2020
September
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Warum sich Jupiters Stürme so seltsam verhalten

Am Südpol des Jupiter ist ein eindrucksvoller Anblick zu finden – selbst für einen mit farbigen Bändern bedeckten Gasriesen, der einen roten Fleck trägt, der größer ist als die Erde. In der Nähe seines Südpols hat sich eine Ansammlung wirbelnder Stürme gebildet, die in einem geometrischen Muster angeordnet sind. Seit sie erstmals 2019 von der NASA-Raumsonde Juno gesichtet wurden, haben die Stürme den Wissenschaftlern Rätsel aufgegeben. Grundsätzlich ähneln sie Hurricans auf der Erde. Allerdings sammeln sich Stürme auf unserem Planeten nicht an den Polen und wirbeln dort als Fünf- oder Sechseck umeinander.

Jetzt hat ein Forschungsteam im Labor von Andy Ingersoll, Caltech-Professor für Planetenforschung, herausgefunden, warum sich Jupiters Stürme so seltsam verhalten. Dazu benutzten sie Formeln, die sie aus einem Beweis ableiteten, den schon Lord Kelvin, ein britischer mathematischer Physiker und Ingenieur, vor fast 150 Jahren verfasst hat. Ingersoll, die Mitglied des Juno-Teams war, sagt, dass die Stürme des Jupiter denjenigen, die jeden Sommer und Herbst die Ostküste der Vereinigten Staaten heimsuchen, bemerkenswert ähnlich sind, nur haben sie viel größere Abmessungen.

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Schwarze Löcher verraten sich im Röntgenspektrum

Schwarze Löcher sind die Überbleibsel von Sternen mit mehr als acht Sonnenmassen. Alles spricht dafür, dass es sie gibt – Relativitätstheorie, Kosmologie und so weiter. Nur ein supermassives Schwarzes Loch – mit der Masse von mehr als 6 Milliarden Sonnenmassen – wurde bisher mit Hilfe der umgebenden Strahlung im Radiowellenlängenbereich „fotografiert“.  Aber Schwarze Löcher stellarer Größe hat noch niemand gesehen.

Deshalb freut es die Forscher, dass ein internationales Team von Astrophysikern nun ausgeprägte Signaturen des Ereignishorizonts Schwarzer Löcher gefunden hat, die sie eindeutig von Neutronensternen trennen – Objekten, die in Masse und Größe mit Schwarzen Löchern vergleichbar sind, aber keinen Ereignishorizont besitzen. Dies ist bei weitem der bisher stärkste Beweis der Existenz von Schwarzen Löchern mit stellarer Masse.

Das Team, bestehend aus Mr. Srimanta Banerjee und Professor Sudip Bhattacharyya vom Tata-Institut für Grundlagenforschung, Indien, sowie Professor Marat Gilfanov und Professor Rashid Sunyaev vom Max-Planck-Institut für Astrophysik, Deutschland, und dem Weltraumforschungsinstitut der Russischen Akademie der Wissenschaften, Russland, veröffentlicht diese Forschung in einer Arbeit, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde.

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Frisches Eis auch am Enceladus-Nordpol

Nein, auf dem Saturnmond Enceladus hat kein Eiscafé aufgemacht. Ein jetzt im Magazin Icarus veröffentlichtes Paper zeigt bloß wieder einmal, wie wertvoll die Aufnahmen der NASA-ESA-Sonde Cassini sind, die schon längst auf den Saturn gestürzt ist. Cassini lieferte nämlich auch die detailliertesten globalen Infrarotaufnahmen, die je vom Saturnmond Enceladus erstellt wurden. Kombiniert man sie mit Fotos der Cassini-Kamera, liefern sie überzeugende Beweise dafür, dass die Nordhalbkugel des Mondes mit relativ frischem Eis aus seinem Inneren bedeckt ist.

Die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler entdeckten schon 2005, dass Enceladus aus einem Ozean, der unter der eisigen Kruste liegt, enorme Geysire aus Eiskörnern und Dampf herausschießt. Die neue Spektralkarte zeigt, dass Infrarotsignale eindeutig mit dieser geologischen Aktivität korrelieren, die am Südpol leicht zu erkennen ist. Dort erfolgt in den sogenannten „Tigerstreifen“ der Ausstoß von Eis und Dampf aus dem nassen Inneren.

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Wie schmeckt der Mars?

Eine hübsche Idee hatten die Betreiber des Onlineshops Pulverreich. Dort bekommen Sie eine Mineralienmischung, deren Zusammensetzung (bis auf ein Detail) der Zusamensetzung des Marssands entspricht. „Taste Planet Mars“ besteht aus:

  • Magnesiumsulfat: Auch bekannt als Bittersalz. Anion und Kation finden sich auch in einigen Mineralwässern.
  • Magnesiumcarbonat: In Magnesium-Brausetabletten aus dem Drogeriemarkt enthalten.
  • Natriumchlorid: Findet sich als Speisesalz in jeder Küche.
  • Calciumcarbonat: In Calcium-Brausetabletten aus dem Drogeriemarkt enthalten. Eingesetzt als Säureregulator.
  • Kaliumchlorid: Wird u.a. verwendet, um Natrium in Speisesalz zu ersetzen. Eingesetzt als Geschmacksverstärker.
  • Siliziumdioxid: Verhindert als Trennmittel das Verklumpen des Pulvers. Gerade Magnesiumsulfat zieht stark Wasser an (hygroskopisch).
  • Eisenoxid: Färbt nicht nur das Pulver rot, sondern auch manche schwarze Oliven dunkel.

Eine Zutat fehlt: Perchlorat. Es kommt auf dem Mars vor, ist jedoch als Lebensmittel nicht zugelassen. Die Mischung soll Sie ja nicht vergiften.

Der Cocktail enthält Mineralwasser (oder Sekt), das Pulver und Blue-Curaçao-Sirup

Wollen Sie „Taste Planet Mars“ auch einmal kosten? Der Anbieter und ich verlosen eine Probepackung. Wer die Probepackung gewinnen will, beantworte folgende einfache Frage:

Die NASA Raumsonde Phoenix hat im Jahre 2008 etwas rotes Marsgestein in Wasser gelöst und den Gehalt an Mineralien bestimmt. Für die molare Stoffmenge an Magnesium wurden etwa 3 mmol in einem Liter Wasser gemessen. Die molare Masse von Magnesium beträgt ungefähr 24 mg/mmol. Wie viel Milligramm Magnesium finden sich in einem Liter Wasser? Tipp: Vergleiche das Ergebnis mit dem Magnesium­gehalt in Mineralwasser (siehe Flaschenetikett).
Bitte die Lösung nicht als Kommentar, sondern per E-Mail an brandon@hardsf.de
Einsendeschluss: 1. Oktober.
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Der Riese und der Zwerg

Allein die Größe ist nicht immer entscheidend. Manchmal drehen sich auch die großen Dinge um die kleinen – weil die inneren Werte zählen. Ein reales Beispiel dafür haben Astronomen mit Hilfe des TESS-Teleskops jetzt im Weltraum gefunden, etwa 80 Lichtjahre von uns entfernt.

Die in Nature veröffentlichte Entdeckung zeigt das wahrscheinliche Vorhandensein eines Planeten in Jupitergröße, der den Weißen Zwerg WD 1856+534 einmal in 34 Stunden umkreist.

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Lebenszeichen aus den Wolken der Venus?

Unser heißer Schwesterplanet Venus besitzt auf seiner Oberfläche kaum das Potenzial für Leben – dafür sind Druck und Temperatur viel zu hoch.  In „Clouds of Venus“ macht ein NASA-Team trotzdem eine interessante Entdeckung. Daran musste ich denken, als ich eine neue Pressemitteilung der Universität Cardiff las. Die Astronomin Jane Greaves und ihre Kollegen haben über mehrere Jahre lang die Atmosphäre der Venus analysiert und sind dabei auf einen interessanten Stoff gestoßen: Monophosphan (ältere, aber chemisch inkorrekte Sammelbezeichnung: Phosphin).

Auf der Erde ist Monophosphan, eine Verbindung aus Phosphor und Wasserstoff (PH3), ein Gas, das vorwiegend durch anaerobe biologische Quellen erzeugt wird. Die Bedingungen an der Oberfläche der Venus sind zwar lebensfeindlich, aber in der oberen Wolkendecke – etwa 53 bis 62 Kilometer über der Oberfläche – sind die Verhältnisse gemäßigt. Die Zusammensetzung der Wolken ist jedoch stark sauer, und unter solchen Bedingungen würde Monophosphan sehr schnell zerstört werden.

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Wie der Magellansche Strom entstand

Die Milchstraße durchquert das Universum nicht allein. Sie wird in ihrer Bahn von kleineren Galaxien begleitet. Die beiden größten sind als Kleine und Große Magellansche Wolke bekannt, die als staubige Zwillingsschlieren in der südlichen Hemisphäre sichtbar sind.

Als die Magellanschen Wolken vor Milliarden von Jahren begannen, die Milchstraße zu umkreisen (ganz sicher sind sich die Astronomen bezüglich des Zeitpunkts und der gravitativen Bindung nicht, evtl. nähern sie sich auch gerade zum ersten Mal an), wurde ein enormer Gasstrom, der als Magellanscher Strom bekannt ist, aus ihnen herausgerissen. Der Strom erstreckt sich nun über mehr als die Hälfte des Nachthimmels. Aber die Astronomen konnten sich nicht erklären, wie der Strom so massiv wurde, dass er als eine Milliarde Sonnenmassen enthält, was einem Zehntel der Masse der GMC entspricht.

Jetzt haben Astronomen der Universität von Wisconsin-Madison und ihre Kollegen entdeckt, dass ein Halo aus warmem Gas, der die Magellanschen Wolken umgibt, wahrscheinlich wie ein schützender Kokon wirkt, der die Zwerggalaxien vor dem eigenen Halo der Milchstraße abschirmt und den größten Teil der Masse des Magellanschen Stroms beisteuert. Als die kleineren Galaxien in den Einflussbereich der Milchstraße kamen, wurden Teile dieses Halos gedehnt und zerstreut, um den Magellanstrom zu bilden. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse am 9. September in der Zeitschrift Nature.

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Verzerrte Scheiben um das Dreifachsystem GW Orionis

Unser Sonnensystem ist bemerkenswert flach, da alle Planeten in der gleichen Ebene kreisen. Aber das ist nicht immer der Fall, vor allem nicht bei planetenbildenden Scheiben um Systeme aus mehreren Sternen. GW Orionis etwa, das mehr als 1300 Lichtjahre entfernt im Sternbild Orion liegt, hat drei Sterne und eine deformierte, auseinandergebrochene Scheibe, die diese Sterne umgibt.

„Unsere Bilder zeigen einen Extremfall, in dem die Scheibe überhaupt nicht flach ist, sondern sie sich verformt und einen schiefen Ring aufweist, der sich von der Scheibe gelöst hat“, sagt Stefan Kraus, Professor für Astrophysik an der Universität Exeter, der eine in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie leitete. Der schräge Ring befindet sich im inneren Teil der Scheibe in der Nähe der drei Sterne.

Die neue Untersuchung zeigt, dass dieser innere Ring 30 Erdmassen Staub enthält, die ausreichen könnten, um Planeten zu bilden. „Alle Planeten, die sich innerhalb des verkippten Rings bilden, werden den Stern auf stark schrägen Bahnen umkreisen. Wir prognostizieren, dass viele Planeten auf schrägen, weit auseinanderliegenden Bahnen in zukünftigen Beobachtungskampagnen, zum Beispiel mit dem ELT, entdeckt werden“, sagt Teammitglied Alexander Kreplin von der Universität Exeter. Da mehr als die Hälfte der Sterne am Himmel mit einem oder mehreren Begleitern geboren werden, ergibt sich daraus eine aufregende Perspektive: Es könnte eine unbekannte Population von Exoplaneten geben, die ihre Sterne auf sehr geneigten und weit entfernten Bahnen umkreisen.

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Versteckt sich die Dunkle Energie in den Leichen von Sternen?

Dass die Expansion des Universums immer schneller abläuft, gilt heute als gesichert. Schuld daran soll eine abstoßende Energieform sein, die Dunkle Energie. Doch ihre Natur bleibt ein Rätsel. Nun hat ein Forscherteam der Universität Hawai’i in Mānoa im The Astrophysical Journal eine interessante Vorhersage aufgestellt: Die dunkle Energie, die für dieses beschleunigte Wachstum verantwortlich ist, könnte aus einem riesigen Meer kompakter Objekte stammen, die in den Hohlräumen zwischen den Galaxien verteilt sind.

Schon Mitte der 1960er Jahre schlugen Physiker erstmals vor, dass beim Kollaps von Sternen keine echten Schwarzen Löcher, sondern stattdessen sogenannte „GEnerische Objekte der Dunklen Energie“ (GEODEs) entstehen sollten. Im Gegensatz zu Schwarzen Löchern vertragen sich GEODEs sehr gut mit den Einsteinschen Gleichungen, weil sie keine Singularitäten enthalten. Stattdessen umgibt eine sich drehende Schicht einen Kern aus Dunkler Energie. Von außen betrachtet erscheinen GEODEs und Schwarze Löcher sehr, sehr ähnlich. Das gilt insbesondere auch dann, wenn man die „Geräusche“ ihrer Kollisionen mit einem Gravitationswellenobservatorium misst.

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