Inhalt, Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Editorial: Der Euro kommt – und der Beitrag ändert sich — Andreas Domenico . . . . . . . . . . . . 3 Neues aus Astronomie und Raumfahrt — Bernd Scharbert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Gasnebel auf schwarzem Karton — Andreas Domenico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Sonnenfinsternis 1999 — Helmut Saupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Vorschau Juli / August 2001 — Alexander Schulze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Wie funktioniert das? – Der Raketenantrieb — Michael Grundmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Neutrinos haben eine Masse! — Yasmin A. Walter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 MAP mißt das Nachglühen“ des Urknalls — Yasmin A. Walter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 ” Inflationstheorie, Teil II — Yasmin A. Walter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 Deep-Sky Reiseführer (Rezension) — Andreas Domenico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Sterne und Weltraum Spezial: Gravitation (Rezension) — Bernd Scharbert . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Überregionale Astronomische Veranstaltungen — Yasmin A. Walter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Veranstaltungen und Termine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Über das Titelbild Unser Titelbild zeigt das 4m Victor M. Blanco Teleskop des Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) (http://www.ctio.noao.edu/telescopes/4m/base4m.html). Das 1974 in Betrieb genommene Gerät ist das größte dieser Sternwarte und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Im Hintergrund dieser Aufnahme sind einige der faszinierendsten Objekte des südlichen Himmels sichtbar: Die Kleine (oben links) und Große (links) Magellansche Wolke sowie die Milchstraße mit dem Kreuz des Südens (rechts). Bildrechte: Copyright Association of Universities for Research in Astronomy Inc. (AURA), all rights reserved. Image used under public license for non-profit organizations. -phj Impressum Die Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt“ ” erscheinen alle zwei Monate im Eigenverlag des Vereins Volkssternwarte Darmstadt e.V. — Der Verkaufspreis ist durch den Mitgliedsbeitrag abgegolten. Namentlich gekennzeichnete Artikel geben nicht in jedem Fall die Meinung des Herausgebers wieder. Urheberrechte bei den Autoren. Geschäftsstelle / Redaktion: Am Blauen Stein 4, 64295 Darmstadt, Tel.: 06151-130900, Fax.: 06151130901. Vertrieb: Peter Lutz. Redaktionsltg.: Andreas Domenico. Layout, Satz: Philip Jander. Druck: 2 Digital Druck GmbH & Co KG, Landwehrstr. 58, 64293 Darmstadt. Auflage: 250. Volkssternwarte Darmstadt e.V.: Andreas Domenico (1. Vorsitzender, Jugend), Bernd Scharbert (2. Vorsitzender), Paul Engels (Kasse), Philip Jander, Heinz Johann, Peter Lutz, Ulrich Metzner (Kasse), Yasmin A. Walter. Jahresbeitrag: 100 DM bzw. 50 DM (bei Ermäßigung). Konto: 588 040, Sparkasse Darmstadt (BLZ 508 501 50). Internet: http://www.vsda.de, email: [email protected] Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Editorial Der Euro kommt – und der Beitrag ändert sich Der Euro ist da, auch wenn er noch nicht in der Geldbörse klingelt. Zwar werden die nationalen Banknoten und Geldmünzen erst im Jahre 2002 abgeschafft bzw. die Euro-Noten und -Münzen erst zum 1.1.2002 eingeführt; doch wir müssen heute schon die Voraussetzungen dafür schaffen, dass der Übergang von DM auf EUR planmäßig vorgenommen werden kann. Das gilt im privaten wie im öffentlichen Bereich. Allein aufgrund der Währungsumstellung besteht eigentlich keine Notwendigkeit zur Änderung von Mitgliedsbeiträgen. Die Umstellung auf die Bezeichnung Euro kann als redaktionelle Anpassung“ im Zuge ” ohnehin notwendiger Änderungen erfolgen. Aber bei der Umrechnung der Eintrittsgelder und Mitgliedsbeiträge besteht grundsätzlich die Wahl zwischen der Akzeptanz von krummen Beträgen (50,00 DM = 25,56 EUR) oder der Glättung der Beträge. In Bereichen des Bargeldverkehrs sollten Beträge aus Gründen der Praxistauglichkeit geglättet werden (z.B. Mitgliedsbeiträge, Eintrittsgelder, ermässigte Beiträge). Eine Glättung ist sinnvoll nicht nur aus optischen Gründen (Signalwirkung), eine ungerade Zahl ist auch nicht durch 12 teilbar für Umrechnung auf Monatsbeiträge. Die Glättung ist also aus Gründen der Praktikabilität erforderlich. Es darf auch nicht zu einer einseitigen Belastung von Gruppen im Verein (Erwachsene, Kinder) kommen. Sobald der Beitrag nicht rein rechnerisch umgerechnet, sondern vielmehr neu festgesetzt wird, hat das Vereinsorgan (in unserem Fall die Mitgliederversammlung) eine Beitragsangleichung herbeizuführen. Laut § 6, Abs. 7e) der Vereinssatzung legt die Mitgliederversammlung als Instanz die Höhe der Mitgliedsbeiträge und deren Fälligkeit fest. Deshalb wurden auf der Jahreshauptversammlung am 19. Mai die Vereinsbeiträge im Rahmen der Umrechnungen auf den Euro geändert und gleichzeitig auf eine längst erforderliche Beitragshöhe angepasst: Ab dem 1.1.2002 beläuft sich der volle Beitragssatz für Mitglieder des Vereins 60,00 EUR, der ermässigte Beitrag (Schüler, Studenten) beträgt 30,00 EUR. Damit erhöhen sich die Beiträge um ca. 17 %. Die folgende Übersicht soll Ihnen die derzeitige und zukünftige Beitragssituation verdeutlichen: Der Verein hat 147 zahlungspflichtige Mitglieder, 110 zahlen den vollen Beitragsatz, 37 den ermässigten Beitrag. Der volle Jahresbeitrag (Erwachsene) beträgt bisher 100,00 DM, dies entspricht 51,13 EUR. Die Glättung nach oben auf 60,00 EUR bedeutet nun Mehreinnahmen von 8,87 EUR pro Mitgliedsbeitrag (12 gleiche Beträge à 5,00 EUR = + 17,35 %). Beim ermässigten Beitrag gilt annähernd das gleiche: Bisher zahlen Jugendliche und Studenten 50,00 DM (25,56 EUR). Die Erhöhung auf 30,00 EUR entspricht einem Plus von 4,44 EUR pro Mitglied (12 gleiche Beträge à 2,50 EUR = + 17,4 %). Die Gründe für diese Beitragserhöhung sind mannigfaltig: Unser erster satzungsgemässer Auftrag ist die Errichtung (und natürlich der Erhalt und Betrieb) unserer Sternwarte. Einen Anstieg der Kosten, die damit verbunden sind, müssen wir als Non-Profit-Organisation an unsere Mitglieder weitergeben. Wir haben mittlerweile einen Punkt erreicht, an dem die allgemeine Teuerungsrate an unseren Reserven zehrt. Insbesonde die Betriebskosten für das Sternwartengebäude sind in den letzten Jahren immens angestiegen. Auch ein Ende der Ausbau- und Instandsetzungsarbeiten — die von den Mitgliedern in Eigenarbeit durchgeführt werden — ist noch lange nicht abzusehen. Ebenso erhöht haben sich die Kosten für Herstellung und Vertrieb der Mitteilungen, die Sie in Händen halten. Da wir uns nicht mehr auf spontane Unterstützung durch Spenden verlassen können, ist diese Beitragserhöhung die einzige Möglichkeit, die entstehenden Kosten aufzufangen. Wir sind sicher, dass Sie hierfür Verständnis haben und bitten Sie, Ihre Daueraufträge ab nächstem Jahr entsprechend zu ändern. Als kleinen Ausgleich hat die Mitgliederversammlung die Einführung eines Familienbeitrags beschlossen: Ab dem dritten Familienmitglied, das unserem Verein beitritt, zahlt jedes 10,00 EUR weniger pro Jahr — bei Bezug nur eines Exemplars der Mitteilungen (statt drei). Eine dreiköpfige Familie (zwei Erwachsene, ein Kind) würde also 30,00 EUR sparen, eine vierköpfige 40,00 EUR usw. Einen ausführlichen Bericht über die Mitgliederversammlung bringen wir im nächsten Heft. Clear Skies Andreas Domenico Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 3 Astro-News . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neues aus Astronomie und Raumfahrt von Bernd Scharbert So etwas macht einen Wissenschaftler glücklich! Da sitzt man jahrelang an seinem Supercomputer und geht Theorien über die frühen Strukturen des Universums nach und dann — dann werden diese tatsächlich entdeckt! Astronomen haben auf eine Art Pech, denn die Prozesse, mit denen sie sich beschäftigen, dauern sehr lange oder liegen sehr weit zurück. Viel länger als ein Astronom lebt. In einem Punkt sind sie aber auch im Vorteil: je weiter sie ins All hinausschauen, desto weiter schauen sie in die Vergangenheit. Und in einer Entfernung von ca. 13 Milliarden Lichtjahren — das entspricht einem Alter des Universums von 2 Milliarden Jahren — wurden Galaxien entdeckt, die wie Perlen auf einer Schnur aufgereiht sind. Viele dieser Filamente wurden in einer räumlichen Anordnung beobachtet, so wie es die Theorie voraussagt. Die Theorien über die frühe Entwicklung des Universums haben durch diese Beobachtung eine Bestätigung erfahren. [1] Na, wer von Ihnen ist alt genug und erinnert sich noch an Pioneer 10? Zumindest die NASA! Sie hat nach 10 monatiger Funkstille die Raumsonde angefunkt und Antwort erhalten (für die jüngeren unter uns: Pioneer 10 war die erste Raumsonde, die zu den äußeren Planeten flog). Toll was? 29 Jahre alt und funktioniert! Wartungsfrei! Da fällt mir gerade der Auspuff und das hinterer Radlager meines 7 Jahre alten Autos ein. Und das ist noch keine 11 Milliarden Kilometer gefahren. Seufz. . . [2] Der Orionnebel ist schon länger als ein großes Sternentstehungsgebiet bekannt. Nun wurden Beobachtungen gemacht, die zeigen, daß dort Vorstufen von Planeten auch zerstört werden. In den Staubscheiben um junge Planeten verklumpt sich der Staub zu immer größeren Brocken. Im Idealfall wachsen diese bis zu Planeten von Erdgröße und mehr heran. Befindet sich in der Nähe des jungen Sterns ein massereicher anderer Stern, so zerstört dieser mit seiner starken UV-Strahlung die kleinen Staubklumpen und es bildet sich kein Planet. Zumindest ist die Wahrscheinlichkeit geringer. [3] Über die Abläufe in einem jungen Planetensystem gibt es eine Menge Theorien, die Bestätigung ist jedoch schwierig. Möglicherweise entstehen viele kleine Planeten aus der stellaren Staubscheibe, von 4 denen viele zu größeren Planeten verschmelzen, aus dem Planetensystem herausgeworfen werden oder in den Stern stürzen. Für den letztgenannten Fall gibt es nun ein Indiz. Im Spektrum des Sterns HD 82943 wurde Lithium-6 gefunden. Dieses chemische Element wird schon in der Frühphase der Sternentwicklung durch die hohe Temperatur im Stern zerstört. Der Stern besitzt Planeten und man geht davon aus, daß einer der Planeten in den Stern gestürzt ist und so wieder Lithium-6 in den Stern kam. [4] Im Juli wird es die erste Veranstaltung geben, in der Partner aus der Industrie für die Internationale Raumstation ISS gesucht werden. Bekanntlich ist die ISS in erster Linie ein politisches Projekt, für das nun Experimente gesucht werden und Partner, die dort oben industriell fertigen wollen. Kritiker sagen schon seit einiger Zeit voraus, daß sich das Interesse der Industrie in Grenzen hält. Nun wird sich also zeigen, was tatsächlich dort oben geforscht und produziert werden wird. Vielleicht war der Flug eines reichen Amerikaners zum Hotel ” ISS“ nicht der letzte dieser Art. [5] Letztes Jahr wurde beobachtet, wie der Komet Linear zerbrach. Seine Trümmerstücke wurden analysiert und sorgten für einiges Aufsehen. Die Astronomen fanden kleine Partikel, aus denen sich der mehr als 100.000 km lange Staubschweif zusammensetzt. Und sie fanden 16 Objekte von der Größe eines Fußballfeldes. Aber sie fanden keine Objekte mit dazwischenliegender Größe, weil sie von der Erde aus visuell nicht beobachtbar sind. Sollten sie jedoch existieren, so hätte das Konsequenzen für die Theorie zur Entstehung des Sonnensystems. Gemäß dieser sollten Kometen aus Brocken von 100 Meter Größe zusammengesetzt sein. Die 16 beobachteten Brocken machen jedoch nur 1/100 der Masse des gesamten Kometen aus. Das spricht dafür, daß es viele kleinere Bruchstücke gibt, was wiederum für die Theoretiker Arbeit bedeutet. . . [6] Literatur: [1] [2] [3] [4] [5] [6] Wissenschaft online, 22.05.01 Wissenschaft online, 02.05.01 Press Release StSci 01-13 ESO Press Release 10/01 ESA Press Release 28-2001 Press Release StSci 01-14 Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beobachtungsberichte Gasnebel auf schwarzem Karton Teil 3: Messier 17, der Omega-Nebel von Andreas Domenico Zeichnung der Omega-Nebels. Newton 457/1850 mm, AP 5 – 8 mm, [OIII]-Filter, A. Domenico. Messier 17 (NGC 6618) ist ein Emissionsnebel im Sternbild Schütze. Der Nebel trägt auch die Bezeichnungen Omega-, Schwanen- oder Hufeisen- Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 Nebel. Seinen Namen Omega-Nebel erhielt M17 durch Lord Rosse, welcher den Nebel der Form dem griechischen Buchstaben Omega ähnlich fand. 5 Beobachtungsberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M17 wurde nicht — wie man meinen sollte — von Messier entdeckt, sondern 1746 von dem Schweizer Astronomen de Chéseaux, der ihn wie folgt beschreibt: Ein Nebel der noch niemals zuvor beobachtet wurde, er sieht anders als die übrigen aus. Er gleicht einem Strahl oder Schwanz eines Kometen, sieben auf zwei (Bogen-)Minuten gross. Seine Begrenzungen sind sehr deutlich zu erkennen. Die Mitte ist heller als die Ränder. Charles Messier nahm das Objekt am 3. Juni 1764 in seinen Katalog auf, zusammen mit dem nahegelegenen M16. Er schreibt: Lichtstreif ohne Sterne, von fünf bis sechs Minuten Länge, spindelförmig und ein wenig wie der im Gürtel der Andromeda, aber von sehr schwachem Licht; es sind zwei teleskopische Sterne nahebei und parallel zum Äquator angeordnet. Bei einem guten Himmel erkennt man diesen Nebel sehr gut mit einem einfachen Refraktor von dreieinhalb Fuss. Nochmals beobachtet am 22. März 1781; fünf Minuten Durchmesser. Als erster Astronom untersuchte Sir William Huggins im Jahre 1866 das Spektrum von M17. Er stellte fest, dass es sich hierbei um einen Nebel handelt und nicht um einen auflösbaren Sternhaufen. Dieser Nebel enthält nicht wie beispielsweise M8 einen sichtbaren, eingebetteten Sternhaufen, obwohl das ganze Feld mit Sternen übersät ist. Wahrscheinlich sind die anregenden Sterne im Nebel selbst versteckt. Bis jetzt wurden im Omega-Nebel 35 eingebettete Sterne gefunden. Die Gesamtmasse des Nebels beträgt etwa 800 Sonnenmassen. Die Masse des Nebels erstreckt sich auf mindestens 40 Lichtjahre. Die Ausdehnung des hellen Nebelteils ist ca. 15 Lichtjahre gross. Die Gesamthelligkeit von Sternhaufen und Nebel wird mit 6,m9 (visuell 7,m5) angegeben. Der scheinbare Durchmesser des Sternhaufens beträgt 20 Bogenminuten, die Grösse des Nebels am Himmel beträgt 46 auf 37 Bogenminuten. CCD-Aufnahme des Omega-Nebels (Celestron 11 f/10, CCD-Kamera SBIG ST7, AO-7, 2 x 8 min, Bildautor leider unbekannt) John L. E. Dreyer identifizierte mit IC 4706 nach seinen Angaben einen kleinen, schwachen Nebel um zwei Sterne neunter Grössenklasse, etwa 20 Bogen- 6 minuten in nordwestlicher Richtung von M17 gelegen. Der Nebel scheint aber so schwach zu sein, dass er selbst auf dem STScI Digitized Sky Survey nur Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beobachtungsberichte mit viel Phantasie aus dem Rauschen heraus interpretiert werden kann. In der Simbad-Datenbank (http://cdsweb.u-strasbg.fr/Simbad.html) findet sich dazu ebenfalls kein Eintrag. Es ist fraglich, ob es sich bei IC 4706 um ein echtes Objekt handelt, das schon vor 100 Jahren gesichtet worden sein soll. Vermutlich handelte es sich um einen Fleck Streulicht auf der Fotoplatte, hervorgerufen von den beiden Sternen. Kosmische Staubschwaden Der Omega-Nebel leuchtet in einem rötlichen Licht mit einigen Abweichungen nach Rosa; die hellste Region erscheint weiss, aber nicht als Folge einer Überbelichtung, wie man vielleicht annehmen würde. Dieses Phänomen ist augenscheinlich ein Resultat aus einer Mischung von Emissionslicht des heissen Gases und des Staubes in dieser Region, der das Licht der hellen Sterne reflektiert. Der Nebel enthält einen grossen Anteil an dunkler und verdunkelnder Materie, die aus seinen bemerkenswerten Eigenschaften offensichtlich wird. Die Masse des Gases wurde auf etwa das 800fache des Sonnenmasse geschätzt. Das genügt, um einen gut erkennbaren Sternhaufen zu bilden und es ist deutlich mehr als die Masse des Orion-Nebels. Während der helle Nebel eine Ausdehnung von etwa 15 Lichtjahren zu haben scheint, erstreckt sich die gesamte Gaswolke, einschliesslich des nicht sehr leuchtkräftigen Materials, mindestens über 40 Lichtjahre. Die Angaben für die Entfernung spannen sich über einen grösseren Bereich, die modernen Werte jedoch liegen zwischen 5.000 und 6.000 Lichtjahren und damit ein wenig unter dem seines scheinbaren Nachbars M16. In der Tat sind diese beiden Sternenstehungsgebiete nah beieinander: sie befinden sich im gleichen Spiralarm unserer Galaxis. Sternen-Kinderstube In unserer Milchstrasse entstehen Sterne vor allem in sogenannten Riesen-Molekülwolken. Gerade entstehende massearme Sterne lassen sich dort relativ leicht entdecken, massereichere Vertreter machen da schon mehr Schwierigkeiten. Hauptgrund dafür ist, dass die Geschwindigkeit, mit der ein Stern die unterschiedlichen Phasen seines Lebens durchläuft, mit der Masse des Sterns zunimmt. Somit ist es besonders schwer, diese ohnehin selteneren Objekte gerade in der Entstehungsphase zu aufzuspüren. Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 In der Entstehung befindliche Sterne kann man nicht im sichtbaren Bereich des Lichtes beobachten: Der Staub in der Molekülwolke, in der die Sterne geboren werden, versperrt jeden Blick in diese galaktische Kinderstube. Daher behilft man sich mit Infrarot und Millimeter-Beobachtungen dieser Objekte, da diese Strahlung den Staub durchdringen kann. Massereiche Sterne sind für die Astronomen besonders deswegen interessant, weil sie eine Schlüsselrolle in der Entwicklung einer Galaxie spielen: Durch ihr recht kurzes Leben (eine Million Jahre im Vergleich zu mehreren Milliarden Jahren für sonnenähnliche Sterne) und ihr dramatisches Ende als Supernova, reichern sie den interstellaren Raum mit Gas und Staub und damit mit schweren Elementen an. Bei der Entstehung dieser massereichen Sterne ist noch so manche Frage offen: Ähnelt ihre Geburt der sonnenähnlicher Sterne oder läuft sie grundsätzlich verschieden ab und sind diese Objekte gar das Produkt von Verschmelzungen vieler Sterne im Inneren eines sehr dichten Sternhaufens? Die Zeichnung von M17 Die Zeichnung des Omega-Nebels war die bisher letzte grosse Nebelzeichnung, die ich am 18”Newton (457/1850 mm) anfertigen konnte. Beobachtungsort waren diesmal die Waliser Alpen (3000 m ü.d.M.), und zwar während eines spontanen Wochenend-Aufenthalts im Spätsommer 1998. Obwohl M17 auch von den Schweizer Alpen aus nicht besonders hoch über den Horizont steigt, ermöglichte der dunkle Himmel (visuelle Grenzgrösse: 6,m7) eine bisher nie gesehene Detailfülle in dem Objekt. Der helle, schwanenförmige Zentralteil entpuppte sich tatsächlich nur als der hellste Bereich eines noch viel ausgedehnteren Nebelgebiets, in dem filigrane Strukturen sichtbar sind: Helle Nebelflächen werden von dunklen Bereichen geteilt. Insgesamt erschienen die schwächeren Nebelregionen den Strukturen des Rosetten-Nebels sehr ähnlich. Die Eindrücke am Okular ließen erahnen, was ich schon in so vielen Beobachtungsberichten gelesen hatte: Dieser Nebel muss von weiter südlich gelegenen Gefilden — etwa dem Mittelmeerraum, Nordafrika oder gar einem Beobachtungsplatz auf der südlichen Halbkugel — einen absolut überwältigenden Anblick bieten, obwohl man sich nur schwer vorstellen kann, wie diese visuelle Detailfülle zu überbieten sein soll. 7 Beobachtungsberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sonnenfinsternis 1999 Erinnern Sie sich noch? Wir waren damals in Saarlouis. von Helmut Saupe Viel Zeit hatte ich mir nicht genommen, mich auf die Sonnenfinsternis vorzubereiten. Einige Wochen vor den Sommerferien ein Blick in den Ahnert, um meine Schüler über die Totalitätszone informieren zu können, weil ich sie für dieses Ereignis heiß machen will; aber wohin meine Familie und ich fahren werden — irgendwie finden wir einfach keine Zeit, uns damit zu beschäftigen. Nur einen Vorsatz haben wir: Nur keine Autostaufinsternis außerhalb der Totalitätszone. Also werden wir am Tag vorher los fahren und Quartier beziehen. Meine Eltern will ich auch dazu überreden mitzukommen. Meine Mutter meint, sie hätte das schon einmal erlebt. Auch mein Schwiegervater spricht davon. Beide erzählen, dass es damals kurz nach dem Krieg in Darmstadt bzw. Pfungstadt dämmerig-grau gewesen sei und die Hühner schlafen gegangen seien, aber von der schwarzen Sonne erzählen sie nichts — die gab es zu der Zeit auch nicht in Deutschland und beide haben sich wohl an eine kräftig ausgeprägte par- 8 tielle Sonnenfinsternis erinnert. Wohin also? Meine Frau wird ungeduldig. Da kommt der Zufall zu Hilfe. Am Wochenende vor dem 11. August findet in Saarlouis das erste europäische Seniorenturnfest statt. Ganz soweit ist es mit uns zwar noch nicht, aber der Geselligkeit halber fahren wir mit unseren Sportfreunden mit. Am Freitag abend besuchen wir einen Vortrag zur Sonnenfinsternis. Der Vortragende Gernot Meiser ist ein Finsternisfan. Seit seiner ersten totalen Sonnenfinsternis reist er durch die ganze Welt und hat seidem keine Finsternis verpasst — 16 bisher. Er kann interessant erzählen und zeigt wunderbare Bilder seiner letzten Expedition. Aber das wichtigste: Saarlouis liegt gerade mal 20 km von der Zentrallinie entfernt. Das ist es. Wir werden die Sonnenfinsternis hier beobachten. Unsere Unterkunft liegt in der Stadtmitte, der Frühstücksraum befindet sich im ersten Stock und hat einen Balkon nach Süden genau am Rand eines großen freien Platzes. Also ganz schnell zwei Zimmer für Dienstag auf Mitt- Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beobachtungsberichte woch mieten, am Sonntag nach Hause fahren, Koffer neu packen, Feldstecher, Fernrohr und Videokamera samt Schutzfolie nicht vergessen, Eltern überzeugen und am Dienstag mit nach Saarlouis nehmen. Der große Tag beginnt freundlich. Der Himmel ist weitgehend klar. In der Fußgängerpassage wird ein Fernrohr mit Videokamera und eine große Projektionsleinwand aufgebaut, das Eiskaffee offeriert einen Sonnenfinsternisbecher und die CDU lädt zur Sonnenfinsternisparty ein und verteilt Brillen. Ein Jugendlicher schimpft, weil ihm seine Finsternisbrille aus der Hosentasche geklaut wurde. Aber dann zieht sich der Himmel zu. Nur noch vereinzelt kann man einen Blick auf die sich verfinsternde Sonne erhaschen. In solchen Momenten sind die Gesichter der Menschen auf den Stühlen vor den Cafés hinter Folie versteckt. Auf unserer Veranda sitzen wir gemütlich beieinander, hoffen auf ein Wolkenloch zur rechten Zeit und finden uns doch langsam damit ab, dass es wohl nichts werden wird mit dem Blick zur schwarzen Sonne, denn die Lücken werden seltener und die Wolken dichter. Drinnen im Speiseraum läuft das Fernsehgerät und zeigt strömenden Regen in Saarbrücken und Schlangen auf der Autobahn. Die Hotelchefin ist noch von einem Telefonat vom Vorabend genervt, als ein Anrufer nach einem freien Zimmer fragte, weil er lieber hier als zu Hause sterben wolle, wenn die Welt unterginge. Die Hausherrin steigt auf ihr Motorrad und flieht für diesen Tag aus der Stadt. Draußen beginnt es zunächst unmerklich, dann immer deutlicher zu dämmern. In den Geschäften werden die Lichter angeschaltet. Das ZDF schaltet nach Straßburg, wo gerade die Totalität eingesetzt hat. Dort werden jetzt alle künstlichen Lichter abgeschaltet und es ist richtig dunkel — so dunkel hatte ich mir das nun doch nicht vorgestellt. Ich gehe wieder nach draußen auf die Veranda. Kein Wolkenloch ist zu sehen. Wir richten uns endgültig darauf ein, nur die Auswirkungen, nicht aber die Sonnenfinsternis selbst zu erleben. Also nehme ich die Kamera vom Stativ, vollführe einen Schwenk über den Platz und filme die Menschen. Und dann, mitten im Schwenk, ist es, als würde ähnlich wie im Kino mit einem Dimmer das Licht abgedreht. Die Totalität ist da. Und die Wolken. Ich schalte die Kamera auf höhere Empfindlichkeit, um die Reaktionen der Menschen besser filmen zu können: Ein junges Pärchen feiert das Ereignis mit einem langen Kuss — da erhebt sich plötzlich ein Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 Chor vielstimmiger Rufe und ich schwenke sofort nach oben: Ein Wolkenloch und die schwarze Sonne steht am Himmel, geisterhaft durch den Nebel der Wolken leuchten! Ja, wir sehen sie doch noch! Unser siebenjähriger Sohn jauchzt vor Begeisterung — genau wie seine Eltern. Jetzt aber schnell! Kamera nicht aufs Stativ, einfach aus der Hand weiterfilmen. Die AufnahmeEmpfindlichkeit passt genau, um den Anblick der Korona zu einem Wahnsinnsanblick zu machen. Aber ich will die Sonnenfinsternis mit eigenen Augen sehen und nicht nur durch den Schwarz-WeißMonitor meiner Kamera, wenigstens ein paar Sekunden. Also blind weiterfilmen und vorbeischauen. Der Strahlenkranz ist viel besser zu sehen, als ich erwartet hatte. Da leuchtet es rot am Rand. Habe ich Protuberanzen erblickt? Egal! Jetzt wieder Blick durch den Sucher, Tele-Vorsatz anschrauben und weiterfilmen. Lichtempfindlichkeit verändern — falsche Richtung, alles ist überstrahlt, schnell in die andere Richtung, um auch die Protuberanzen richtig aufzunehmen — zu spät. Der Mond gibt die Sonne wieder frei. Wieder finden sich einige tausend Menschen zu einem Chor der Begeisterung zusammen und applaudieren der Natur. Unsere Kellnerin packt ihren Sohn und dreht ihn im Kreis. Jetzt haben wir wieder Zeit, uns anzuschauen. Wir haben die verfinsterte Sonne etwa eine Minute sehen können. Das Erlebnis hat uns tief bewegt, die Augen sind ein wenig feuchter als sonst. Der schöne Morgen, der sich bewölkende Himmel, dann doch noch das Wolkenloch — die Natur hat eine perfekte Dramaturgie aus Hoffen, Bangen und erlösender Freude geboten. Während sich die MenschenAnsammlungen in der Stadt auflösen, bleiben wir auf dem Balkon sitzen und lassen das Ereignis in uns nachklingen, während der Mond Sück um Stück die Sonne wieder ganz frei gibt. Etwas später genießen wir im Eiskaffee gleich nebenan den Sonnenfinsternisbecher aus dunkler Schokoladeneiskugel und umgebender Sahnekorona und fahren gegen Abend fast ohne Stau nach Hause. Ich könnte auch sonnenfinsternissüchtig werden. Ob wir in diesem Jahr nach Südafrika fliegen werden? Wohl nicht. Wir denken eher an eine weitere kleine Sonne, damit in Zukunft ein Doppelstern unser Elternherz erleuchtet. Aber Gernot Meiser, der Sonnenfinsternisfan aus dem Vortrag von jenem Freitag, wird bestimmt wieder dort sein. Er hat dieses Mal in Saarbrücken im Regen gesessen. 9 Astronomischer Kalender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vorschau Juli / August 2001 von Alexander Schulze Alle Zeitangaben für ortsabhängige Ereignisse beziehen sich auf Darmstadt, 49◦ 50’ N, 08◦ 40’ O. Alle Zeitangaben erfolgen in Ortszeit (CEST/MESZ). Sonne Die Zeit der länger werdenden Tage ist nun für dieses Jahr vorbei. Mit anfangs noch unmerklicher Rate wird sich die Tageslänge in den kommenden Wochen von über 16 auf unter 14 Stunden wieder verkürzen. Was vielen Menschen negativ erscheinen mag, wird den Astronomen allerdings eher erfreuen, da man von Tag zu Tag länger den (hoffentlich wolkenfreien) Nachthimmel genießen kann. Ist Anfang Juli noch keine Zeit für anspruchsvollere Beobachtungen zu melden, dauert die astronomische Nacht Anfang August bereits fast vier und Anfang September schon über sechs Stunden. 10 Die Sonne befindet sich am ersten Juli im Sternbild Zwillinge. Am 20. Juli wechselt sie ins Sternbild Krebs über, am 10. August ins Sternbild Löwe. Letzteres wird sie erst gegen Mitte September wieder in Richtung Jungfrau verlassen. Die Deklination unseres Zentralgestirns reduziert sich von 23◦ 07’ Anfang Juli auf 18◦ 03’ am ersten August und auf 8◦ 20’ am ersten September. Am 27. Juli beginnt um 10:08 die Sonnenrotation 1979, am 23. August um 15:38 die Sonnenrotation 1980. Am 04. Juli erreicht die Erde gegen 16:00 den sonnenfernsten Punkt (Aphel) ihrer Bahn um die Sonne (Abstand 1,01664 AU). Es wird Zeit für unsere Sonnenbeobachter, die kleinste Kegelblende für unser Protuberanzenrohr bereitzulegen. . . Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Astronomischer Kalender Datum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufgang 05:23 05:36 05:57 06:17 06:42 Untergang 21:35 21:26 21:05 20:41 20:07 Tag 16:11 15:50 15:08 14:24 13:25 Nacht 07:49 08:10 08:52 09:36 10:35 Dämm. Beginn –:– 00:48 23:40 22:56 22:07 Dämm. Ende –:– 02:15 03:21 04:01 04:42 Astron. Nachtl. 00:00 01:27 03:41 05:05 06:34 Tabelle 1: Allgemeine Daten Sonne Mond In den Tabellen 2a und 2b sind wieder eine Vielzahl von Monddaten zusammengestellt. Datum 05.07. Zeit 16:55 Ereignis Vollmond 09.07. 13.07. 20.07. 21.07. 27.07. 04.08. 13:26 21:05 21:27 22:45 11:53 07:25 Apogäum letztes Viertel Neumond Perigäum erstes Viertel Vollmond 05.08. 12.08. 19.08. 19.08. 25.08. 02.09. 02.09. 22:58 10:12 04:31 07:41 21:39 01:25 23:21 Apogäum letztes Viertel Neumond Perigäum erstes Viertel Apogäum Vollmond (16◦ 06’ Transithöhe um 00:57) (405,567 km) (Aufgang 00:54) (359,027 km) (Unterg. 00:27) (18◦ 34’ Transithöhe um 01:23) (406,269 km) (Aufgang 23:57) (357,157 km) (Unterg. 23:44) (406.330 km) (23◦ 45’ Transithöhe um 00:52) Datum 01.07. 05.07. 08.07. 12.07. 16.07. 19.07. 22.07. 25.07. 28.07. 01.08. 05.08. 08.08. 13.08. 15.08. 19.08. 21.08. 25.08. 28.08. 02.09. 04.09. Zeit 00:05 01:46 13:24 14:39 01:23 10:35 03:42 10:45 10:12 06:41 08:59 19:26 08:40 19:04 08:47 17:34 09:10 09:29 08:05 21:49 Ereignis Max. Lib. in Länge (+6,◦10017) Nulldurchgang Lib. in Breite Nulldurchgang Lib. in Länge Max. Lib. in Breite (+6,◦86098) Min. Lib. in Länge (−7,◦05201) Nulldurchgang Lib. in Breite Nulldurchgang Lib. in Länge Min. Lib. in Breite (−6,◦72720) Max. Lib. in Länge (+7,◦30547) Nulldurchgang Lib. in Breite Nulldurchgang Lib. in Länge Max. Lib. in Breite (+6,◦75066) Min. Lib. in Länge (−7,◦37983) Nulldurchgang Lib. in Breite Nulldurchgang Lib. in Länge Min. Lib. in Breite (−6,◦59624) Max. Lib. in Länge (+7,◦95344) Nulldurchgang Lib. in Breite Nulldurchgang Lib. in Länge Max. Lib. in Breite (+6,◦62551) Tabelle 2a: Astronomische Daten Mond (Mondbahn und Phasen) Tabelle 2b: Astronomische Daten Mond (Librationsdaten) Merkur Der innerste Planet befindet sich zu Anfang Juli im Sternbild Stier. Am 10. Juli wechselt Merkur ins Sternbild Orion, am 14. Juli bereits wieder weiter ins Sternbild Zwillinge. Dort nimmt er am 22. Juli gegen 20:52 mit 22◦ 34’ ein Maximum in seiner Deklination an. Danach geht es nur noch abwärts mit ihm; am 29. Juli tritt er ins Sternbild Krebs, am 07. August ins Sternbild Löwe ein. Am 28. August finden wir ihn dann im Sternbild Jung- frau. Hier wird er am 31. August um 19:21 den Himmelsäquator passieren. Venus beginnt ihre Bahn im VorschauVenus zeitraum im Sternbild Stier. Am 30. Juli wechselt sie dann ins Sternbild Orion; dieser Besuch währt allerdings nur sehr kurz, denn schon am 01. August wechselt der Planet weiter ins Sternbild Zwillinge. Am 25. August entscheidet sich Venus für einen Besuch im Krebs. Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 Am 09. Juli erreicht Merkur gegen 19:04 eine maximale Elongation von −21,◦1. Allerdings wird sich dieses Ereignis für uns nicht verwerten lassen: Bei einem Sonnenstand von 8◦ unter dem Horizont befindet sich Merkur noch nicht einmal 2◦ über diesem. Auch im August wird sich Merkur für Beobachter reichlich rar machen. Venus erreicht am 06. August gegen 23 Uhr ein Maximum in ihrer Deklination von 21◦ 54’. Venus bleibt ein Beobachtungsobjekt der zweiten Nachthälfte und des Morgens. Sie entfernt sich in den kommenden Wochen immer weiter von der Erde, was mit zunehmender Phase und (geringfügig) abnehmender Helligkeit und Größe verbunden ist. 11 Astronomischer Kalender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Datum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufgang 02:57 02:46 02:47 03:03 03:38 Untergang 17:48 18:14 18:42 18:55 18:56 Helligkeit −4,m2 −4,m2 −4,m1 −4,m1 −4,m0 Phase 61 67 73 77 82 Größe 19,”2 17,”1 15,”2 14,”0 12,”9 Elong. −44,◦4 −42,◦4 −39,◦5 −36,◦6 −32,◦9 Erdabst. 0,88 0,99 1,11 1,21 1,32 Tabelle 3: Astronomische Daten Venus Mars Mars befindet sich Anfang Juli im Sternbild Schlangenträger in einer Rückläufigkeitsphase. Diese dauert noch bis zum 20. Juli gegen Mitternacht; kurz vor Überquerung der Grenze zum Skorpion stoppt Mars und kehrt seine Bewegungsrichtung um. Am ersten September wechselt Mars dann in den Schützen. Datum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufgang 20:12 19:07 18:05 17:27 16:50 Untergang 03:30 02:25 01:22 00:41 00:04 Mars verschiebt seine Beobachtungszeiten immer mehr in die erste Nachthälfte und geht Anfang September bereits gegen Mitternacht unter. Der Planet setzt seine Entfernung von der Erde fort und verringert dabei Helligkeit und Größe. Die Horizontnähe beeinträchtigt ferner weiterhin die Beobachtbarkeit. Helligkeit −2,m1 −1,m9 −1,m5 −1,m2 −0,m9 Phase 98 95 91 88 86 Größe 20,”5 19,”2 17,”0 15,”2 13,”3 Elong. +158,◦0 +142,◦6 +127,◦2 +117,◦3 +107,◦6 Erdabst. 0,46 0,49 0,55 0,61 0,70 Tabelle 4: Astronomische Daten Mars Jupiter Jupiter befindet sich Anfang Juli im Sternbild Stier und wechselt am 13. Juli weiter in die Zwillinge. Am 16. Juli erreicht Jupiter mit 23◦ 10’ seine größte Deklination. Der Gasriese wird in Zukunft für Beobachtungen wieder interessanter werden: Nachdem er Mitte Juni seine Konjunktionsstellung erreichte, entfernt er sich wieder langsam von der Sonne und verringert seine Erddistanz. Damit verbunden ergibt sich in den nächsten Wochen die Möglichkeit, Jupiter am Datum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufgang 04:31 03:49 02:58 02:16 01:24 Untergang 20:41 20:00 19:08 18:25 17:30 Morgen bzw. später auch in der zweiten Nachthälfte aufzufinden. Man erhält schon einen Eindruck davon, welche Möglichkeiten sich am Jahresende ergeben werden: Spätestens am ersten Januar 2002 wird sich Jupiter mit einem Transit um 00:30 MEZ (CET) in einer Transithöhe von 63◦ 11’ einer Beobachtung nicht mehr entziehen können. Jupiter befindet sich zu dieser Zeit dann in den Zwillingen und somit in Nachbarschaft zu dem an der Sternwarte traditionell im Winter beobachteten Orion mit seinem bekannten Nebel. Helligkeit −1,m9 −1,m9 −2,m0 −2,m0 −2,m1 Größe 32,”3 32,”6 33,”2 34,”0 35,”3 Elong. −11,◦9 −22,◦1 −34,◦7 −45,◦3 −58,◦6 Erdabst. 6,10 6,04 5,92 5,78 5,58 Tabelle 5: Astronomische Daten Jupiter Saturn Aufgrund der Nähe zu Jupiter kann man vieles aus dem letzten Abschnitt auch auf Saturn übertragen. Der zweite Gasriese unseres Sonnensystems bewegt sich derzeit im Sternbild Stier. 12 Im Gegensatz zu Jupiter wird der weitaus langsamer laufende Saturn aber auf absehbare Zeit dieses Sternbild nicht verlassen, zumal er auch Ende September rückläufig wird und diese Rückläufigkeit Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Astronomischer Kalender noch bis Anfang Februar des nächsten Jahres beibehalten wird. Die größte Deklination wird Saturn dabei Mitte September erreichen. Das langsame Voranschreiten Saturns hat für den Beobachter einen angenehmen Seiteneffekt: Saturn behält seine Position am Sternhimmel fast bei, während sich letzterer infolge der Erdbewegung langsam in Richtung der Wintersternbilder weiterDatum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufgang 03:32 02:42 01:41 00:50 23:43 Untergang 19:03 18:16 17:18 16:28 15:26 Helligkeit 0,m9 0,m9 0,m8 0,m8 0,m7 dreht. Infolge dessen liegen die Beobachtungsdaten Saturns noch besser als bei Jupiter und können sich sogar noch schneller weiter verbessern. Schon Anfang Dezember erreicht Saturn einen Transit gegen Mitternacht mit einer Höhe von 60◦ 30’. Als besonderen Bonus verwöhnt uns der Planet außerdem zur Zeit mit einer großen und stetig weiter wachsenden Öffnung seiner Ringe. Größe 16,”6 16,”9 17,”2 17,”6 18,”2 Ringng. −25,◦9 −26,◦0 −26,◦1 −26,◦1 −26,◦2 Elong. −30,◦3 −42,◦0 −56,◦6 −68,◦8 −84,◦2 Erdabst. 9,95 9,81 9,60 9,40 9,12 Tabelle 6: Astronomische Daten Saturn Uranus Bei Uranus gibt es, was seine Position am Himmel betrifft, nichts Neues zu vermelden. Noch immer durchläuft der Planet das Sternbild Steinbock, und wie auch bei Saturn wird die Rückläufigkeit des Planeten, die er Ende Mai begonnen hat und noch bis Ende Oktober beibehalten wird, dafür sorgen, daß sich an diesem Zustand in der nächsten Zeit auch nicht viel ändern wird. Die Beobachtungszeiten von Uranus werden zunehmend günstiger. Wie man an Tabelle 7 erkennen kann, erreicht Uranus am 15. August (gegen 17:08) seine Opposition zur Sonne. Damit könnte Uranus Neptun Bei Uranus und Neptun ist die Situation wie bei Jupiter und Saturn. Auch diese beiden Gasriesen scheinen in der Weite des Alls nach Gesellschaft zu suchen und stehen dicht benachbart am Himmel (zumindest was den Blickwinkel von der Erde aus betrifft; die realen Abstände sind nicht ganz zu vernachlässigen). Neptun befindet sich zur Zeit im Sternbild Steinbock, wird dieses auf absehbare Zeit nicht verlassen (geschweige denn seine Position überhaupt wesentlich ändern), und auch hier beobachten wir zur Zeit eine Rückläufigkeit, die der Planet noch bis Mitte Oktober beibehalten wird. Am 30. Juli erreicht Neptun gegen 13:30 seine Oppositionsstellung. Die starke Ähnlichkeit mit Uranus bringt uns auch hier wieder einen Vorteil: Auch Neptun könnte Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 schon vor Saturn und Jupiter ein gutes Beobachtungsobjekt abgeben, wäre da nur nicht die geringe Größe und Helligkeit: Erstere mit 3,”5, letztere mit 5,m7. Auch die geringe Transithöhe von unter 26◦ wird nicht gerade Begeisterung aufkommen lassen. Datum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufg. 23:39 22:43 21:35 20:39 19:30 Unterg. 09:30 08:33 07:23 06:24 05:14 Elong. −134,◦7 −148,◦5 −165,◦3 −179,◦0 +163,◦6 Erdabst. 19,25 19,10 19,00 18,96 19,00 Tabelle 7: Astronomische Daten Uranus (geeignetes Beobachtungsgerät natürlich vorausgesetzt) in den nächsten Wochen ein gutes Beobachtungsobjekt abgeben, zumindest was die Beobachtungszeiten angeht. Mit einem scheinbaren Durchmesser von 2,”1 und einer Helligkeit von 7,m8 relativiert sich dann die Begeisterung doch, zumal auch die Transithöhe mit nicht einmal 22◦ nicht gerade berauschend ist. Datum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufg. 22:55 21:59 20:51 19:55 18:47 Unterg. 08:03 07:06 05:56 04:59 03:50 Elong. −151,◦0 −164,◦7 +178,◦6 +164,◦8 +148,◦0 Erdabst. 29,31 29,12 29,09 29,12 29,24 Tabelle 8: Astronomische Daten Neptun 13 Astronomischer Kalender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pluto Wir kommen nun zum letzten und (derzeit) äußersten Planeten unseres Sonnensystems. Wäre da nicht sein Mond Charon, würde Pluto wirklich vollständig verlassen seine Bahn durch das Nichts ziehen, denn zur Zeit scheint der Felsbrocken von den Gasriesen gemieden zu werden. Von der Erde aus gesehen befindet sich Pluto derzeit (und auch für die nächsten Jahre) im Sternbild Schlangenträger; die Rückläufigkeitsperiode, über die wir schon im letzten astronomischen Kalender berich- Veränderliche Sterne Die Tabelle enthält Angaben über veränderliche Sterne betreffende Ereignisse in den Monaten Juli und August. Datum 17.07. 23:45 25.07. 00:30 26.07. 20:30 27.07. 01:15 Ereignis Min Max Max Min Stern TV Cas (Bedeckungsver.) δ-Cephei η Aql (δ-Cephei-Stern) TV Cas (Bedeckungsver.) teten, wird noch bis zum 25. August beibehalten werden. Datum 01.07. 15.07. 01.08. 15.08. 01.09. Aufg. 18:33 17:37 16:29 15:34 14:28 Unterg. 04:47 03:51 02:43 01:47 00:39 Elong. +152,◦1 +139,◦3 +123,◦3 +110,◦0 + 93,◦9 Erdabst. 29,50 29,63 29,84 30,05 30,33 Tabelle 9: Astronomische Daten Pluto Datum 03.08. 00:45 05.08. 22:50 15.08. 23:45 20.08. 20:30 26.08. 00:30 Ereignis Max Min Min Max Min Stern η Aql (δ-Cephei-Stern) β Per (Bedeckungsver.) TV Cas (Bedeckungsver.) δ-Cephei β Per (Bedeckungsver.) Tabelle 10: Veränderliche Sterne Sternbedeckungen durch den Mond In Tabelle 11 sind wieder alle in Darmstadt beobachtbaren Sternbedeckungen durch den Mond für die Monate Juli und August zusammengefaßt. Besonders betont werden sollte hier das Ereignis vom 19. Juli: Der Mond hat eine Phase von gerade einmal 4 Prozent, der bedeckte Stern eine Magnitude von 3,m28. Die Sonne befindet sich allerdings zu diesem Zeitpunkt nur noch −5◦ 47’ unter dem Horizont. (E Bedeckungsbeginn, A Bedeckungsende) Zeitpunkt 12.07. 03:06:12A 13.07. 01:45:07A 17.07. 03:40:45A 19.07. 04:57:19A 26.07. 23:45:16E 07.08. 05:11:23A 26.08. 20:58:20E 30.08. 21:51:04E Noch im letzten astronomiMeteorströme schen Kalender konnte man sich darüber beklagen, nur wenig Meteorströme nennen zu können; in diesem Heft ist genau das Gegenteil der Fall. Aus diesem Grund führen wir die Meteorstromdaten diesmal auch in tabellarischer Form auf. Besondere Erwähnung mögen dabei die Perseiden finden: Am 12.08. um 18:30 (einem Sonntagabend) liegt das vorhergesagte Häufigkeitsmaximum. Meteorstrom Sagittariden Pegasiden Piscis Austriniden δ Aquariden (S) α Capricorniden ι Aquariden (S) δ Aquariden (N) Perseiden κ Cygniden ι Aquariden (N) α Aurigiden bed. Stern BD−6◦ 11 20 Cet BD+16◦ 569 7 η Gem BD−5◦ 3762 BD−11◦ 6032 BD−21◦ 4449 BD−22◦ 5442 Helligk. 6,m10 4,m77 7,m10 3,m28 7,m40 6,m30 7,m10 6,m20 Phase 0, 67− 0, 58− 0, 18− 0, 04− 0, 44+ 0, 93− 0, 60+ 0, 92+ Tabelle 11: Sternbedeckungen durch den Mond Beg. 15.04. 07.07. 15.07. 12.07. 03.07. 25.07. 15.07. 17.07. 03.08. 11.08. 25.08. Ende 15.07. 13.07. 10.08. 19.08. 15.08. 25.08. 25.08. 24.08. 25.08. 31.08. 05.09. Max. 20.05. 09.07. 28.07. 28.07. 30.07. 04.08. 08.08. 12.08. 17.08. 19.08. 31.08. ZHR 5 3 5 20 4 2 4 140 3 3 10 Tabelle 12: Meteorströme 14 Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Raumfahrt Der Sternenhimmel Die Graphik zeigt den Sternenhimmel, wie wir ihn am ersten August gegen Mitternacht sehen werden. Das Band der Milchstraße, das sich quer über den Sommerhimmel zieht, fällt sofort ins Auge. Auf ihm aufgereiht finden sich die bekannten Sternbilder Perseus, Cassiopeia und Schwan, etwas daneben in Zenitnähe die Leier. Das Sommerdreieck, bestehend aus den hellen Sternen Deneb, Vega und Altair, ist gut in der Mitte des Bildes zu erkennen. Im Süden sieht man die Sternbilder Skorpion und Schütze; man sollte die Gelegenheit wahrnehmen, sich diese interessante Himmelsregion, die nur kurze Zeit beobachtbar ist, noch einmal genauer anzusehen. Auf der anderen Hälfte der Abbildung sehen wir im Osten Andromeda, Perseus, Fuhrmann und Stier aufsteigen, während im Westen der große Wagen im Absteigen begriffen ist. Wie funktioniert das? – Der Raketenantrieb von Michael Grundmann Sie kennen das doch auch: alltägliche Dinge, bei denen eigentlich niemand so recht weiß, warum sie funktionieren. Vor kurzer Zeit erreichte uns eine eMail mit der Frage, was es eigentlich mit den Raktenantrieben so auf sich hat. Warum also tonnenschwere Dinge wie das Space Shuttle oder die Ariane V überhaupt abheben können. Dazu müssen wir zunächst einmal verschiedene Dinge betrachten. Zugegeben eine etwas merkwürdige Vorstellung, aber haben Sie sich schon mal auf ein Skateboard gestellt mit einem Sandsack in den Händen? Nein? Dann hätten Sie die Wirkungsweise einer Rakete bereits praktisch nachvollziehen können — und zwar dann, wenn Sie den Sack von sich wegschleudern. In diesem Moment würde das Skateboard mit Ihnen in die zum geworfenen Sack entgegengesetzte Richtung fahren. Man nennt dieses Phänomen auch Doch warum brennen eigentlich Raktenantriebe noch in so großen Höhen — und sogar dort, wo es eigentlich keine Luft mehr gibt? Die Lösung: — Sie wissen es schon — man nimmt sich die Luft (genauer den Sauerstoff) zur Verbrennung einfach mit. Andere Antriebsarten sollen hier mal ausgelassen werden, denn der Hauptteil der Antriebstechnik von Raketen basiert auch heute noch auf dem System der Verbrennung von Wasserstoff durch Sauerstoff. Feststoffrakten seien hier an dieser Stelle Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 das Rückstoßprinzip. Oder pusten Sie mal einen Luftballon auf und lassen diesen dann unverschlossen wieder los. Raketen funktionieren exakt nach dem gleichen Prinzip. Da ist es gleichgültig, wie der Antrieb von einem Raumfahrzeug technisch genau realisiert ist, ob es sich um chemische Antriebe, Ionenantriebe oder sonstiges handelt: der physikalische Teil ist immer gleich. Man möchte einen Vortrieb erzeugen. Bei der Ariane oder dem Space Shuttle handelt es sich um chemische Antriebe, die darauf basieren, Wasserstoff und Sauerstoff miteinander reagieren zu lassen. Die Mischung dieser beiden Elemente ergibt das berühmte Knallgas, das sehr explosionsgefährlich ist und bei Zündung große Energie freisetzt. Hierdurch wird Materie davongeschleudert, was wiederum für den gewünschten Vortrieb sorgt. nicht weiter betrachtet, jedoch wird auch hier nach einem ähnlichen Prinzip verfahren und das Oxidationsmittel (der Sauerstoff) auf die Reise mitgenommen. Dadurch ist man unabhängig von dem Sauerstoffgehalt der Umgebung. Sie sehen also, manche geheimnisvollen Dinge aus dem Alltag erscheinen bei genauerem Hinsehen eigentlich recht logisch und überhaupt nicht mehr rätselhaft. 15 Kosmologie – Aktuell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neutrinos haben eine Masse! Erste Ergebnisse des Sudbury Neutrino Observatoriums von Yasmin A. Walter Nach mehr als einem Jahr des Datensammelns liegen die ersten Ergebnisse des Sudbury NeutrinoObservatoriums (SNO) vor. Diese Ergebnisse lösen ein mehr als 30-jähriges Mysterium der Neutrinoforschung. Die Daten zeigen, daß die solaren Neutrinos in der Tat eine Masse besitzen. Ein Vergleich der SNO-Daten mit den Super Kamiokande-Daten (Japan) deutet darauf hin, daß die solaren Neutrinos auf ihrem Weg aus der Sonne zu z.B. der Erde tatsächlich oszillieren“, d.h. sich von einer Art in ” eine andere Art von Neutrinos umwandeln. Die Wahrscheinlichkeit dafür, daß die solaren Neu- trinos oszillieren, liegt nach Aussage des Physikers Kevin Lesko (Berkley National Laboratory) bei über 99 Prozent. Rechnet man aus, wieviel Masse alle Sorten Neutrinos insgesamt zur Masse des Universums beitragen, erhält man einen Wert, der etwa der Masse aller leuchtenden Sterne im Universum entspricht. Das bedeutet gleichsam, daß die Neutrinos keinen Beitrag zur dunklen Energie liefern können, die das Universum dominiert. Quellen: [1] Berkley Lab Newsletter, June 18, 2001 [2] SNO Press Release, http://snohpl.lbl.gov MAP mißt das Nachglühen“ des Urknalls ”von Yasmin A. Walter Ende Juni 2001 startet die NASA die Sonde Map (Microwave Anisotropy Probe), um ein Geheimnis des Universums zu erforschen, nämlich die Frage nach dem Urknall. Die Sonde soll nach den Messungen von Boomerang und anderen Instrumenten weitere Details über den Inhalt, das Aussehen, die Geschichte und das Schicksal des Universums enthüllen. versum weitgehend aufgedeckt scheint, soll Map diese Anisotropien mit noch niemals zuvor erreichter Genauigkeit vermessen. Die Sonde startet am 30.06.2001 an Bord einer Delta II-Rakete von Cape Canaveral. Nach einem Flug von rund drei Monaten bis zu ihrem Einsatzpunkt wird Map rund 18 Monate lang eine Karte der Hintergrundstrahlung erstellen. Glaubt man der Theorie des Urknalls, so war das frühe Universum sehr heiß und dicht. Durch die Ausdehnung des Universums hat sich seine Temperatur stetig verringert und das Universum wurde schließlich durchsichtig. Die übriggebliebenen Photonen (Lichtteilchen) berichten vom sog. Nachglühen des Universums aus seiner frühen Entwicklung vor rund 10–15 Milliarden Jahren. Die von Map gewonnenen Daten sollen zum Beispiel mit einer Genauigkeit von 4 Prozent Aufschluß über die Krümmung des Universums, d.h. seine Form, geben. Diese Genauigkeit reicht eventuell nicht aus, um zu entscheiden, ob das Universum offen oder geschlossen ist, jedoch wären diese Messungen rund fünf Mal genauer als die der Vorgängersonden Boomerang und Maxima, deren Ergebnisse in den Jahren 1999 und 2000 für Aufsehen sorgten. Wenn alles wie vorgesehen funktioniert, könnte Map die Expansionsrate und das Alter des Universums bis auf 10 Prozent genau bestimmen. Bereits im Jahre 1992 entdeckte COBE (Cosmic Background Explorer) Unregelmäßigkeiten in der Temperaturverteilung des Nachglühens des Urknalls, der sog. Hintergrundstrahlung. Aus diesen Unregelmäßigkeiten, sog. Anisotropien, haben sich während der Entwicklung des Universums erste Galaxien und Galaxienhaufen gebildet. Obwohl das Rätsel der dunklen Energie“ im Uni” 16 Quellen: [1] www.astronews.de, 19.06.2001 [2] Ciel et Espace, Juin 2001 Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kosmologie Inflationstheorie, Teil II oder die Frage nach dem Ursprung der Struktur des Universums von Yasmin A. Walter Die Frage nach dem Ursprung und dem Beginn des Universums ist wahrscheinlich so alt wie die Menschheit selbst. Ganz allgemein kann man die Frage, ob das Universum einen Anfang hatte, mit ja“ be” antworten. Diesen Anfang nennt man im allgemeinen Urknall“. Genauere Überlegungen bereiten jedoch ” Schwierigkeiten, die eigentliche Ursache des Urknalls zu erklären. Die sog. Inflationstheorie versucht darzustellen, ob es möglich ist, daß das Universum einen Anfang und welcher Mechanismus die Ausdehnung des Universums in Gang gebracht hat. Beweise für die Inflation Welche Gründe gibt es dafür anzunehmen, daß unser Universum mit Inflation begann? (1) Der erste Grund ist die Tatsache, daß das Universum aus unglaublich viel Masse besteht. Es enthält rund 1090 Teilchen im sichtbaren Universum. Die Inflation kann die Existenz von 1090 Teilchen oder mehr problemlos erklären und reduziert diese Frage auf die Erklärung, weshalb es 100 oder mehr Verdopplungsprozesse der Inflation gab. [Da das Volumen proportional zum Kubus des Durchmessers ist, wächst das Volumen des Universums bei 100 Ver3 dopplungen um einen Faktor (2100 = 2300 = rund 2∗1090 .] Dabei ist die Zahl 100 für die Zahl der Verdopplungen keine besonders große Zahl und liegt im Rahmen der Parameter aus der ihr zugrunde liegenden Teilchenphysik und/oder geometrischen Faktoren; die Inflation scheint daher die richtige Theorie zu sein, um ein großes Universum zu erklären. (2) Der zweite Grund ist die Hubble-Expansion selbst, d.h. die Tatsache, daß das Universum sich nicht im Zustand gleichförmiger Expansion befindet. Eine gewöhnliche Explosion wie die von TNT oder einer Atombombe führt nicht einmal annähernd zu einer Expansion, die das Expansionsmuster des Universums widerspiegeln könnte. Jedoch erzeugt die gravitative Abstoßung der inflationären Modelle exakt die Expansion wie sie von Edwin Hubble in den Zwanziger Jahren erstmals beobachtet wurde. (3) Die Inflation ist die einzige Theorie, die wir kennen, die die Homogenität und Isotropie des Universums, d.h. die Gleichmäßigkeit des Weltalls, erklären kann. Diese Gleichmäßigkeit kann am besten durch die kosmische Hintergrundstrahlung dargestellt werden, die wir sozusagen als Nachglühen“ ” Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 des Universums wahrnehmen. Die Intensität dieser Strahlung wird durch eine Temperatur beschrieben. Die Hintergrundstrahlung besitzt in alle Himmelsrichtungen die gleiche Temperatur, mit einer Genauigkeit von einem Hunderttausendstel Grad. In anderen Worten, die Hintergrundstrahlung ist erstaunlich glatt“. Als Analogie kann man sich ei” ne Murmel vorstellen, deren Oberfläche so glatt ist, daß ihr Durchmesser an allen Stellen bis auf ein Hunderttausendstel gleich ist. Im sichtbaren Licht entspräche diese Genauigkeit einem Viertel der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes, dies ist so genau wie die besten optischen Linsen, die man heute herstellen kann. In der Standard-Urknalltheorie existiert keine Erklärung für diese Gleichmäßigkeit des Universums. Man kann sogar zeigen, daß innerhalb der Standard-Urknalltheorie keine Erklärung für diese Gleichmäßigkeit des Universums zu finden ist. Wie kann man das verstehen? — Während der ersten rund 300.000 Jahre der Geschichte des Universums war das Universum heiß genug, daß sich ihre Materie im Zustand eines Plasmas befand. In einem Plasma sind Elektronen und Atomkerne getrennt. Ein derartiges Plasma ist für Photonen (Lichtteilchen) undurchsichtig, denn diese werden ständig durch die Wechselwirkung mit den freien Elektronen gestreut. Obwohl sich die Photonen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, verändern sie ihre Bewegungsrichtung so rasch, daß sie sich effektiv nicht bewegen. Während der ersten 300.000 Jahres der Geschichte des Universums waren die Photonen an die Materie gebunden und konnten nicht entfliehen. Nach diesen rund 300.000 Jahren kühlte sich das Universum so weit ab, daß das Plasma neutral wurde. Elektronen wurden an die Atomkerne gebunden und bildeten neutrales Gas aus Wasserstoff und Helium. Dieses Gas ist für Photonen durchsichtig. 17 Kosmologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Seit diesem Zeitpunkt können sich Photonen frei im Universum bewegen. So wie ich ein Bild der Photonen, die von Ihnen, dem Leser, stammen, sehen könnte, wenn Sie jetzt direkt vor mir stünden, kann man die Hintergrundstrahlung beobachten. Jedoch sehen wir dann ein Bild des Universums wie es rund 300.000 Jahre in der Geschichte des Universums entsprach. Die Gleichmäßigkeit dieser Strahlung bedeutet, daß die Temperatur zu diesem Zeitpunkt im gesamten damaligen Universum gleich gewesen sein muß. Wenn wir darüber nachdenken, wie die Temperatur zu einem derartig frühen Zeitpunkt im Universum gleich geworden sein könnte, können wir uns vorstellen, daß das Universum zu dieser Zeit von kleinen purpurfarbenen Gestalten angefüllt gewesen sein könnte. Deren einzige Aufgabe soll es gewesen sein, die Temperatur des Universums so gleichmäßig wie möglich zu machen. Wir können uns vorstellen, daß jede der kleinen purpurfarbenen Gestalten mit einem kleinen Kühlschrank ausgestattet gewesen war sowie einem Mobiltelefon, um mit den anderen kleinen purpurfarbenen Gestalten zu kommunizieren. Jedoch muß die Kommunikation untereinander — jedenfalls für uns — ein unüberwindliches Problem gewesen sein. Eine einfache Rechnung zeigt, daß die kleinen purpurfarbenen Gestalten mit mehr als hundertfacher Lichtgeschwindigkeit kommuniziert haben müssen, um das Universum so gleichmäßig zu machen wie wir es beobachten. Jedoch erlaubt kein Prozeß Geschwindigkeiten schneller als die des Lichtes. Daher können selbst kleine purpurfarbene Gestalten, ausgestattet mit Kühlschränken und Mobiltelefonen, nicht erklären, weshalb die Hintergrundstrahlung so gleichmäßig ist. In der Standard-Urknalltheorie müßte man daher annehmen, daß das Universum eben bereits so gleichmäßig begann wie es heute ist. Die ursprüngliche Gleichmäßigkeit des Universums bliebe so erhalten. Diese Idee sorgt zwar für eine Gewöhnung an die Gleichmäßigkeit der Hintergrundstrahlung, jedoch nicht für ihre Erklärung. Die Inflation umgeht dieses Problem in einer einfachen Weise. In inflationären Theorien entwickelt sich das Universum aus einem sehr kleinen ursprünglichen Gebiet. Währendem dieses Gebiet sehr klein ist, hatte es doch ausreichend Zeit, so gleichmäßig zu werden wie der Prozeß, der ein Stück Pizza auf dem Tisch auf Raumtemperatur 18 abkühlen läßt: Die Dinge besitzen die Tendenz, eine gleichmäßige Temperatur anzunehmen. Ist diese Gleichmäßigkeit erst einmal für das kleine Raumgebiet erreicht, kann die Inflation stattfinden und das kleine Gebiet auf das (heute beobachtbare) Universum vergrößern. Daher ist die Inflation eine sehr natürliche Erklärung für die Gleichmäßigkeit des Universums. (4) Der vierte Grund ist das Flachheitsproblem. Dieses Problem hängt mit dem Wert der Massedichte des Universums, der sog. kritischen Dichte, zusammen. Die kritische Dichte ist die Dichte, die das Universum haben muß, wenn es räumlich (geometrisch) flach ist. Um dies zu verstehen, muß man sich klarmachen, daß im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie der Begriff Geometrie des Raumes durch die Materie, die der Raum enthält, bestimmt wird. Ist die Materiedichte des Universums hoch, krümmt sich der Raum zurück in sich selbst und bildet ein geschlossenes Universum, das dreidimensionale Analogon einer zweidimensionalen Kugeloberfläche. Die Winkelsumme im Dreieck wäre höher als 180 Grad und Parallelen würden sich schneiden. Wäre die Materiedichte des Universums sehr niedrig, würde sich der Raum in die entgegengesetzte Richtung krümmen und ein offenes Universum bilden. Die Winkelsumme im Dreieck wäre geringer als 180 Grad und Parallelen würden sich voneinander entfernen. Jedoch mit der richtigen Massedichte wäre die räumliche Geometrie exakt so wie die Euklidische Geometrie, so wie die Geometrie, die wir alle in der Schule gelernt haben. Die Winkelsumme in einem Dreieck wäre 180 Grad und Parallelen schneiden sich niemals. Die diese drei Fälle unterscheidende Dichte ist die kritische Dichte. Die Kosmologen benutzen den griechischen Buchstaben Ω, um das Verhältnis der mittleren Massedichte des Universums relativ zur kritischen Massedichte auszudrücken: Ω = aktuelle Massedichte / kritische Massedichte Gegenwärtig gibt es Anzeichen dafür, daß der Wert von Ω gleich Eins ist — innerhalb einer Unsicherheit von 10%. Ansonsten ist es möglich, daß Ω einen Wert zwischen 0,1 und 2 besitzt. Vielleicht nehmen Sie an, daß man alleine aus dieser Formel und den für Ω möglichen Werten nicht viel anfangen kann. Sieht man sich die Gleichungen für die Entwicklung des Universums an, so erweist sich Ω=1 als ein instabiler Gleichgewichts- Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kosmologie punkt, wie ein Bleistift, der auf seiner Spitze balanciert. Startet die Position des Bleistifts vertikal und stationär (unbewegt), so beinhalten die Newtonschen Gesetze, daß der Bleistift für den Rest seines Daseins in einer vertikaler Position verbleiben wird. Befindet sich der Bleistift jedoch nicht exakt in einer vertikalen Position, so beginnt er rasch, in die Richtung zu fallen, in die er sich lehnt. Analog bleibt der Wert von Ω immer gleich Eins, wenn er zu Beginn gleich Eins war. Jedoch bewirkt jegliche Abweichung von dem Wert Eins ein enormes Anwachsen dieser Abweichung, wenn sich das Universum entwickelt. Befindet sich der Wert von Ω heutzutage in der Nähe des Wertes Eins, so muß Ω ursprünglich mit einem Wert nahe Eins begonnen haben. Wenn man bis zu einem Zeitpunkt von einer Sekunde nach dem Urknall extrapoliert, so muß Ω bis auf 15 Dezimalstellen gleich Eins gewesen sein. Der Zeitpunkt von einer Sekunde nach dem Urknall erscheint Ihnen vielleicht extrem früh, um ein 11– 16 Milliarden Jahre altes Universum zu diskutieren, jedoch beginnen die Kernfusionsprozesse für die Entstehung der leichten Elemente bereits eine Sekunde nach dem Urknall. Allerdings versuchen die Teilchenphysiker, die Geschichte des Universums sogar bis zur Planckzeit, rund 10−43 Sekunden, zurückzuverfolgen. Dies ist die Ära, wenn Quantengravitationseffekte wichtig werden. Da unser Verständnis der Quantengravitation (Effekte von Gravitation und Quantentheorie) noch immer sehr gering ist, macht man im allgemeinen keinen Versuch, die Geschichte des Universums zu noch früheren Zeitpunkten zu erkunden. Machen wir jedoch den Versuch, den Wert von Ω bis zur Planckzeit zurückzuverfolgen (ohne die Inflation zu berücksichtigen), findet man, daß er bis auf 58 Dezimalstellen gleich Eins gewesen sein muß. Ohne Inflation ergibt sich keine Erklärung für den Anfangswert von Ω. Die Urknalltheorie ist für jeden Wert von Ω selbstkonsistent, daher gibt es a priori keinen Grund, einen Wert gegenüber einem anderen zu bevorzugen. Soll jedoch die Theorie mit der Beobachtung übereinstimmen, muß man sich auf einen Anfangswert von Ω einigen, der sehr nahe bei Eins liegt. Mit Inflation verläuft die Entwicklung von Ω während der kurzen inflationären Phase vollständig anders. Anstelle sich von dem Wert Eins zu entfernen, wird Ω während der Inflation immer mehr zum Wert Eins gesteuert. Mit der Inflation kann man annehmen, daß Ω ursprünglich mit dem Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 Wert 1 oder 2 oder 10 oder 10−6 begann, völlig egal; solange es ausreichend Inflation gab, wird Ω gegen den Wert Eins gesteuert und zwar mit der notwendigen Genauigkeit, um die Beobachtungen zu erklären. (5) Der fünfte Grund, um an die Inflationstheorie zu glauben, ist die Abwesenheit von magnetischen Monopolen. Vereinigte Teilchentheorien, die alle bekannten Teilchenwechselwirkungen miteinander vereinigen (außer der Gravitation), sagen vorher, daß es stabile Teilchen geben sollte, die eine magnetische Nettoladung besitzen. Das bedeutet, diese Teilchen sollen einen Nettonordpol oder einen Nettosüdpol besitzen; diese Eigenschaft unterscheidet sich grundlegend von einem gewöhnlichen Stabmagneten, der stets sowohl einen Nordpol als auch einen Südpol aufweist. Diese magnetischen Monopole sollen sehr schwere Teilchen sein, die rund 1016 mal schwerer sind als ein Proton. In der traditionellen Urknalltheorie (ohne Inflation) würden diese Teilchen in großer Zahl in frühen Universum erzeugt. Nimmt man eine konventionelle Kosmologie unter Berücksichtigung von typischen Vereinigten Theorien an, so sollte die Massedichte der magnetischen Monopole alle anderen Massedichten um einen Faktor von rund 1012 übertreffen. Jedoch wurde noch niemals ein magnetischer Monopol beobachtet. Die Inflation liefert eine einfache Erklärung für das Schicksal der Monopole: in Inflationsmodellen kann man ihre Zahl leicht auf eine vernachlässigbare Dichte reduzieren. Findet die Inflation während oder nach der Ära der Monopolerzeugung statt, so kann die Dichte der Monopole durch die enorme Expansion des Universums durch die Inflation bis auf Null reduziert werden. (6) Der sechste und letzte Grund für eine Phase der Inflation im frühen Universum ist die Vorhersage der Theorie über die detaillierte Struktur der kosmischen Hintergrundstrahlung. Das bedeutet, die Inflation macht sehr bestimmte Vorhersagen nicht nur über die Abweichungen der Hintergrundstrahlung von der Gleichmäßigkeit durch Quantenunsicherheiten. Die Größe der Abweichungen hängt von Deteils der zugrunde liegenden Teilchenphysik ab; daher wird die Inflation nicht in der Lage sein, die Größe der Abweichungen exakt vorherzusagen, ehe wir wirklich dieTeilchenphysik von sehr hohen 19 Kosmologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energien verstehen. Ewige Inflation: Der Mechanismus Die Standard-Urknalltheorie scheint relativ sicher zu sein. Inflation scheint die plausibelste Theorie zu sein, wie der Urknall begonnen haben könnte, jedoch ist diese Theorie nicht so stark etabliert wie der Urknall selbst. Die Inflationstheorie ist vage. Sie ist eigentlich nicht wirklich eine Theorie, sondern vielmehr eine Klasse von Theorien; daher existiert eine gewisse Flexibilität in der Beschreibung ihrer Vorhersagen. Ewige Inflation scheint sogar eine nahezu unausweichliche Konsequenz der Inflation zu sein. Dabei bedeutet ewige Inflation“, daß die In” flation beginnt, jedoch niemals endet. Die Bezeichnung zukünftig ewig“ wäre vielleicht zutreffender, ” da sich ewig“ nur auf die Zukunft, nicht aber auf ” die Vergangenheit bezieht. Der Mechanismus, der zur ewigen Inflation führt, ist relativ einfach zu verstehen. Inflation endet, wenn das abstoßend wirkende Material instabil wird und wie ein radioaktives Element zerfällt. Analog dem radioaktiven Zerfall ist der Zerfall des abstoßend wirkenden Materials im allgemeinen ebenfalls exponentiell: während der halben Lebenszeit des Materials zerfällt die im Mittel die Hälfte des Materials (Halbwertszeit). Jedoch ist das Verhalten des Materials in einer Hinsicht anders als der allgemein bekannte radioaktive Zerfall: denn das abstoßend wirkende Material expandiert während seines Zerfalls zugleich exponentiell. In den meisten Inflationsmodellen verläuft die Expansion viel schneller als der Zerfall. Anders ausgedrückt: die Verdopplungszeit für die Inflation ist viel kürzer als die Halbwertszeit des Zerfalls. Während man darauf warten würde, wie eine Halbwertszeit für den Zerfall des abstoßend wirkenden Materials verläuft und das Material in gewöhnliche Materie zerfällt, wäre der Rest des Materials bereits zahlreichen Verdopplungen des Durchmessers der Raumzeit unterlegen und wäre daher in einem wesentlich größeren Raumzeitgebiet angesammelt als ursprünglich vor dem Zerfall. Trotz der Ausdehnung zerfällt das Material weiterhin innerhalb jeweils einer Halbwertszeit, jedoch vergrößert sich das Volumen, in dem es sich befindet. Das Volumen fährt unaufhörlich damit fort, sich weiter und weiter zu vergrößern, ohne Ende. In der Zwischenzeit zerfällt das Material und erzeugt eine niemals endende Kette von nachfolgenden Miniuniversen (pocket universes). Das neue 20 Miniuniversum wird mithilfe der durch den Zerfall freigesetzten Energie erzeugt. Das neue Miniuniversum wiederum wird sich inflationär ausdehnen und dadurch sehr groß werden und daher für seine Bewohner wie ein vollständiges Universum erscheinen. Die Bezeichnung Miniuniversum ist jedoch angebracht, da es durch den obigen Prozeß nicht nur ein Miniuniversum, sondern eine unendliche Zahl von ihnen gibt. Der Prozeß der Erzeugung von Miniuniversen und abstoßend wirkendem Materiel, die neue Miniuniversen erzeugen, läuft unendlich weiter. Großskalig gesehen besitzt das Universum auf diesem Wege eine fraktale Struktur. Das bedeutet, ewige Inflation führt zu einer fraktalen Struktur des Universums; hat die Inflation erst einmal begonnen, so werden eine unendliche Zahl von Miniuniversen erzeugt. Ewige Inflation: Schlußfolgerungen Im Gegensatz zu unserem eigenen Universum sind die vielen Miniuniversen nicht beobachtbar. Man könnte daher fragen, ob es überhaupt einen physikalischen Sinn hat, sich über ihre Existenz zu unterhalten. Nun, ihre Entstehung und Existenz ist im Rahmen der Inflationstheorie, einer Theorie, die wir bereits beweisen können, eine logische Konsequenz. Die Validität der Inflationstheorie beruht auf dem Beweis, den wir aktuell beobachten, und von der Richtigkeit dieser Beobachtungen sind wir überzeugt. Daher sollte man auch die Schlußfolgerungen aus der Theorie anerkennen, auch wenn diese Aussagen enthalten, die nicht direkt bewiesen werden können. Akzeptiert man die Existenz von Miniuniversen, so kann man dennoch deren Relevanz für die Wissenschaft anzweifeln. Jedoch hat ihre Existenz unausweichliche Konsequenzen für die Art und Weise, wie wir neue Theorien konstruieren und Folgerungen aus diesen ziehen, selbst wenn sie unbeobachtbar sind. Eine wichtige Frage, für die die ewige Inflation relevant ist, ist die Frage des wirklichen Beginns des Universums — was wir daraus lernen können und wie wir es lernen können. Wenn sich die ewige Inflation als wahre Beschreibung des Universums herausstellen sollte, dann werden wahrscheinlich sämtliche Hypothesen über den Beginn des Universums unabhängig von jeglichen beobachtbaren Konsequenzen sein. Da unser Miniuniversum irgendwo in dem unendlichen Verzweigungsast der Univer- Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kosmologie sen liegt, die durch die ewige Inflation erzeugt wurden, werden wir uns mit unserem Universum sehr schnell sehr weit vom Beginn des Universum entfernt wiederfinden. Das Netzwerk der unendlichen Inflation wird dann in einem statischen“ Zustand ” sein, in dem es sich nicht mehr daran erinnert, wie es eigentlich begann; daher werden die statistischen Vorhersagen für unser Universum durch die Eigenschaften dieses statischen“ Zustandes bestimmt ” sein, unabhängig von den Hypothesen über den wirklichen Beginn des Universums. Wahrscheinlich bleiben Theorien über den wirklichen Beginn des Universums aus intellektueller Sicht weiterhin interessant, und mit einem verbesserten Verständnis der grundlegenden physikalischen Gesetze, treten diese Theorien vielleicht sogar in einen Wettbewerb untereinander. Jedoch wird wahrscheinlich eine Schlußfolgerung einer solchen Theorie im Detail von der ewigen Entwicklung des Universums einfach verwaschen“ werden. Daher wird es nie” mals möglich sein, Eigenschaften des wirklichen Beginns des Universums mit irgendeiner Beobachtung zu vergleichen, die wir im heutigen Universum machen. Unglücklicherweise tauchen bei der Behandlung ewiger Inflation einige Probleme auf: So führt die Entwicklung von Universen mit ewiger Inflation zu einer Physik, die wir gegenwärtig nicht verstehen. Insbesondere scheinen die Quantenfluktuationen dazu zu führen, daß das abstoßend wirkende Material immer höhere Energiedichten besitzt. Bei hohen Energiedichten werden die Effekte der Quantengravitation zunehmend wichtiger. Jedoch besitzen wir gegenwärtig ein lediglich unvollständiges Verständnis der Quantengravitation. Selbst wenn wir annehmen, daß wir eine Theorie zur Beschreibung der Miniuniversen besitzten, wissen wir nicht, wie wir die Eigenschaften des entstehenden unendlichen Netzwerkes von Miniuniversen definieren sollen. Eine zweite Konsequenz der ewigen Inflation ist, daß die Wahrscheinlichkeit des Beginns der ewigen Inflation vollkommen irrelevant wird, d.h die Frage wie wahrscheinlich es ist, daß sich eine ursprünglichen Menge von abstoßend wirkendem Materials bildet, wird irrelevant. Inflation muß nur einmal beginnen. Wenn es möglich ist, daß sich abstoßend wirkendes Material bildet — wenn die Wahrscheinlichkeit dafür nicht Null ist —, dann wird es irgendwann geschehen. Wenn es geschieht, dann wird eine Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 unendliche Anzahl von Universen erzeugt. Die dritte Konsequenz der ewigen Inflation ist, daß sie mit keiner anderen Theorie, die nicht ewig andauert, verglichen werden kann. Man kann diese Argumentation mit folgendem Analogon vergleichen: Nehmen wir an, Sie gehen in den Wald und finden dort eine sehr seltene Art eines Hasen, der niemals zuvor beobachtet wurde. Sie können dann entweder annehmen, daß dieser seltene Hase durch einen einzigartigen kosmischen Prozeß erzeugt wurde, bei dem eine unwahrscheinliche Kollision einer großen Zahl von Molekülen stattfand (und so den Hasen erzeugt haben), oder Sie können annehmen, daß der Hase das Resultat eines gewöhnlichen Prozesses von Hasenreproduktion — durch welchen Prozeß auch immer — ist, auch wenn es keine sichtbaren Kandidaten für die Haseneltern gibt. Wahrscheinlich werden wir alle die zweite Möglichkeit in Betracht ziehen, wenn wir jemals in eine derartige oder ähnliche Lage kommen. Die zweite Möglichkeit ist wesentlich plausibler als die erste. Wenn wir erst davon überzeugt sind, daß sich Universen ewig reproduzieren, dann wird die Situation sehr ähnlich der des seltenen Hasen, und man kann die gleiche Logik anwenden. Daher erscheint es mehr als plausibel, daß unser Universum das Ergebnis einer Reproduktion von Universen ist als daß es durch ein einzigartiges kosmisches Ereignis erzeugt wurde. Hatte das Universum einen Anfang? Hatte das Universum einen Anfang oder nicht? Die Bezeichnung ewige Inflation“ sollte eigentlich ge” nauer als ewige Inflation in der Zukunft“ bezeich” net werden. Das bisher Gesagte beinhaltet, daß wenn die Inflation erst einmal begonnen hat, sie in der Zukunft unendlich andauert. Dabei ist es mehr als schwierig zu bestimmen, was über die Vergangenheit des Universums gesagt werden kann. Innerhalb der expliziten Konstruktion von Modellen mit ewiger Inflation ist die Antwort klar. Derartige Modelle beginnen mit einem Zustand, in dem es keine Miniuniversen gibt, sondern in dem pures abstoßend wirkendes Material den Raum erfüllt. In diesem Sinne existiert ein Anfang der Modelle. Im Jahre 1993 zeigten Borde und Vilenkin, daß unter plaubsiblen Annahmen jedes Universum mit ewiger Inflation mit einer ursprünglichen Singularität beginnen und daher einen Anfang besitzen 21 Buchbesprechungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . muß. Jedoch bemerkten sie im Jahre 1997, daß eine ihrer Annahmen für derartige Modelle zwar im Rahmen der klassischen Physik gilt, jedoch bei Existenz von Quantenfluktuationen, die in Modellen mit ewiger Inflation wesentlich sein können, verletzt wird. In diesem Rahmen konnten zwar Modelle ohne einen Beginn theoretisch konstruiert werden, jedoch führte dies in der Praxis zu keinem Erfolg. Gegenwärtig sind wir weit davon entfernt zu sagen, daß es eine offene Frage ist, ob Theorie existieren, in denen Universen mit ewiger Inflation keinen Anfang haben. Wahrscheinlich scheint es so zu sein, daß Modelle mit ewiger Inflation einen Anfang besitzen müssen. Diese Aussagen kann man begründen: So hart wie die Physiker daran arbeiten, alternative Modelle zu konstruieren, die ewige Stoyan, Ronald C.: Deep Sky Reiseführer — Nebel, Sternhaufen und Galaxien mit eigenen Augen entdecken. Erlangen, Oculum-Verlag, 2000, 416 Seiten, 16 Farbtafeln, 303 Abbildungen, 93 Karten, 16 Grafiken, Hardcover, 59,80 DM, ISBN 3-9807540-0-6 Die Zielsetzung dieses Buches geht bereits aus Titel und Untertitel eindeutig hervor: es ist eine Beschreibung der interessantesten visuell zu beobachtenden Deep-Sky-Objekte. Der Leser wird zu eigenen Beobachtungen angeregt, zum Erleben der Objekte mit dem eigenen Auge ohne die Hilfe von herkömmlichen oder digitalen Kameras. Deshalb ist dieses Buch auch besonders für den Einsteiger geeignet, der sich lohnende Objekte heraussuchen und wissen möchte, was ihn erwartet und was er mit den zur Verfügung stehenden Mitteln erkennen kann. Der Deep Sky Reiseführer ist eine Motivationshilfe in bedeckten und praktischer Ratgeber in klaren Nächten und zeigt dabei die Faszination des Erlebens des nächtlichen Sternenhimmels. Im Vordergrund des Inhaltes steht nicht die zur Beobachtung notwendige Technik, sondern der Inhalt der Beobachtung: Sternhaufen, Nebel, Galaxien und interessante Sterne. Grundsätzlich wird nur an der Stelle auf die technische Ausstattung des Beobachters eingegangen, wo hervorgehoben wird, ob ein beschriebenes Objekt mit dem Teleskop, einem Feldstecher oder dem bloßen Auge beobachtbar ist. 22 Inflation besitzen, hat sich bisher immer gezeigt, daß diese Modelle einen Anfang besitzen. Die Modelle sind zwar in der Zukunft ewig, nicht jedoch in der Vergangenheit. Wahrscheinlich hat unser Universum einen Anfang, jedoch würde wahrscheinlich kein Wissenschaftler wirklich wetten wollen, daß es so ist . . . Quellen: [1] Vortrag Ein Boomerang kehrt zurück – Neues ” über das frühe Universum“, 10.03.2001, Yasmin A. Walter [2] Weinberg, S., Die ersten drei Minuten [3] Guth, A.H., Phys. Rev. D 23, 347 (1981) [4] Guth, A.H., MIT-CTP-3007, astro-ph/0101507, January 29, 2001, Proceedings of The New York Academy Science Press, 2001 Das Buch gliedert sich in vier Teile. Im ersten Teil werden die Grundlagen und die wichtigsten Techniken der Beobachtung erläutert. Dazu gehören Informationen von echtem praktischem Nutzwert, die in vielen anderen Büchern zu kurz kommen, wie Tabellen zur Maximalvergrößerung, sinnvolle Okularsätze für kleine Teleskope und deren Leistungsvermögen, Auswahl des Beobachtungsstandortes, Starhopping, indirektes Sehen und die Verwendung von Filtern. Der zweite Teil beschreibt die physikalische Natur der einzelnen Typen von Deep-SkyObjekten. Bereits hier finden sich für die einzelnen Objektklassen Tabellen besonders lohnender Mitglieder, z.B. Galaxiengruppen für mittlere Fernrohre und Sternhaufen mit markanten farbigen Mitgliedern. Der dritte Teil ist der Hauptteil des Buches, hier werden 300 der schönsten Objekte des Nord- und Südhimmels einzeln beschrieben. Dabei geht es vor allem um den visuellen Eindruck mit Feldstecher und Teleskop. Die Auswahl geht über die bekannten Messier-Objekte hinaus und liefert viele lohnenswerte Anregungen für eigene Beobachtungen sowie herausragende Eigenschaften der beschriebenen Objekte. Der vierte Teil, ein Objektindex, der nach Katalognummer oder Eigennamen sortiert ist, ergänzt die Beschreibungen und ermöglicht es, zu jedem Namen oder jeder Nummer eines Objektes schnell die zugehörige Beschreibung zu finden. Andreas Domenico Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Buchbesprechungen Sterne und Weltraum Spezial 6 Gravitation“, ” 05.2001, Verlag Sterne und Weltraum, Hüthig GmbH & Co. KG, Heidelberg, DM 16,80, ISBN 3-87983-979-X Mit Gravitation“ hat Sterne und Weltraum“ das ” ” sechste Spezial vorgelegt. Und ein sehr interessantes dazu. Letztenendes ist die Gravitation die bestimmende Kraft im Universum. Sie hält die Planeten auf ihren Bahnen, bestimmt die Struktur des Universum und seine Zukunft. So lernt der Leser, daß die Planeten nicht von der Gravitation auf eine Bahn gezwungen werden, sondern aus ihrer Sicht immer geradeaus fliegen. Dabei folgen sie allerdings einer Verzerrung des Raum-Zeit-Kontinuums, die für uns die Planentenbahn wie eine Ellipse aussehen läßt. Durch Massen (Planeten, Sterne, Galaxien) wird das RaumZeit-Kontinuum verzerrt, ein Effekt, der sich dann auch wieder auf Massen auswirkt. Um dies nachvollziehen zu können, werden die Unterschiede der Gravitationstheorie Newtons und der allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins dargelegt. Das hört sich jetzt alles kompliziert an, wird aber gut und einfach erklärt. Jedoch: Zum einen hätte ich mir an einigen Stellen etwas detailliertere Erklärungen gewünscht, zum anderen finden sich gleich zu Beginn des Heftes vier Artikel über Gravitationswellen. Deren Inhalt wiederholt sich teilweise — insbesondere taucht der Doppelquasar PSR1913+16 derart oft auf, daß er einem schon fast auf die Nerven geht. OK, an diesem Objekt wurden Gravitationswellen zum ersten mal indirekt nachgewiesen, das weiß der Leser aber auch nach dem ersten Artikel. Das Sonderheft enthält sehr interessante Artikel z.B. über den Mechanismus, der einen Stern bei einer Supernova zerreißt, über kollidierende schwarze Löcher, Gravitationslinsen, die Strukturbildung im Universum, Dunkle Materie und überlichtschnelle Raumschiffantriebe (Warp-Drive). Ein Artikel über Elementarteilchen und kosmische Strings ist ebenfalls im Heft enthalten, gerade hier habe ich tiefergehende Informationen vermißt. Insgesamt ein sehr gutes Sonderheft, das äußerst lesenswert ist! Der Leser bekommt einen faszinierenden Einblick in Wirkungsweise der Gravitation. Darüber hinaus — und das finde ich noch spannender — wird gezeigt, daß Raum und Zeit nicht so unabhängig und linear sind, wie wir das aus unserem täglichen Leben ableiten. Bernd Scharbert Überregionale Astronomische Veranstaltungen von Yasmin A. Walter Datum 11.–18.08.2001 Veranstaltung/Kontaktadresse 6. Internationale Astronomiewoche Arosa Informationen: www.astro.arosa.ch Volkssternwarte Schanfigg Arosa Ort Arosa/Schweiz 17.–19.08.2001 Starparty auf dem Gurnigel Informationen: www.starparty.ch Gurnigelpass, Berner Alpen 02.09.2001 Tag der offenen Tür der Walter Hohmann-Sternwarte Informationen: www.walter-hohmann-sternwarte.de Essen Die nächsten Vorträge in der Sternwarte Darmstadt Datum Samstag, 15.09.2001, 20:00 Uhr Samstag, 27.10.2001, 20:00 Uhr Samstag, 24.11.2001, 20:00 Uhr Thema Unsere kosmische Nachbarschaft (Bernd Scharbert) Supernovae und Schwarze Löcher (Yasmin A. Walter ) Wie funktioniert Raumfahrt? (Bernd Scharbert) Mitteilungen Volkssternwarte Darmstadt Nr. 4/2001 23 Volkssternwarte Darmstadt e.V., Am Blauen Stein 4, 64295 Darmstadt POSTVERTRIEBSSTÜCK . . . . . . . .Veranstaltungen und Termine. . . . . . . .Juli / August 2001. . . . . . . . donnerstags ab 19:30 Leseabend und Übungen an den Fernrohren sonntags ab 10:00 Sonnenbeobachtung mit Gesprächen über astronomische Themen Freitag, 06. 07. 21:00 Astro-Fotografie Donnerstag, 19. 07. 20:30 Redaktionssitzung Freitag, 20. 07. 21:00 Astro-Fotografie Donnerstag, 26. 07. 20:30 Vorstandssitzung ab Montag, bis Freitag, 30. 07. 03. 08. 10:00 Astro Jugendwoche 2001 Samstag, 04. 08. Freitag, 10. 08. Sonntag, 12. 08. Freitag, 17. 08. 21:00 Astro-Fotografie Donnerstag, 23. 08. 20:30 Vorstandssitzung Freitag, 24. 08. 19:00 Astro-Jugend Planetariumsfahrt zur Astro Jugendwoche 19:00 Astro-Jugend Redaktionsschluss Mitteilungen 5/2001 Sommerpause: Im Juli und August finden keine Öffentlichen Vorträge auf der Sternwarte statt. Die Termine der nächsten Vorträge finden Sie — zusammen mit weiteren, überregionalen Veranstaltungshinweisen — auf Seite 23 in diesem Heft. Unsere Termine im Internet: www.vsda.de Volkssternwarte Darmstadt e.V. Observatorium Ludwigshöhe: Geschäftsstelle: Auf der Ludwigshöhe 196 Am Blauen Stein 4 Telefon: (06151) 51482 64295 Darmstadt email: [email protected] Telefon: (06151) 130900 http://www.vsda.de Telefax: (06151) 130901