Standard

Pulsare: Von Schwarzen Witwen und Redbacks

Bei Doppelsternsystemen geht es wie in Ehen zu: einer der Partner stirbt fast immer als erster. Zurück bleibt, wenn der Ausgangsstern nicht zu groß war, ein Neutronenstern. Dieser enthält einen großen Teil der Masse des Ausgangssterns, durchmisst aber nur etwa 20 Kilometer. So, wie ein Eiskunstläufer, der die Arme an den Körper zieht, schneller rotiert, muss sich auch der Neutronenstern sehr schnell um seine Achse drehen. Dabei strahlt er wie ein Leuchtturm Radiowellen ab – für Astronomen wird er so zum Pulsar, denn die Wellen treffen die Erde nur in bestimmten Abständen.

Read more

mehr
Standard

Wie sich Monster-Galaxien von ihre Nachbarn ernähren

In sehr großen, uralten Galaxien, in der Regel mehr als zehn Milliarden Lichtjahre von uns entfernt, verhalten sich viele Sterne anders als in der Milchstraße, wo die große Mehrheit brav der Rotation der Arme um das Zentrum folgt. Warum ist das so? Galaxien haben wohl eine Gemeinsamkeit mit den Menschen: Wenn in ihren Bäuchen zu viel rumort, liegt das an der Ernährung. Die riesigen Galaxien haben viel zu viele ihrer Nachbarn durcheinander und nacheinander verspeist, wie Forscher jetzt im Astrophysical Journal zeigen.

Read more

mehr
Standard

Zu Staub aufgelöst: der erste im Teleskop sichtbare Exoplanet ist nicht mehr

2008 fanden Forscher auf Bildern des Hubble-Weltraumteleskops einen hellen Punkt, der sich um den 25 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern Fomalhaut bewegte. Fomalhaut ist mit 400 Millionen Jahren Alter noch relativ jung. Der Stern, doppelt so schwer wie die Sonne und 17 mal so hell, wird auch von einer Staubscheibe umkreist, die die Forscher als Überbleibsel der Planetenentstehung identifizierten.

Fomalhaut b war damit der erste Exoplanet, der durch direkte, optische Bildgebung nachgewiesen worden war, nicht bloß indirekt durch Sternpassagen oder Bewegungsmuster seines Sterns. 2015 erhielt der ungefähr jupitergroße Planet sogar einen eigenen Namen, Dagon. Allerdings fielen den Astronomen mit der Zeit einige Seltsamkeiten auf. Der Planet erschien zum Beispiel deutlich heller, als er hätte sein sollen. Auch sein Orbit stellte sich als sehr exzentrisch heraus, sollte er doch einen Abstand zwischen 49 und 290 AE besitzen, bei einer Umlaufzeit von 2000 Jahren.

Read more

mehr
Standard

Die Super-Supernova

Eine Supernova steht als gewaltige Explosion am Lebensende vieler Sterne. Alle massereichen Exemplare mit einer Anfangsmasse von mehr als acht Sonnenmassen werden von ihr zerrissen, aber auch kleinere Exemplare, die das Pech haben, nach ihrem eigentlichen Ende als Weißer Zwerg noch Material eines Partnersterns akkretieren zu können, mit dem sie ein Binärsystem bilden. Ohne Supernovae gäbe es kein Leben, werden doch erst durch sie die schweren Elemente im Kosmos verteilt.

Im Großen und Ganzen hat man diesen Prozess verstanden. Besonders energiereiche Supernovae ziehen aber noch immer die Blicke der Astronomen auf sich, weil sie noch ein paar Geheimnisse bergen. Ein solches ist die Paarinstabilitäts-Supernova, die Sterne mit mehr als 64 Sonnenmassen betreffen kann, die besonders arm an Elementen schwerer als Helium sind, oder ab 140 Sonnenmassen, wenn man von normalen Hauptreihensternen der aktuellen Generation ausgeht. Bei ihnen wird der Stern komplett zerrissen, es bleibt nicht einmal ein Schwarzes Loch übrig – also wird auch entsprechend viel Energie abgegeben. Der Begriff „Paarinstabilität“ kommt daher, dass in diesen Sternen Temperatur (Milliarden Grad) und Dichte so hoch werden, dass sich Photonen der bei der Fuson entstehenden Gammastrahlung von selbst in Elektron-Positron-Paare umwandeln. Dadurch verringert sich aber der Strahlungsdruck, und der Stern kollabiert in sich selbst, als hätte man einem Ballon die Luft herausgelassen.

Read more

mehr
Standard

Einstein hatte Recht – und Sagittarius A* ist ein riesiges Schwarzes Loch

Physikalische Theorien haben einen Nachteil, dessen sich die Physiker sehr bewusst sind: Sie lassen sich nicht ein für allemal beweisen. Vielmehr gelten sie genau so lange, bis jemand den Gegenbeweis antreten konnte. Damit muss natürlich auch Einstein jederzeit rechnen. Seine Allgemeine Relativitätstheorie (ART) hat sich allerdings bislang als erstaunlich standfest erwiesen. Einstein selbst schlug drei Tests für seine neue, nicht auf experimentellen Befunden, sondern auf quasi philosophischen Überlegungen basierende Theorie vor.

Der erste betraf die Bahn, auf der sich der Planet Merkur um die Sonne bewegt. Ihr sonnennächster Punkt verändert sich nämlich auf ganz bestimmte Weise, was sich durch die ART gut berechnen lässt. Diesen Test bestand die Theorie schon 1916. Die anderen brauchten länger, weil die Technik noch nicht so weit war – oder weil sich die Vorgänge, um die es geht, vergleichsweise langsam vollziehen. So mussten Astronomen mehr als 25 Jahre lang die Bahn eines Sterns um das im Herzen der Milchstraße vermutete Schwarze Loch Sagittarius A* verfolgen, um auch hier die Periheldrehung nach der ART nachweisen zu können.

Read more

mehr
Standard

Kepler-1649c: ein Erd-Zwilling mit aufbrausendem Mutterstern

Das Kepler-Teleskop ist bereits abgeschaltet, aber trotzdem finden Astronomen in seinen Daten immer wieder neue Exoplaneten. Der 300 Lichtjahre von der Erde entfernte Kepler-1649c ist so ein Fundstück. das den Forschern bei der ersten, automatisierten Durchsicht noch entgangen war. Dabei besitzt der Gesteinsplanet eine wichtige Besonderheit: Es handelt sich um den bisher in allen Aspekten erdähnlichsten Exoplaneten.

Kepler-1649c ist demnach nur 1,06 mal größer als die Erde. Er erhält etwa drei Viertel der Energie von seinem Zentralstern, die die Erde von der Sonne erhält. Damit müsste Wasser, so vorhanden, an seiner Oberfläche flüssig vorliegen. Schade ist nur, dass Kepler-1649c um einen Roten Zwerg orbitiert (und zwar einmal in 19,5 Erdtagen). Diese Sternzwerge sind für das Laster bekannt, ihre Planeten regelmäßig in verheerende Strahlungsausbrüche, Flares, zu tauchen, bei denen sie eine Atmosphäre oder Wasser gern ins All blasen. Je nach Häufigkeit der Marotte könnte sie die Chancen für Leben auf Kepler-1649c natürlich verringern.

Read more

mehr
Standard

Dunkle Materie: Dem Z‘-Boson auf der Spur

Fast 1000 Physiker aus 26 Ländern haben sich einer kollektiven Aufgabe verschrieben: Im Belle-2-Experiment suchen sie nach Anzeichen einer neuen Physik, die unter anderem die Dunkle Materie erklären könnte. Dieses Phänomen, dessen Existenz im Universum gleich mehrfach sichtbar ist, verweigert sich Erklärungen mit Hilfe des aktuellen Standardmodells der Physik bislang hartnäckig. Im Belle-2-Experiment lassen die Forscher im Beschleunigerring SuperKEKB im japanischen Tsukuba Elektronen mit ihren Antiteilchen, den Positronen (gleich schwer, aber entgegengesetzte Ladung kollidieren.

Die Hoffnung: bei diesen Kollisionen Spuren eines neuen Elementarteilchens zu finden, des Z‘-Bosons (ausgesprochen: zee prime). Das Z‘ ist im Standardmodell nicht enthalten. Es wird aber gebraucht, wenn sich Erweiterungen der Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung (die die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung vereint) als korrekt herausstellen. Oder andersherum: findet man Z‘, wäre das ein wichtiges Indiz, dass wir bei der Erweiterung des Standardmodells auf dem richtigen Weg sind.

Read more

mehr
Standard

Die Sonne als Linse: Wie man Exoplaneten detailreich fotografieren könnte

Das Universum ist verdammt groß, und im Vergleich dazu ist fast alles, was darin existiert, ziemlich klein. Manchmal haben die Astronomen Glück und können etwa einen einzelnen Stern in einer anderen Galaxie betrachten, weil sie Hilfe bekommen: Hilfe durch die Gravitation anderer, sehr schwerer Objekte, die das Licht ferner Objekte wie eine Linse beugen und damit verstärken. Den Effekt nennt man Gravitationslinse.

Allerdings hat er einen großen Nachteil: Er lässt sich nicht bewusst herbeiführen. Um ein bestimmtes Objekt beobachten zu können, muss sich erst ein anderes in der direkten Sichtachse befinden. Und das ist bei den riesigen Entfernungen leider verdammt unwahrscheinlich.

Read more

mehr
Standard

Kann die Spezielle Relativitätstheorie die Seltsamkeiten der Quantenphysik erklären?

Die Physik hat schon seit einiger Zeit ein Problem. Ihre grundlegenden Theorien, die Allgemeine und die Spezielle Relativitätstheorie und die Quantenphysik, sind für sich genommen vielfach als korrekt nachgewiesen. Aber sie passen nicht zueinander – in Extremfällen, etwa in Schwarzen Löchern oder beim Urknall, wo man beide anwenden müsste, funktioniert das nicht. Die Quantenphysik scheint dabei die grundlegendere Theorie zu sein, deshalb geht die Wissenschaft davon aus, dass man die Relativitätstheorie anpassen müsste, zu einer Quanten-Relativität.

Aber das muss vielleicht gar nicht sein. Dr. Andrzej Dragan von der Fakultät für Physik der Universität Warschau (FUW) und Prof. Artur Ekert von der Universität Oxford (UO) haben in einem Paper eine Argumentation vorgestellt, die zu einem anderen Ergebnis führt. Die seltsamen Phänomene der Quantenmechanik lassen sich offenbar im Rahmen der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) erklären. Man muss sich nur für einen bestimmten, unorthodoxen Schritt entscheiden.

Albert Einstein gründete die Spezielle Relativitätstheorie auf zwei Postulate. Das erste ist als Galileisches Relativitätsprinzip bekannt und besagt, dass die Physik in jedem Inertialsystem (d.h. einem System, das entweder in Ruhe oder in einer gleichförmig-geradlinigen Bewegung ist) gleich ist. Das zweite Postulat stellte die Forderung nach einer konstanten Lichtgeschwindigkeit in jedem Bezugssystem.

„Einstein hielt das zweite Postulat für entscheidend. In Wirklichkeit ist aber das Relativitätsprinzip entscheidend. Bereits 1910 zeigte Vladimir Ignatowski, dass es nur auf seiner Grundlage möglich ist, alle Phänomene der Speziellen Relativitätstheorie zu rekonstruieren“, sagt Dr. Dragan.

Read more

mehr
Standard

Kommen Sie näher: Text-Previews, Cover-Auswahl, Online-Lesungen bei Patreon

Vor ein paar Wochen habe ich in einem Newsletter gefragt, ob Sie, meine Leser, mich auch auf regelmäßiger Basis unterstützen würden. Überraschend viele von Ihnen waren tatsächlich dazu bereit – deshalb gibt es diese Möglichkeit nun ab sofort. Wenn Sie besonders neugierig sind, klicken Sie doch mal rein, bevor ich hier alles Weitere erkläre.

Sie sind wieder da? Das freut mich. Zuallererst möchte ich betonen, worum es geht: ein neues, zusätzliches Angebot, eines, das sie abonnieren können, darüber freue ich mich, aber überhaupt nicht müssen. Ich verspreche Ihnen: Sie werden, ob nun als zahlender Unterstützer oder nicht, weiterhin genauso viel Spaß am Lesen meiner Bücher haben, wie ich daran Freude habe, sie zu schreiben. Auch diese Website mit ihren regelmäßigen Wissenschafts-Updates wird es natürlich weiter (und zwar frei im Netz für alle) geben. Alles, was Sie auf Patreon finden, ist zusätzlich, extra, und speziell für Sie.

Read more

mehr
Standard

Leben gibt es sogar hundert Meter unter dem Ozeanboden

Auf der Erde gibt es – von den Geothermal-Feldern im äthiopischen Dallol abgesehen – fast überall Leben. Auf den höchsten Bergen, in heißen Quellen, in ätzenden Seen oder auch in der Tiefsee, überall konnten die Forscher zumindest primitive Bakterien aufspüren. Sogar hundert Meter unter dem Boden der Ozeane fanden Wissenschaftler jetzt noch Spuren von Leben, wie sie in einem Artikel im Magazin Communications Biology berichten.

Die Wissenschaftler haben sich dazu speziell die obere Erdkruste in den Ozeanen angesehen. Sie besteht aus basaltischer Lava, die dort seit 3,8 Milliarden Jahren aus der Tiefe der Erde abgelagert wird. Wo sie mit dem Wasser des Ozeans und den Sedimenten der Organismen in Kontakt kommt, entsteht Leben. Das reicht sogar ein Stück in das Gestein hinein. Frühere Untersuchungen ergaben, dass 3,5 und 8 Millionen Jahre alte Formationen von aerobem und anaerobem Leben wimmeln.

Read more

mehr
Standard

50.000 Sonnenmassen – und dieses Schwarze Loch gilt doch nur als Mittelklasse

Schon lange forschen Astronomen nach Schwarzen Löchern der Mittelklasse. Man kennt die Riesen, die in den Zentren der Galaxien ruhen, und man kennt die Schwarzen Löcher mit Sternenmasse, die das Ergebnis einer Supernova sind. Aber wenn kleine Schwarze Löcher, wie man es sich vorstellt, allmählich zu Riesen heranwachsen, dann muss es auch irgendwo Übergangsstadien geben. Nur sind diese Mittelklasse-Löcher einfach nicht zu finden.

Das Weltraumteleskop Hubble hat nun ein paar wichtige Beweise geliefert, dass solche Schwarzen Löcher tatsächlich existieren. Schon 2006 haben nämlich die Röntgenteleskope Chandra und XMM-Newton Strahlungsausbrüche im Röntgenbereich aufgefangen, die als Röntgenquelle 3XMM J215022.4−055108 verzeichnet wurden. Forscher vermuteten, dass sie entstanden sein könnten, als ein Stern von einem kompakten, schweren Objekt zerrissen wurde – etwa einem Schwarzen Loch. Interessanterweise kamen die Röntgenstrahlen nicht aus dem Kern unserer Galaxie, was den Forschern Hoffnung machte, ein mittelschweres Schwarzes Loch gefunden zu haben.

Read more

mehr