten Raumfahrtfirma
Rakete vom US-Luftwaffenstützpunkt
»Space Exploration Technologies« oder
Vandenberg an der Westküste der USA im
kurz SpaceX, will Raumfahrtgeschichte
US-Bundesstaat Kalifornien. Ihr Erstflug
schreiben. Wie er am 5. April 2011 auf
einer Pressekonferenz in Washington, DC,
ist für das Jahr 2013 oder 2014 vorgesehen.
Die Falcon Heavy basiert auf der
mitteilte, plant er den Bau einer Schwer-
bereits zwei Mal erfolgreich geflogenen
lastrakete, die von ihren Leistungsdaten
Trägerrakete Falcon 9 von SpaceX. Dabei
nur noch von der schon lange nicht mehr
werden der Erststufe mit neun Rake-
gebauten Mondrakete Saturn V übertrof-
tenmotoren des Typs Merlin zwei Hilfs-
fen wird.
»Falcon Heavy« ist der Name der neuen
raketen (Booster) zur Seite gestellt, die
Rakete, die bis zu 53 Tonnen in eine erdnahe Umlaufbahn befördern kann. Damit
übertrifft sie die derzeit leistungsstärk­ste
US-Trägerrakete »Delta-IV Heavy« um
mehr als das Doppelte. Auch die bald
außer Betrieb gehenden US-Raumfähren
mit maximal 25 Tonnen Nutzlast können
damit nicht mithalten. Genauso gilt
dies für die europäische Ariane 5, die
derzeit rund 20 Tonnen auf eine erdnahe
www.astronomie-heute.de
Bis zu 53 Tonnen auf eine erdnahe Umlaufbahn befördern soll die neue Trägerrakete
Falcon Heavy der privaten Raumfahrtfirma
SpaceX
Weitere aktuelle Meldungen
aus Astronomie und Raumfahrt
finden Sie auf
SpaceX ab dem Jahr 2013 oder 2014.
16
Juni 2011
Sterne und Weltraum
an schweren Elementen. Durch die große
Gesamtmasse sind die Sterne in Kugelsternhaufen unterein­ander gravitativ
verbunden, so dass sie sehr lange Bestand
haben. Beim massearmen NGC 288 liegen
die Verhältnis­se anders, hier könnte sich
der Sternhaufen allmählich in seine
Einzelsterne auflösen, die sich dann in
den Weiten unseres Milchstraßensystems
verlieren.
Der Kugelsternhaufen wurde bereits
im Jahre 1785 vom deutschstämmigen
Astronomen William Herschel entdeckt,
der NGC 288 schon in seinem Teleskop in
POTW 1111A
ESA / Hubble und NASA
Einzelsterne auflösen konnte. Ein glitzerndes Sternenmeer mit gelben
und blauen »Juwelen« bildet der Kugelsternhaufen NGC 288 im Sternbild Bildhauer in dieser Aufnahme des Weltraumtele-
7 Bogenminuten
0,8 Lichtjahre
skops Hubble.
ebenfalls je neun Merlin-Motoren tragen.
Beim Start entwickeln die insgesamt
27 Raketenmotoren einen Schub von
1700 Tonnen und können damit die beim
Abhe­ben 1400 Tonnen schwere Falcon
Heavy vom Boden empor stemmen. Die
Rakete ist 69,2 Meter lang und der Durch-
»Sterne und Weltraum«-Gewinnspiel
M
it etwas Glück können Sie je eines von drei Exemplaren des Buchs »Thomas
Reiter – Leben in der Schwerelosigkeit« gewinnen, freund­licherweise zur
Verfügung gestellt von www.science-shop.de.
Senden Sie die Ziffern der Fragen und den jeweils zugehörigen Buchstaben der
messer der Zentralstufe und der beiden
richtigen Lösung bis zum 15. Juni 2011 per E-Mail mit der Betreffzeile »Merkur« an:
Booster beträgt je 5,2 Meter.
SpaceX möchte die neue Rakete von
[email protected]
Anfang an als man-rated qualifizieren, also
Frage 1: Welche Raumsonde besuchte
als geeignet für den bemannten Raumflug
als erste 1974 den Merkur?
nach den strengen Kriterien der US-
a) Mariner 7
Raumfahrtbehörde NASA. Unter anderem
b) Mariner 9
bedeutet dies eine stabilere mechanische
c) Mariner 10
Struktur der Rakete und eine dreifach
redundante Elektronik für den Flug.
Die Frage ist natürlich jetzt, wer
Frage 2: Merkur ist der
benötigt eine Startkapazität von bis zu
b) massereichste erdähnliche Planet
53 Tonnen? SpaceX richtet klar das Au-
c) gasreichste Planet des Sonnensystems
a) kleinste Planet des Sonnensystems
genmerk auf die US-Raumfahrtbehörde
NASA und die Streitkräfte der Vereinigten
Frage 3: Merkurs Oberfläche dominieren
Staaten. SpaceX verspricht Transportkos­
a) Einschlagkrater
ten von etwa 2000 Dollar pro Kilogramm
b) Gebirgszüge
und liegt dabei weit unter den derzeitigen
c) gigantische Vulkane
Kosten von 10 000 Dollar pro Kilogramm
anderer Satellitenträger. Ein Start mit der
Falcon Heavy soll je nach Nutzlast und
Ausstattung zwischen 80 und 125 Millionen Dollar kosten. Teilnahmebedingungen: Alle »Sterne und Weltraum«-Leser, die bis zum 15. Juni 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.
SpaceX, 5. April 2011
www.astronomie-heute.de
Juni 2011
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