2018
Juni
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Planetenfahndung mit dem molekularen Fingerabdruck

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Der Stern Beta Pictoris ist 63 Lichtjahre von der Erde entfernt. 1983 hat man in seinem Orbit eine Staubscheibe entdeckt, 2008 einen Exoplaneten. Der Gasriese mit dreizehnfacher Jupitermasse heißt folglich Beta pictoris b. Jetzt hat der Planet als Probelauf eines neuartigen Verfahrens der Planetenfahndung gedient. Die Technik, die das Forscherteam hier beschreibt, funktioniert so:

Dass man Planeten im Teleskop kaum direkt sehen kann, liegt normalerweise an der Helligkeit des Zentralsterns, der alles überstrahlt. Alles? Fast. Wenn man nämlich das empfangene Licht spektrografisch auf für bestimmte Molekülarten charakteristische Wellenlängen aufteilt, kann man den Stern aus der Aufnahme herausrechnen. Sterne sind so heiß, dass dort weder Wasser noch Kohlenmonoxid existieren können, also können von dort auch keine entsprechenden Frequenzen kommen.

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Leben auf fernen Monden?

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Bei der Suche nach Geschwistern der Erde ziehen Astronomen oft vor allem Gesteinsplaneten in Betracht. Aus gutem Grund: in unserem Sonnensystem befinden sich nur solche, der Erde ähnliche Planeten in der habitablen Zone. Doch in anderen Sonnensystemen muss das nicht der Fall sein. Dort könnten sich auch Gasriesen groß wie Jupiter und größer in der bewohnbaren Zone ihres Sternes befinden. Womöglich dehnt sich die habitable Zone dann sogar noch aus, weil diese Riesenplaneten die Monde in ihrem Orbit zusätzlich mit Energie versorgen.

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Die jüngsten Planeten der Milchstraße: Drillinge um Baby-Stern entdeckt

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HD 163296 ist ein nicht besonders spektakulärer Stern, der 330 Lichtjahre von der Erde entfernt im All seine Bahnen zieht. Er ist ungefähr so schwer wie zwei Sonnen und gehört zur Klasse der Herbig-Ae/Be-Sterne. Dabei handelt es sich um sehr junge Sterne (4 Millionen Jahre gibt man HD 163296), die erst noch auf dem Weg in die Hauptreihe sind. Die Wasserstofffusion in ihrem Inneren hat noch ncht gezündet. Stattdessen kommt die abgestrahlte Energie aus ihrer Kontraktion.

Ende 2016 hatte das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) rund um HD 163296 eine ausgeprägte protoplanetare Scheibe gefunden und untersucht, in der es zwei Ausdünnungen gibt. Solche Ausdünnungen können von gerade entstehenden Planeten hervorgerufen werden, die den Bereich langsam freiräumen, aber sie können auch andere Ursachen haben, die in der Dynamik solcher Scheiben liegen.

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Winzige Diamanten im Sternenstaub

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Um die Evolution des Universums zu verstehen, untersuchen Astronomen die kosmische Hintergrundstrahlung (CMB, cosmic microwave background). Sie gilt als ein Überbleibsel, ein Echo des Urknalls und liefert Antworten dazu, wie sich die grundlegenden Strukturen unseres Universums herausgebildet haben. Misst man die Strahlung jedoch, stellt man fest, dass sie heller ist als vermutet. Das liegt daran, dass es auch andere Quellen von Mikrowellenstrahlung im All gibt.

Den Anteil, der über den erwarteten Betrag hinausgeht, nennen Astronomen AME (Anomalous Microwave Emission). Man vermutete schon länger, dass sich sehr schnell drehende, winzige Staubkörner die Quelle der AME sind. Insbesondere polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs) hatte man hier im Verdacht.

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Organische Stoffe auf dem Mars – und ein jahreszeitlicher Methan-Zyklus

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Forscher schätzen, dass pro Jahr 100 bis 300 Tonnen organscher Stoffe aus dem All auf der Mars-Oberfläche landen müssten. Wenn man berücksichtigt, dass dieser Prozess seit Milliarden Jahren abläuft, müssten dort reichhaltige organische Ablagerungen zu finden sein (die wohlgemerkt abiotisch entstanden, also nichts mit organischem Leben zu tun haben). Allerdings haben die ersten Sonden, die den Marsboden mit einem Gas-Chromatographen untersucht haben, Viking-1 und Viking-2, in den von ihnen untersuchten Regolith-Proben keinerlei Spuren organischen Materials gefunden.

Das hat die Wissenschaft sehr verwundert – bis heute, denn das Fachmagazin Science veröffentlicht nun neue Daten des Curiosity-Rovers der NASA, der demnach eindeutig Spuren organischer Moleküle gefunden hat, darunter Thiophen, 2- und 3-Methylthiophen, Methanethiol und Dimethylsulfid. Dabei könnte es sich auch um Bruchteile größerer Moleküle handeln. Dass sie – anders als in den von Viking 1 und 2 untersuchten Proben –, erhalten blieben, könnte an einem ungewöhnlich hohen Schwefelanteil in den Proben liegen, der sie konserviert haben könnte.

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Schleier über Sternbildungsgebieten gelüftet: Mehr Schwergewichte als gedacht

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In manchen Gegenden im All entstehen Sterne noch viel schneller und häufiger als in unserer Milchstraße. Astronomen nennen solche Bereiche Starburst-Galaxien. Die Sternentstehungsraten liegen dort bis zu 100 Mal über dem Milchstraßen-Mittel. Die große Dynamik führt oft dazu, dass sich ein ausgedehnter Staubschleier um diese Galaxien legt. Das erschwert den Astronomen genauere Einblicke, die allerdings wünschenswert wären, denn gerade in der Frühzeit des Universums waren solche Gebiete noch deutlich häufiger als heute.

Mit einer neuen Technik konnten Forscher unter der Leitung des Astronomen Zhi-Yu Zhang von der Universität Edinburgh mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) der Europäischen Südsternwarte den Schleier bei vier weit entfernten gasreichen Starburstgalaxien nun lüften. Die Wissenschaftler vermaßen dazu den Anteil der Isotope 18O und 13C. Sauerstoff-18 wird nämlich vermehrt in massereichen Sternen produziert, Kohlenstoff-13 jedoch eher in leichteren Sternen. Das Ergebnis: in den betrachteten Galaxien muss es deutlich mehr massereiche und damit kurzlebige Sterne geben als auf Grund gängiger Modelle zur Sternentstehung vermutet.

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