vom 29.1.-11.2.2002
Zu den aktuellen Meldungen
NASA-Budget 2003: Mit Kernkraft zu den Planeten?
Die laufenden Projekte für Reisen zum Pluto und zum Jupitermond Europa werden abgebrochen, und ein grosses Marsfahrzeug startet statt 2007 erst 2009 - aber dafür wird die NASA seit vielen Jahren ruhende Forschungen in Sachen nuklearer Antrieb und Energieversorgung wieder energisch aufnehmen: Das sind die Kernaussagen im Haushaltsentwurf für das Finanzjahr (FY) 2003 in Sachen Planetenforschung. Der Etatposten für Weltraumforschung steigt um 19% auf 3.4 Mrd.$, und zu den wichtigsten neuen Initiativen und Änderungen gehören ...
- ... die Nuclear Systems Initiative: Einerseits werden neue Radioisotopenbatterien gebaut, wo die Wärme radioaktiven Zerfalls zur Stromgewinnung dient (es ist nur noch ein solcher Generator vorrätig), zum anderen aber auch Kernreaktoren für Raumsonden entwickelt, die kräftige Ionendüsen antreiben und die Reisezeiten innerhalb des Sonnensystems halbieren sollen. Die neuen Generatoren sollen besonders auf dem Mars zum Einsatz kommen und wesentlich langlebigere Lander ermöglichen. Und mit dem noch ziemlich diffusen Kernantrieb (auf der Basis von Kernspaltung?) sollten u.a. eine Wiederbelebung der Pluto- und Europaprojekte und Flüge zwischen mehreren Himmelskörpern hin und her möglich sein. Sicherheit soll zwar unbedingten Vorrang bekommen, heftige Proteste (wie zuletzt 1997 beim Start Cassinis) sind aber absehbar.
- ... das New Frontiers Program, eine neue Serie von teureren Planetensonden, die bis zu 650 Mio.$ kosten dürfen, im Gegensatz zu den Discovery-Sonden mit 299 Mio.$ Obergrenze. Pluto und Europa könnten hier ein neues Dach finden, und die neuen Nukleartechniken sollen diese und andere Missionen »beflügeln«, sind aber nicht zwingender Bestandteil. Die ersten Missionen sollen im Jahr 2003 ausgewählt werden, und mindestens alle drei Jahre könnte eine starten. Das Discovery-Programm, das als besonders erfolgreich eingeschätzt wird, geht gleichzeitig weiter, ebenso das Marsprogramm, das sich von den 1999er Pleiten erholt hat.
- ... eine erneute Reform des Mars-Programms: Bis 2005 einschliesslich bleibt alles wie 2000 beschlossen (siehe Artikel 144 und 164), und es bleibt auch bei zwei Rovern 2003, doch 2007 wird es von amerikanischer Seite nur eine (noch auszuwählende) kleine »Scout«-Mission geben. Das grosse »Mobile Laboratory« rutscht auf das Startfenster 2009, aber dafür wird die Lebensdauer dieses grossen Rovers mit Hilfe der neuen Nuklearbatterien von Monaten auf Jahre (!) gestreckt.
[420] Links: die grundsätzliche Planung des Office of Space Science, ein Statement der Planetary Society dazu und Artikel von Florida Today, Spaceflight Now und SpaceRef.
Sonnenflare-Satellit HESSI endlich im Orbit!
Mit zwei Jahren Verspätung ist am 5. Februar der High Energy Solar
Spectroscopic Imager (HESSI) von einer Pegasus-Rakete in den Orbit
gebracht worden. Das Hauptinteresse gilt den Sonnenflares, die er
mit trickreichen Röntgen- und Gamma-Teleskopen räumlich
aufgelöst spektroskopieren wird.Die explosionsartige Energieentladung und die Teilchenbeschleunigung bei Flares soll dadurch klarer werden. Die Messungen beginnen in etwa drei Wochen, wenn sich die neun Germanium-Detektoren genügend abgekühlt haben. HESSI hatte viel Pech: Erst wurde der Satellit bei einem Bodentest kaputtgeschüttelt (siehe Artikel 112), dann musste der Start um viele Monate verschoben werden, weil es Zweifel an der Zuverlässigkeit des Pegasus gab (siehe Artikel 293). [6.2.2002]
[419] Links: drei Homepages beim GSFC, in Berkeley und an der ETH Zürich, der Press Kit, eine Broschüre und viele wissenschaftliche Details, Science@NASA und Berichte zum Start von Spaceflight Now und SPIEGEL.
Japanischer Raketentest nur ein halber Erfolg - zwar flog auch die zweite H2-A einwandfrei, aber eine der Nutzlasten trennte sich nicht ab: der Status und Artikel von New Scientist und NetZeitung.
Eine »Hypernova« in Messier 74?
Der Begriff Hypernova ist erst vor kurzem in die Astronomie eingeführt
worden und nicht unumstritten: Gemeint sind Sternexplosionen mit erheblich
höherer Leuchtkraft als sie selbst eine Supernova des Typs I a erreicht.
Dahinter scheint der Kollaps besonders massereicher Sterne zu stecken, und
Hypernovae sind eine der am meisten diskutierten Quellen von Gamma Ray
Bursts. Die Supernova 2002ap in der Galaxie M 74 könnte solch ein Fall
sein, zumal ihr Spektrum dem der Supernova 1998bw ähnelt - die mit
einem Gamma Ray Burst zusammengehangen haben könnte. [6.2.2002][418] Links: Webseiten von SEDS, Rochester Astronomy und VS Net mit aktuellen Beobachtungen der SN 2002ap, ausserdem ein klassisches Paper von Paczynski und mögliche Hypernova-Überreste in M 101.
Seltsame Nova im Monoceros - V838 Mon = Nov Mon 2002 steigt ungewöhnlich langsam an und hat etwa 7. Grösse erreicht: Webseiten von Gavin und VS Net.
Ein Paar Brauner Zwerge umkreist eine fremde Sonne
und stellt einen weiteren Fall enger Nachbarschaft zwischen
einem gewöhnlichen Stern und diesen Leichtgewichten
zwischen 13 und etwa 75 Jupitermassen dar, bei denen es nur zu
marginaler Kernfusion reicht. Ein Paar Brauner Zwerge im
Orbit um einen G-Stern wurde allerdings noch nie beobachtet: Die
Entdeckung gelang mit Adaptiver Optik am nördlichen
8-m-Gemini-Teleskop. Das System ist erst einige hundert Millionen
Jahren alt, und die Zwerge kontrahieren noch: Deswegen sind sie
in nahen Infraroten nur 8 mag. schwächer als ihre
Sonne.Die beiden Braunen Zwerge des Spektraltyps L (mit Massen von weniger als 78 bzw. unter 68 Jupiters und Oberflächentemperaturen von rund 2000 Kelvin) kreisen in etwa 50 Astronomischen Einheiten (AU) Abstand um den sonnenähnlichen aber jungen Stern HD 130 948, während sie voneinander nur 2.4 AU Abstand haben. Das Paar dürfte für eine gegenseitige Umkreisung nur 10 Jahre benötigen: Bald wird man ihre Massen direkt bestimmen und mehr über solche ultrakalten, massearmen Objekte lernen können. Und dass es überhaupt Braune Zwerge in unmittelbarer Nähe gewöhnlicher Sterne gibt, mag auch etwas über ihre Entstehung verraten. Erst näher als 10 AU an Sternen gibt es keine mehr (»brown dwarf desert«), vermutlich wegen Reibung an den zirkumstellaren Scheiben. [6.2.1002]
[417] Links: ein Paper von Potter et al. zum neuen Fall sowie ein Paper von Liu und ein Gemini Press Release zur kürzlichen verwirrenden Entdeckung eines Braunen Zwergs nur 14 AU neben einem Stern.
Was ein Planet ist und was ein Brauner Zwerg, ist angesichts vieler Entdeckungen der letzten Zeit immer unklarer geworden - eine Erklärung der IAU hat immerhin »offizielle« Definitionen verkündet.
Erste Aufzeichnung von »elektrophonem Meteorschall« stellt Theorien in Frage
Berichte gibt es seit der Antike, bis zuletzt hielten es nicht wenige Experten für glatte Einbildung - aber vor drei Jahren ist es kroatischen Physikern zum ersten Mal gelungen, zwei Fälle von »abnormem« oder »elektrophonem« Meteorschall mit einer ausgeklügelten Apparatur aufzuzeichnen. Jetzt liegt endlich die detaillierte wissenschaftliche Arbeit dazu vor, und auch die härtesten Zweifler geben zu: Es gibt wirklich gelegentlich Schallerscheinungen, die während eines Meteors am Himmel auftreten und wegen der über 100 km Distanz der Leuchterscheinung und der extrem geringen Luftdichte in typischer Meteorhöhe unmöglich auf mechanischem Wege transportiert werden können.
Vielmehr müssen hinter dem Effekt niederfrequente elektromagnetische Wellen stecken, die die Meteore irgendwie auslösen und die erst in der Nähe des Beobachters in Schall umgewandelt werden: Diese 20 Jahre alte Hypothese wurde auch im Laborversuch bestätigt. Aber dies in der freien Natur zu beweisen, erforderte geradezu heroische Anstrengungen: Die Kroaten bastelten eine schalldichte Kammer mit einem empfindlichen Mikrophon und ausgewähltem Material, das im Labor besonders gut elektromagnetische in Schallwellen verwandelt hatte, Alufolie und Papier. Das ganze wurde während des Ausbruchs der Leoniden von 1998 in einer abgelegenen Gegend in der Mongolei aufgestellt, zusammen mit Antennen für extrem niedrige Frequenzen (ELF/VHF), Videokameras und visuellen Beobachern.
Temperaturen von bis zu -27° Celsius mussten Mensch und Material ertragen, aber der Aufwand hat sich gelohnt: In einer einzigen Nacht zogen so viele extrem helle Meteore über den Himmel wie sonst in mehreren Jahren. Und zwei dieser Feuerkugeln, mit -7 und -12 mag., liessen es in der Mikrophonkammer knallen, während zwei andere ein messbares ELF/VHF-Signal lieferten. Die Schallereignisse waren jeweils ein tiefes »Popp« von etwa 1/10 Sekunde Dauer, mit der meisten Energie zwischen 37 und 44 Hertz. Das erklärt wohl, warum es keine parallelen ELF-Messungen gab, denn die Anlage war für Frequenzen unterhalb von 500 Hz unempfindlich. Umgekehrt waren die beiden Meteore mit ELF-Wellen zu schwach, um elektrophon wirksam zu werden.
Nicht nur haben die kroatischen Aufzeichnungen (die bereits 1999 für Aufsehen sorgten) die Existenz des bizarren Phänomens bewiesen und bestätigt, dass es mit Lichtgeschwindigkeit übertragen wird: Wie die Auswertung nunmehr zeigt, widersprechen sie beiden Modellen, die bisher für die Entstehung der verantwortlichen niederfrequenten Wellen entwickelt wurden! Die Massen der Leonidenteilchen waren um das Mehrtausendfache zu klein, und die Meteore flogen auch in zu dünner Atmosphäre. Die Theoretiker müssen wieder ziemlich von vorne anfangen und insbesondere verstärkende atmosphärische und ionosphärische Effekte berücksichtigen, die von Meteoren ausgelöst werden können. Und dabei auch erklären, warum die meisten hellen Meteore keinen abnormen Schall hervorrufen. Die Renaissance der Astronomie bei niedrigen Frequenzen (siehe Artikel 410) kommt da gerade recht. [6.2.2002]
[416] Links: eine Webseite zu den Forschungen u.a. mit der Originalarbeit, aktuelle Berichte von Discovery, Nature Science Update, New Scientist und NetZeitung und ein erster Bericht über den Erfolg von BBC Online 1999. Ausserdem Science@NASA über abnormen Meteorschall während der Leoniden 2001, mit vielen weiteren Links.
Das detaillierte Aktivitätsprofil der Leoniden 2001 mit seinen beiden »Peaks« (siehe Artikel 370) zeigt diese Grafik, erstellt von der International Meteor Organization anhand von 137 147 Meteoren, die 177 Beobachter notierten: Aufgetragen ist die Zenitstundenrate gegen die Position der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne.
Komet C/2000 WM1 (LINEAR) springt von 6. auf 3. Grösse!
Leider ist er derzeit nur von der südlichen Hemisphäre aus zu
sehen: Der Komet C/2000 WM1 (LINEAR) ist in der letzten Januarwoche
urplötzlich von etwa 6.2 mag. auf 3.0 mag. angestiegen, eine
Helligkeit, die er seit dem 29. Januar ziemlich konstant gehalten
hat. Vermutlich hängt der Helligkeitssprung, der den Kometen
trotz hellem Mond mit dem blossen Augen erkennen lässt, mit einem
Zerbrechen des Kerns zusammen. Den sonnennächsten Punkt seiner
Bahn erreichte LINEAR am 22. Januar - der Wärmeschub
könnte den Kern angeknackst haben. [3.2.2002][415] Links: Karten & Lichtkurven, aktuelle Schätzungen der Helligkeit (bis WM1 scrollen), ein Bild aus Argentinien nach dem Ausbruch und Artikel von Astronomy und NetZeitung (mit einem falschen Bild).
Neuer Komet könnte 4. Grösse erreichen! C/2002 C1 (Ikeya-Zhang) steht derzeit mit 9 mag. im Cetus und sollte Mitte März am hellsten sein - im Pegasus leider nur 25° von der Sonne entfernt: eine erste Ephemeride und Karten.
Zwei 2-Meter-Teleskope für britische Schüler
werden derzeit in Birkenhead gebaut und sollen auf dem Haleakala auf Hawaii und in Australien aufgestellt werden - gerade wurde ein Abkommen mit der Australian National University unterzeichnet, das dem zweiten Teleskop einen Standort auf dem Siding Spring Observatory gewährt. Die Teleskope sind ein Geschenk des britischen Geschäftsmanns und Philantropen Martin Faulkes, und ihre geografischen Längen sorgen dafür, dass Beobachtungen des nächtlichen Himmels (mit modernen Grossfeld-CCD-Kameras) live in britische Klassenzimmer übertragen werden können. Die Faulkes-Teleskope sind die weltweit grössten, die ausschliesslich für Unterrichtszwecke benutzt werden sollen. Das Hawaii-Teleskop soll in der zweiten Jahreshälfte in Betrieb gehen und das »Faulkes South» Anfang 2003 - es ist zugleich das drittgrösste optische Teleskop in Australien! [3.2.2002]
[414] Links: ein Press Release zum australischen Vertrag, die Homepage des Faulkes Telescope Project und ein australischer Artikel.
Heftige Kontroverse um staubige Folgen eines Asteroiden-Einschlags
Seit dem 23. Januar herrscht helle Aufregung in der kleinen aber rührigen Gemeinde der Astronomen und Planetenforscher, die sich mit den Auswirkungen von Einschlägen grosser Asteroiden auf der Erde beschäftigen und daraus auch einen dringenden politischen Handlungsbedarf für die Gegenwart ableiten: Der US-Geologe Kevin Pope behauptet, bei solchen Impakten werde wesentlich weniger feiner Staub in die Atmosphäre gewirbelt als alle bisherigen Modelle annahmen. Und das bedeute, so folgerte er keck in einer Pressemitteilung, dass selbst Einschläge kilometergrosser Brocken keine globale Verfinsterung des Himmels auslösen könnten und die Gefahr für die Menschheit weit geringer als angenommen sei.
Das Internet-Zeitalter hat wissenschaftliche Debatten immens beschleunigt, und binnen Stunden wurde Popes Argumentationskette bereits zerpflückt: Es handelt sich nämlich um eine gewagte Extrapolation aus den Sedimenten des Chicxulub-Impakts eines 10-km-Asteroiden vor 65 Mio. Jahren einerseits und der Staubgrössenverteilung in den Aschewolken von Vulkanen andererseits. Entscheidend für die Verfinsterung der Atmosphäre und die Unterdrückung der Photosynthese auf der Erde sind vor allem winzige Staubteilchen, die aber nicht in Sedimenten erhalten bleiben: Die Menge des relevanten Staubes berechnet Pope aus den gefundenen grösseren Partikeln - unter Annahme derselben Grössenverteilung wie bei Vulkanausbrüchen.
Ob diese Analogie überhaupt gerechtfertigt ist, daran sind bereits starke Zweifel angemeldet worden - es fehlt an konkreten Daten. Jedenfalls schliesst Pope, dass der Impakt vor 65 Mio. Jahren um Grössenordnungen zu wenig feinen Staub aufgewirbelt habe, um die Photosynthese zu unterbrechen, weshalb das damalige globale Artensterben andere Ursachen gehabt haben müsse. Seit zum ersten Mal vor gut 20 Jahren ein Zusammenhang zwischen einem grossen Impakt und dem Massensterben - dem u.a. die Saurier zum Opfer fielen - hergestellt wurde (die berühmte Alvarez-Hypothese von 1980), sind neben dem Staubeffekt noch viele andere kausale Mechanismen vorgeschlagen worden. Welcher der Kandidaten, von saurem Regen bis zu globalen Waldbränden, der wichtigste war, darüber wird heute noch eifrig diskutiert.
Selbst wenn man Popes Argumentation folgt, so bleiben also noch genug Szenarien denkbar, wie der grosse Impakt das Artensterben ausgelöst oder zumindest beschleunigt haben kann: Die Alvarez-Hypothese bleibt im Wesentlichen gültig (und ein Meilenstein in der Geschichte der Geowissenschaften, zumal sie lange vor der Entdeckung des Chicxulub-Kraters aufgestellt wurde). Aber was bedeuten Popes Überlegungen für die Politik der Gegenwart? Impakte von rund 1 km grossen Asteroiden, die sich im Mittel alle paar hunderttausend Jahre ereignen, gelten in der Fachwelt als Zivilisationsvernichter (vgl. Artikel 243) - weil man annimmt, dass sie immer noch genug Staub in die Atmosphäre reissen, um katastrophale Ernteausfälle auf der ganzen Welt zu verursachen.
Die anderen Mechanismen, die vor 65 Myr Jahren auftraten, kommen bei dieser Art von Impakten hingegen nicht vor (abgesehen von küstenbedrohenden Tsunamis bei einem Sturz ins Meer vielleicht). Darin liegt nun die Brisanz der PopeÕschen Extrapolationen: Fiele der Staubeffekt weg, dann hätten die Einschläge der 1-km-Klasse nur noch »lokale« Auswirkungen und wären zwar verheerend für das getroffene Land (oder die Küsten von Anrainern), nicht mehr jedoch für die gesamte Menschheit. Die »Kosten-Nutzen«-Rechnungen für mögliche Gegenmassnahmen sähen auf einmal ganz anders aus - und der langsam wachsende politische Rückhalt für energischere Suchprogramme (geschweigedenn die Forschung an »Planetary Defense«-Systemen) wäre in Gefahr. Die Auswirkungen der nun neu entfachten wissenschaftliche Debatte sind noch nicht abzusehen ... [29.1.2002]
[413] Links: Popes Originalarbeit, die Pressemitteilung und die detaillierte Diskussion der ersten Tage sind im CCNet vom 24., 25. und 26. Januar zu finden - dieses Forum stellte eine der wichtigsten Bühnen der frühen Debatte dar.
Was wird aus der Erde, wenn die Sonne schwillt?
Wenn es mit dem Wasserstoffvorat der Sonne zuende geht, dann wird sie sich zweimal gewaltig aufblähen: einmal in 7.5 Milliarden Jahren, bevor das Heliumbrennen in ihrem Kern einsetzt, und ein weiteres Mal 120 Millionen Jahre später, wenn nur noch eine brennende Wasserstoffschale um einen dann nur noch aus »Asche« bestehenden Kern für ihre Fusionsenergie sorgt. Vielerorts ist zu lesen, dass die Erde von der Sonne regelrecht verschluckt werden wird, sobald sie zum Riesenstern anschwillt - aber eine neue Berechnung der Sonnenentwicklung zeigt jetzt, dass der Planet an sich beide Male knapp entkommen wird. Bewohnbar bleibt er allerdings trotzdem nicht.
Entscheidend ist der manchmal übersehene Massenverlust, den die Sonne als Riesenstern erleidet: Dann wird ihr Sonnenwind so gewaltig, dass die Sonnenmasse erheblich abnimmt- und dabei steigt natürlich der Bahnradius der Planeten. Berücksichtigt wurde der Massenverlust in einer bahnbrechenden Arbeit von Sackmann et al. (Astrophys. J. 418 [20.11.1993] 457-86), aber jetzt ist seine zeitliche Entwicklung noch genauer modelliert worden. Bis zu ihrem ersten Aufblähen, wenn die Sonne zu einem »RGB- Stern« wird, verliert sie demnach bereits 1/5 ihrer Masse, womit der Radius der Erdbahn auf 185 Mio. km steigt: klar ausserhalb des Radius eines solchen RGB-Sterns von 168 Mio. km. Und wenn die Sonne erneut schwillt (zu einem AGB-Stern), dann hat sie nur noch 68% der ursprünglichen Masse, während die Erde auf 220 Mio. km weiter ausserhalb des Sonnenradius von 172 Mio. km bleibt.
Während der Merkur und auch die Venus (die im Sackmann-Szenario noch knapp überlebte) verlorengehen werden, überlebt also die Erde voraussichtlich. Doch bewohnbar bleibt sie dabei nicht: Ihre Oberflächentemperatur steigt während der RGB- und AGB-Phasen um das bis zu 6-fache an (und fällt dazwischen wieder auf den doppelten heutigen Wert zurück). Auch ein mehrfaches Umziehen auf andere Planeten (oder deren Monde) hilft nicht, weil es zu wenig Kandidaten im Sonnensystem gibt: Es wird lange Zeiträume geben, in denen kein einziger bewohnbar ist. Und bereits bis zur RGB-Phase steigt die Mitteltemperatur der Erde langsam aber stetig an: In spätestens 5.7 Milliarden Jahren müssen wir uns eine neue Heimat suchen ... [29.1.2002]
[412] Quelle: Schröder et al., Astronomy & Geophysics 42 Nr. 6 [Dezember 2001] 26-29. Link: ein kurzer Press Release dazu.
Neue Aufgaben für »Earth Observing 1«
Die Mission des NASA-Satelliten EO-1 wird auch dieses Jahr fortgesetzt, obwohl dieser erste Erdsatellit des New Millenium-Programms (siehe Artikel 163) alle seine ursprünglichen Aufgaben erfüllt und 9 neuartige Satellitentechnologien erfolgreich getestet hat. Seine beiden gleichzeitig leistungsfähigen und preiswerten Instrumente zur Erdbeobachtung sind 2001 aber nicht nur ausgiebig erprobt, sondern auch bereits angewendet worden: vom US-Militär zum Bomb Damage Assessment in Afghanistan! Der experimentelle Hyperspektral-Imager »Hyperion«, der die Erdoberfläche in 220 engbandigen Farbkanälen und mit 30 Metern Auflösung aufnimmt, war dafür offenbar besser geeignet als alle anderen Satellitentechniken, die dem Militär zur Verfügung standen.
Ihr eigener, noch leistungsfähigerer, Hyperspektraldetektor war der U.S. Air Force beim Fehlstart des Satelliten OrbView-4 im letzten September verlorengegangen (siehe Artikel 337), und ein vergleichbares Instrument auf dem 2000 gestarteten MightySat II.1 kann nur 150 Farben gleichzeitig erkennen. Je mehr engbandige Kanäle zur Verfügung stehen, desto besser können aber noch subtilste Geländeveränderungen erkannt werden - ideal wohl auch für die Suche nach Al-Qaeda-Höhlen. Die Daten der beiden Instrumente auf EO-1 (von Hyperion ebenso wie vom Advanced Land Imager) stehen von nun an aber auch zahlenden zivilen Nutzern offen, und der Satellit soll so lange betrieben werden, wie es noch eine Nachfrage gibt. [29.1.2002]
[411] Quelle: AW&ST vom 21.1.2002 S. 30-31. Link: ein NASA Press Release und die Homepage von EO-1.
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