Meldungen Nr. 301 bis 310 vom 22.7.-17.8.2001 Zu den aktuellen Meldungen Ein detaillierter Atlas der Lichtverschmutzung überall auf dem Globus ist jetzt von italienischen und amerikanischen Astronomen erstellt worden: Grundlage sind die lange bekannten Ansichten der Nachtseite der Erde und all ihrer Lichtquellen von den DMSP-Satelliten, aber um die Helligkeit des Nachthimmels über einem Beobachter auf dem Erdboden zu ermitteln, musste auch eine Menge atmosphärische Streutheorie berücksichtigt werden. Im einem weiteren Schritt wurden die Himmelshelligkeiten mit einer Datenbank der Bevölkerungsdichte verschnitten, was interessante - und nach Ansicht der Astronomen bestürzende - Statistiken ermöglicht. Zwei Drittel der Weltbevölkerung und 99% der Bewohner der Europäischen Union und der USA leben demnach unter einem bereits merklich durch künstliche Lichtquellen aufgehellten Himmel. Und für 40% bzw. 25% der Weltbevölkerung, 90% bzw. 66% der EU- und 93% bzw. 80% der USA-Bewohner ist der Himmel sogar so aufgehellt, als ob permanent ein Halb- bzw. gar der Vollmond am Himmel stände. Letzteres bedeutet zugleich, dass es für diese Menschen nie wirklich dunkel wird, denn die Himmelshelligkeit bei Vollmond entspricht ungefähr derjenigen bei nautischer Dämmerung. [17.8.2001] [310] Links: ein Paper von Cinzano et al., eine Website mit dem Atlas in hoher Auflösung, ein Nature Science Update, ein RAS Press Release und Artikel von Space.com, Rheinischer Post und WELT. Ein schöner Einstieg in die Deep-Sky-Astronomie wird von Interstellarum angeboten. Erstaunlich detailreiche Aufnahmen der ISS gelingen immer mehr Amateuren mit einfachen Mitteln, z.B. Ulrich Beinert und D.J. Cash. Die Planetenkonstellationen am Morgenhimmel im Juli und August zeigt eine Galerie von Spaceweather.com aus vielen Perspektiven. Dem frühen intergalaktischen Medium auf der Spur sind dieser Tage viele Kosmologen, denn fundamentale Prozesse bei der Ausformung unserer Welt haben hier entscheidende Hinweise hinterlassen - und mit modernen Grossteleskopen oder Hubble und ihren Spektrographen wird es endlich möglich, die subtilen Details auch nachzuweisen. Die Epoche der Re-Ionisation des intergalaktischen Gases, eine knappe Jahrmilliarde nach dem Urknall, lässt sich dank der Wasserstoffabsorption in den Spektren der fernsten Quasare untersuchen. Etwa 300 000 Jahre nach der Entstehung der Welt hatten sich aus dem ursprünglichen Plasma Atome bilden können, und das All wurde erst einmal dunkel - aber rund 500 000 Jahre später waren (wie auch immer) die ersten starken Lichtquellen auf die Bühne getreten, die Quasare, und ihre UV-Strahlung begann, das Gas erneut zu ionisieren. Genau diese Übergangsphase scheinen jetzt fast gleichzeitig mindestens drei unabhängige Arbeitsgruppen in Keck- und VLT-Spektren mehrerer der von der Sloan Digital Sky Survey entdeckten Quasare mit Rotverschiebungen von 5.8 bis 6.2 (bekannt aus Artikel 280) beobachtet zu haben: In weiten Bereichen der Spektren ist die Absorption praktisch total. Allerdings ist die Interpretation schwierig, und erst entsprechende Beobachtungen an weiteren Quasaren dürften sicherstellen, dass der Übergang vom »Dark Age« zur »kosmischen Renaissance«, als es wieder hell wurde, wirklich schon im Blick ist. Helium II als noch bessere Sonde für das intergalaktische Medium als der Wasserstoff ist dank des NASA-Satelliten FUSE verfügbar geworden: Während nur ein winziger Teil des intergalaktischen Wasserstoffs in atomarer Form vorliegt (s.o.) und sich als Absorption in Quasarspektren bemerkbar macht, ist es weit schwieriger, dem einfach ionisierten Helium auch noch das zweite Elektron zu entreissen. Mit seiner Hilfe die Dichtestruktur des intergalaktischen Gases systematisch zu durchleuchten, war bisher aber nicht möglich, weil die Absorptionslinien im fernen Ultravioletten liegen, selbst noch bei grossen Rotverschiebungen im Bereich von 100 Nanometern. FUSE hatte dagegen keine Probleme, einen regelrechten »Wald« von Linien mit Rotverschiebungen von 2.3 bis 2.7 im Spektrum eines Quasars nachzuweisen. Etwa die Hälfte der einzelnen Linien hat auch Gegenstücke im neutralen Wasserstoff, doch das Verhältnis der Säulendichten von He II und H I schwankt gewaltig, zwischen 1 und mehr als 1000 (mit 80 als Mittelwert). Nur Verhältnisse von weniger als 100 lassen sich ausschliesslich durch die ionisierende Wirkung harter Quasarstrahlung erklären, die anderen Linien deuten darauf hin, dass auch das Licht junger Sterne eine Rolle spielt. Auf jeden Fall bietet sich der »He II Forest« nun neue Informationsquelle über die Dichteverteilung des extrem dünnen Gases im intergalaktischen Raum an und wie sie durch Gravitationsinstabilitäten entstanden ist. Die Deuterium-Häufigkeit im intergalaktischen Raum wird immer klarer: Jetzt gibt es bereits sechs Bestimmungen des D/H-Verhältnisses anhand von Quasarspektren, und frühere starke Diskrepanzen bei diesen schwierigen Messungen scheinen zu verschwinden. Der gewichtete Mittelwert des Verhältnisses ist jetzt (2.2±0.2) x 10-5, und daraus folgt direkt eine Baryonen-Dichte des Universums von 0.025±0.001/h2 (h=Hubblekonstante/100 km/s/Mpc). Ein Wert, der nahezu perfekt mit der Baryonendichte übereinstimmt, die die jüngsten Vermessungen des Kosmischen Hintergrundstrahlung geliefert haben (siehe Artikel 265). Als Wermutstropfen bleiben allerdings mysteriöse Schwankungen des D/H-Verhältnisses um immerhin einen Faktor 2 im lokalen interstellaren Medium, die auch der FUSE-Satellit bestätigt hat und die unerklärt bleiben. [17.8.2001] [309] Links zur Reionisation: Papers von Djorgovski et al. und Becker et al., Pressemitteilungen von der UC Davis und der MPG, Artikel aus der NYT vom 4. und 7. August und aus dem SPIEGEL. Zum Helium: ein Paper von Kriss et al. und Pressemitteilungen von STScI und NASA. Und zum Deuterium: ein Paper von Pettini & Bowen. Sonnenwindsammler Genesis unterwegs Wenn er am 8. September 2004 zur Erde zurückkehrt, dann wird es das erste Mal überhaupt sein, dass eine unbemannte amerikanische Mission Proben aus dem Weltraum eingesammelt und mitgebracht hat (»Sample Return«) - denn weder vor noch nach den Apollo-Missionen hat die NASA solch ein Unterfangen riskiert, das bisher allein der Sowjetunion (die mehrmals Mondbodenproben holte) gelang. Das Ziel der Mission Genesis, die am 8. August auf die Reise ging, ist allerdings kein Himmelskörper, sondern ein imaginärer Punkt im Raum: der Lagrangepunkt L1, 1.5 Mio. km vor der Erde in Richtung Sonne. Dort wird die 164-Mio.$-Sonde bis Anfang 2004 verweilen und immer wieder eine Anzahl 10 cm grosser Plättchen in den Sonnenwind halten: Dessen schnelle Ionen - von über 80 verschiedenen chemischen Elementen - sollen eingefangen und konserviert werden. Die chemische Zusammensetzung des Sonnenwinds dürfte ziemlich genau derjenigen des solaren Urnebels entsprechen, die sonst nirgends mehr im Sonnensystem vorzufinden ist, und die Mengen- und Isotopenverhältnisse der diversen Elemente versprechen entscheidende Aufschlüsse über den Ursprung der Planeten. Besonderes Interesse gilt dabei dem Sauerstoff, dessen Isotopenverhältnis von Planet zu Planet auf unerklärliche Weise schwankt, obwohl doch alle aus demselben Nebel hervorgingen. Bereits während der Apollo-Mondlandungen wurden für einige Stunden primitive Sonnenwindfänger aufgestellt und wieder eingerollt: Ihr prinzipieller Erfolg (und die natürlich magere Ausbeute) haben nun 30 Jahre später Genesis möglich gemacht. Die zurückkehrende Kapsel soll noch am Fallschirm über Utah von einem Hubschrauber eingefangen werden, damit es keinen Landeschock gibt - und dann dürften die eingesammelten Atome, zusammen nur 10 bis 20 Mikrogramm Masse, noch jahrzehntelang analysiert werden. [17.8.2001] [308] Links: die Homepage, JPL Press Releases vom 11. Juli und 8. und 10. August, ein LANL Press Release und Artikel von Spaceflight Now und SPIEGEL. GOES-M hat seine geostationäre Bahn erreicht und heisst jetzt GOES-12 - der Wettersatellit wird nun in Reserve gehalten, seine Nutzlast inklusive des Röntgenteleskops für die Sonne, aber erst einmal getestet: NOAO Press Release. Die endgültige Theorie der Entstehung des Mondes meinen jetzt amerikanische Weltraumforscher mit einer neuen, aufwendigen Computersimulation gefunden zu haben - bereits seit 1984 geht die grosse Mehrheit der Planetenforscher davon aus, dass der Einschlag eines marsgrossen Planetesimals auf der jungen Erde zur Bildung des Mondes führte, aber erst in der neuesten Simulation kommt ohne weitere Annahmen das tatsächliche Erde-Mond-System heraus. Jetzt stimmen sowohl die kosmochemischen Aspekte (wie die krasse Eisenarmut des Mondes) wie der Gesamtdrehimpuls: Weitere Komplikationen wie ein zweiter späterer Einschlag sind nicht mehr nötig. [17.8.2001] [307] Links: SwRI Press Release, Nature Science Update und Artikel von Space.com, Wired und SPIEGEL. Ein Stern mit zwei »Jupiters« auf Kreisbahnen lässt hoffen, dass Planetensysteme wie unseres keine Rarität im Kosmos sind: NSF und Berkeley Press Releases und ein WELT-Artikel. Chemische Indizien für Kometen bei Beta Pictoris hat der Satellit FUSE entdeckt - denn in der zirkumstellaren Scheibe fehlt es an molekularem Wasserstoff, während Kohlenmonoxid reichlich vorhanden ist: GSFC Press Release und Artikel von Spaceflight Now und Florida Today. Auch in Doppelsternsystemen entstehen erdähnliche Planeten, hat eine neue komplizierte Computersimulation ergeben, und die Anwesenheit von Begleitsternen oder auch Jupiters kann deren Bildung sogar beschleunigen: PhysicsWeb. HIPPARCOS räumt Zweifel an Exoplaneten aus Einigen Wirbel machten vergangenes Jahr eine Handvoll Astronomen, die plötzlich Zweifel an den meisten der extrasolaren Planeten anmeldeten, die seit 1995 entdeckt worden sind. Mit einer Ausnahme (wo der Planet regelmässig vor der Scheibe seines Sterns herzieht) bestehen die Indizien immer nur aus der radialen Vor- und Zurückbewegung der Sterne (entlang der Sichtlinie) durch den Schwerkraftzug ihrer Planeten. Die Astronomen glaubten nun, in den Positionsmessungen des Satelliten HIPPARCOS in vielen Fällen auch minimale aber deutliche Bewegungen der Sterne in der Himmelsebene zu sehen. Das würde aber bedeutet haben, dass die Bahnen der Begleiter stark gegen die Sichtlinie geneigt wären - und die aus der radialen Bewegung abgeleiteten Massen weit unterschätzt. In vielen Fällen wären die Begleiter gar keine Planeten, sondern Braune Zwerge oder gar kleine Sterne gewesen. Zwar konnte niemand plausibel machen, wieso die (nur wegen ihrer Helligkeit und konstanten Leuchtkraft ausgewählten) Sterne, bei denen die radialen Effekte gefunden wurden, stellare Begleiter mit Bahnen fast in der Himmelsebene haben sollten: Man sollte annehmen, dass die Neigungen völlig zufällig verteilt sind, da der Ort der Erde in keiner Weise ausgezeichnet ist. Die HIPPARCOS-Daten waren aber doch zu irritierend, um sie zu ignorieren - und eine clevere Analyse hat jetzt gezeigt, dass die vermeintlichen Bahnbewegungen der Sterne am Himmel mit grosser Wahrscheinlichkeit nur Artefakte sind. Die Positionsmessungen von jedem Stern wurden zufällig durchmischt - und oft genug erschienen auch in diesem Datenschrott wieder realistische Keplerbahnen. Fazit: Die meisten HIPPARCOS-Orbits sind nur Rauschen, und die Massenobergrenzen für die Begleiter der Sterne liegen maximal an der Grenze Stern/Brauner Zwerg, in einem Fall sogar eindeutlich unterhalb der akzeptierten Massenuntergrenze für Braune Zwerge. Bei den meisten Sternen, die laut Radialgeschwindigkeit Braune Zwerge als Begleiter zu haben schienen, bestätigten das die HIPPARCOS-Orbits indes - womit auch immer klarer wird, dass Braune Zwerge und Planeten verschiedene Phänomene sind und es zwischen ihnen eine Massenlücke gibt. Schon wird sie in der Literatur die »brown-dwarf desert« genannt. [3.8.2001] [306] Link: ein Paper von Zucker & Mazeh. Tunguska - wie es wirklich war Niemand hat es photographiert, aber Augenzeugen gab es reichlich, als am 30. Juni 1908 ein kleiner Asteroid über einer abgelegenen Region Sibiriens explodierte. Noch heute wird auf Konferenzen über die Details dieses Archetypen eines »Airbursts«, der kompletten Zerstörung eines Steinasteroiden in grosser Höhe durch den Luftwiderstand, diskutiert: Zwar gibt es dann keinen Krater, aber auch die Gewalt der Explosion kann noch grossflächige Verwüstungen anrichten. William K. Hartmann, gleichzeitig einer der bekanntesten amerikanischen Planetenforscher und Weltraummaler, hat es sich nun zur Aufgabe gemacht, die oft verwirrenden Berichte der Augenzeugen der grossen Explosion in realistische Gemälde umzusetzen und so die komplexen Vorgänge zu visualisieren. Noch ist das Projekt nicht abgeschlossen, aber die ersten drei Gemälde können bereits besichtigt werden: Sie zeigen den Feuerball beim Flug durch die Atmosphäre aus 400 km Distanz, die Explosion aus 60 km Distanz und ihre Folgen aus 15 km Entfernung. Airbursts der Tunguska-Klasse gibt es im Mittel alle paar hundert Jahre ... [3.8.2001] [305] Link: Hartmanns Bilder und Erläuterungen. Der Feuerball vom 23. Juli über den USA war ein kleiner Asteroid von vielleicht 1 bis 2 Metern Durchmesser: Science@NASA. Die Landung von NEAR auf Eros gibt es jetzt auch als Filmsequenz: JHU Press Release und der Film. Die Perseiden 2001 versprechen keine grosse Show, und überdies stört der Mond erheblich: Science@NASA. Neuartiges Röntgenspektroskop besteht Raketen-Test Nur 5 Minuten lang konnte J-PEX den Weissen Zwerg beobachten, während des Aufstiegs einer Höhenforschungsrakete am 21. Februar, aber der kleine Sprung hat die Röntgenastronomie einen grossen Schritt vorangebracht: Die spektrale Auflösung des britischen Instruments ist nämlich zehnmal höher als beim superteuren Satelliten Chandra - und es hat weniger als ein Hundertstel so viel gekostet. J-PEX kann das Röntgenlicht kosmischer Quellen viel effizienter ausnutzen als herkömmliche Instrumente, bei denen die Photonen erst durch streifende Reflexion gebündelt werden müssen: Hier findet die Reflexion bei normalen Winkeln an einer vielfach beschichteten Oberfläche statt, so dass das kleine Raketenexperiment trotzdem auf immerhin die Hälfte der wirksamen Öffnung Chandras kommt. [3.8.2001] [304] Links: ein Press Release der Univ. of Leicester und Homepages in England und den USA. Röntgenstrahlung der Jets junger Sterne ist vom Röntgensatelliten XMM-Newton im Sternsystem L1551 IRS5 beobachtet worden - dank einer günstigen Geometrie, bei der der Röntgenglanz der Sterne selbst absorbiert wird: ESA Science News. Ausbruch des Ätna auch ein Schauspiel für Satelliten Der gegenwärtige Ausbruch des Vulkans Ätna auf Sizilien ist keineswegs ein lokales Phänomen: Beobachtungen mit mehreren Satelliten zur Umweltbeobachtung zeigen Auswirkungen bis an die nordafrikanische Küste. So hat der Spurengassensor GOME auf dem ESA-Satelliten ERS-2 eine 350 000 Quadratkilometer grosse Zone mit bis zu 10-fach erhöhter SO2-Konzentration entdeckt, die am 25. Juli bis nach Tobruk reichte. Und Bilder anderer Instrumente, etwa auf dem NASA-Satelliten Terra, trennen auch die beiden Abgasfahnen des Ätna, die bläuliche aus Schwefelsäure und die auffälligere braune aus Ascheteilchen. [27.7.2001] [304] Links: Pressemitteilungen von DLR und JPL, die Abgasfahnen in 3D und Artikel von BBC und Space.com. Genesis vor dem Start - der erste NASA-Satellit, der Proben des Sonnenwinds im interplanetaren Raum einsammeln und zur Erde bringen soll, hat am 30. Juli sein erstes Startfenster: Homepage, Pressemitteilungen von LANL und JPL und Artikel von Salt Lake Tribune, NYT, ABC und Space.com. »Gigantische Atomwolken« - eine unbekannte Komponente des interstellaren Mediums Die letzten drei Jahrzehnte lang glaubten die Astronomen, ziemlich genau zu wissen, was sich alles im Raum zwischen den Sternen befindet: heisser Wasserstoff (mit einer Million Kelvin), warmes Gas mit 5000 bis 10 000 K, »kühle« diffuse Wolken aus atomarem Gas mit 50 bis 100 K und richtig kalte Molekülwolken mit 10 bis 25 K. Aber jetzt sind kanadische Radioastronomen bei einer aufwendigen Himmelsdurchmusterung im Radiobereich auf eine bisher völlig unbekannte Phase des interstellaren Mediums gestossen: eine riesige Wolke aus nur etwa 10 Kelvin kaltem atomarem Wasserstoffgas - mit 20 Millionen Sonnenmassen! Die Entdeckung in der Canadian Galactic Plane Survey, wo sich die Wolke als »Schatten« vor der 1.4-GHz-Emission wärmeren Wasserstoffs dahinter abzeichnet, kam völlig überraschend: Eigentlich hätten sich die Wasserstoffatome bei dieser niedrigen Temperatur längst zu Molekülen zusammenfinden und eine jener Gigantischen Molekülwolken bilden sollen, die dann die Geburtsstätten von Sternen bilden. Doch das ist ausgeblieben, und auch Anzeichen für Sternentstehung gibt es in der »Gigantischen Atomwolke«, wie das Gebilde schon genannt wird, nicht. Ein zweites Exemplar ist bereits gefunden worden, wenn auch nicht ganz so kalt und so gross: Das Bild des interstellaren Mediums könnte sich gehörig wandeln. [25.7.2001] [303] Quellen: Knee & Brunt, Nature 412 [19.7.2001] 308-10 und Dickey, ibid. 282-3. Link: die Homepage der Canadian Galactic Plane Survey. »The Dish«: eine Doku-Komödie um ein Radioteleskop Radioteleskope haben es schon öfters auf die Leinwand geschafft, meist als Staffage von SF-Filmen - aber noch nie wurde ein individuelles Instrument so opulent und liebevoll in Szene gesetzt wie in der australischen Komödie »The Dish«, die Down Under letztes Jahr der fünfterfolgreichste Film aller Zeiten wurde und nun auch in Deutschland angelaufen ist. Der Star des Films ist die 64-Meter-Schüssel von Parkes, die 1969 eine Schlüsselrolle bei der Übertragung der Fernsehbilder von der ersten Mondlandung spielte: Angelehnt an dieses Ereignis spinnt »The Dish« eine ausgesprochen witzige Story - die in überraschend grossen Teilen der Wahrheit entspricht. Insbesondere der dramatische Höhepunkt, als die Antenne in gefährlicher Schräglage mitten in einem Sturm auf den aufgehenden Mond gerichtet werden muss, um den Beginn des Ausstiegs von Armstrong nicht zu verpassen, folgt geradezu akribisch genau den wahren technischen Abläufen: Dank eines zweiten Receivers ausserhalb der optischen Achse konnte die Schüssel tatsächlich schon Signale empfangen (und nach Houston weiterleiten), als der Mond eigentlich noch zu niedrig stand. Zwar verschweigt »The Dish«, dass die NASA erst 8 Minuten nach dem Beginn der TV-Sendung von der Mondoberfläche endgültig auf das von Parkes gelieferte Signal umschaltete (nachdem man vorher abwechselnd auf zwei andere Antennen zurückgegriffen hatte). Aber dann war die NASA bis zum Ende bei Parkes geblieben, weil dessen Signal einfach das beste war. Damals nahm das ausserhalb Australiens kaum jemand wahr - jetzt ist dem (immer noch voll in der Forschung aktiven) Radioteleskop und der damaligen Mannschaft ein wahrhaft sehenswertes Denkmal gesetzt worden. [23.7.2001] [302] Links: äusserst lesenswerte Sonderseiten von Parkes zum Thema, der »Dish«-Eintrag in der Internet Movie Database und Kritiken von New York Times, Chicago Sun Times, MovieFreak, F. Ochieng und A. Leong. Ein neues deutsches Radioteleskop für den Sub-mm-Bereich (konkret: 0.3 bis 0.15 mm Wellenlänge) werden das MPI für Radioastronomie und die Ruhr-Universität Bochum in 5000 m Höhe in Chile errichten - das 12 m grosse APEX ist eine modifizierte Kopie einer der Prototyp-Antennen für das Rieseninterferometer ALMA: Pressemitteilung des MPIfR. Sonnensegel-Test gescheitert Jetzt steht es fest: Das kleine Raumschiff, mit dem am 20. Juli das Entfalten eines aufblasbaren Sonnensegels im Vakuum unter Schwerelosigkeit getestet werden sollte (siehe Artikel 299), hat sich nicht von der letzten Stufe der Volna-Rakete getrennt. Dadurch wurden sowohl das Entfalten des Segels wie das Aufblasen des Hitzeschilds für den Wiedereintritt in die Atmosphäre verhindert, und Oberstufe und Satellit dürften mehr oder weniger ungebremst auf der Kamchatka-Halbinsel eingeschlagen sein. Die dort stationierten Bergungsteams sahen den Feuerschweif des Wiedereintritts, haben aber die Trümmer des Experiments noch nicht lokalisiert. Trotz des Fehlschlags will die Planetary Society aber den Orbitaltest des Sonnenseglers weiter vorantreiben, vielleicht noch in diesem Jahr. [22.7.2001] [301] Links: Plan. Soc. Press Release, ein Artikel von Spaceflight Now und die Cosmos 1-Nachrichtenseite. Zu den 10 vorangegangenen Meldungen, den aktuellen Meldungen oder zum Archiv.