Lesermeinung - Sterne und Weltraum

Ihre Beiträge sind uns willkommen! Schreiben Sie uns Ihre Fragen und Anregungen, Ihre Kritik oder Zustimmung. Wir veröffentlichen hier laufend Ihre aktuellen Zuschriften.
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  • Rotverschiebung / Entfernung

    16.10.2014, Andy Wilke

    Sehr geehrter Herr Kaminski,

    ersteinmal vielen Dank für die ausführliche Antwort weiter oben. Ich habe dazu noch eine Frage. Sie schreiben, das Universum war bei Aussendung des Lichtes drei Milliarden Jahre alt, die Entfernung zu dem Galaxienhaufen aber 5,7 Milliarden Lichtjahre. Bedeutet das, dass der Galaxienhaufen außerhalb der Hubblesphäre lag (aber noch innerhalb der Photonsphäre)?

    Antwort der Redaktion:

    Sehr geehrter Leser,

    ich bin mir nicht sicher, was Sie in dem Zusammenhang unter "Photonsphäre" verstehen, doch versuche ich, Ihre Frage zu beantworten.

    Ja; die Galaxie (der Haufen) bei z = 2,2 befand sich bei Aussendung des Lichts außerhalb der so genannten Hubble-Sphäre. Diese gibt zu einer gegebenen Zeit die Entfernung an, ab der sich Objekte wegen der Ausdehnung des Universums mit einer Geschwindigkeit von uns entfernen, die die Lichtgeschwindigkeit übersteigt. Das bedeutet aber nicht, dass das Licht uns nicht hätte erreichen können. Eine Grenze dafür ist der in diesem Zusammenhang genannte Ereignishorizont - und innerhalb diesem befand sich die Galaxie zur Zeit der Lichtaussendung noch.

    Wegen der Expansion des Raums rücken aber im Verlauf der Zeit alle Galaxien nach und nach hinter diesen Horizont, so dass wir ihre Entwicklung nach diesem Zeitpunkt niemals werden beobachten können.

    Adrian Kaminski

  • Kommafehler?

    16.10.2014, Thomas Pruß

    Sehr geehrter Herr Kaminski,

    ist Ihnen bei der Altersangabe des Galaxienhaufens ein Kommafehler unterlaufen? Sollte es sich bei der Entfernungsangabe um 1,8 Milliarden Lichtjahre statt 18 Milliarden Lichtjahre handeln? Denn das Weltalter selbst beträgt doch "nur" rund 14 Milliarden Jahre.

    Beste Grüße

    Antwort der Redaktion:

    Sehr geehrter Leser,

    vielen Dank für den Hinweis. Die Angabe von 18 Milliarden Lichtjahren als aktuelle Entfernung zur Galaxie ist jedoch wegen der Ausdehnung des Universums richtig.
    Siehe die Antwort der Redaktion auf den Leserbrief von F. Apfelbaum weiter oben.

    Adrian Kaminski

  • Spinnennetzgalaxie MRC 1138-262

    15.10.2014, Frank Apfelbaum
    Eine Entfernung von 18 Milliarden Lichtjahren für die Spinnennetzgalaxie muß ein Irtum sein, denn auf der selben Seite wird richtigerweise erwähnt: Nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren hatte es 400 bis 500 Millionen Jahre gedauert, bis die Bedingungen im Kosmos die Bildung der ersten Sterne zuließen.
    Antwort der Redaktion:

    Sehr geehrter Leser,

    Ihr Einwand wirft ein interessantes Thema auf. Würden wir in einem statischen Universum leben, dann wäre der Sachverhalt einfach und Ihre Anmerkung korrekt. Allerdings dehnt sich unser Universum aus. Das heißt, dass sich die Spinnennetz-Galaxie, seit sie das Licht aussandte, das wir heute beobachten, weiter von uns entfernt hat.

    Im Rahmen des kosmologischen Standardmodells lassen sich die hier entscheidenden Größen berechnen. Eine Rotverschiebung von z = 2,2 impliziert eine Lichtlaufzeit von rund 10,7 Milliarden Jahren. Das bedeutet, dass das Universum zu jener Zeit 3 Milliarden Jahre alt war. Die damalige Entfernung zu der Galaxie entsprach rund 5,7 Milliarden Lichtjahren. Im Verlauf der letzten 10,7 Milliarden Jahre, als das Licht zu uns unterwegs war, vergrößerte sich der Abstand aber, so dass die heutige Distanz zu der Galaxie eben den im Artikel erwähnten 18 Milliarden Lichtjahren entspricht. Diese aktuelle Entfernung wird auch als "mitbewegte Distanz" bezeichnet.

    Tatsächlich wird die Expansion des Universums oft unterschlagen, wenn Entfernungsangaben im Kosmos gemacht werden. Daher ist es notwendig, immer klar zu definieren, auf welche zeitliche Epoche sich eine Distanzangabe bezieht.

    Die Ausdehnung des Universums zieht auch nach sich, dass der heutige Durchmesser des sichtbaren Kosmos etwas mehr als 90 Milliarden Lichtjahre beträgt. Das ergibt sich, wenn man die Rekombinationsphase im frühen Universum und die Abstrahlung der kosmischen Hintergrundstrahlung als beobachtbare Grenze annimmt. Die Hintergrundstrahlung weist eine Rotverschiebung von rund z = 1091 auf. Daraus ergibt sich wiederum eine mitbewegte Entfernung von rund 45,5 Milliarden Lichtjahren. Sie entspricht dem Radius des sichtbaren Universums.

    Adrian Kaminski

  • Pulsare als ultrahelle Röntgenstrahler: Funktioniert es vielleicht so?

    09.10.2014, Ulrich Heemann, Ronnenberg
    Es ist denkbar, dass sich Lasereffekte einstellen, wie sie schon in anderen Gaswolken gefunden wurden. Durch Stimulierte Emission stellt sich ein natürliches, mehr oder weniger einphasiges Strahlungsfeld ein. Ein solches Feld sollte nach meiner Erwartung beschleunigungsfrei oder zumindest beschleunigungsarm sein. In einer solchen Scheibe, die den Saturnringen vergleichbar wäre, sollte ein solches Strahlungsfeld gerade in radialer Richtung (einwärts wie auswärts) besonders intensiv sein, was im Gegensatz zur unterstellten Wirkungsweise nach Eddington wäre. Dass diese Strahlung dennoch nicht zwingend monochromatisch wäre, liegt daran, dass in hoch ionisierten Atomen viele und insbesondere auch sehr breite Strahlungsbänder vorliegen können. Aufgrund der eigenen Energieabstrahlung wäre damit sogar ein Rückstoß in Richtung auf den Pulsar gegeben. Die Eddington-Grenze wäre spielend zu überwinden.
    Antwort der Redaktion:
    Es ist denkbar. Jedoch müssten quantitative Untersuchungen konkrete Laseratome identifizieren - und dann nachrechnen, dass die unter diesen Bedingungen tatsächlich funktionieren.

    Herrn Heemanns Vorschlag geht in dieselbe Richtung wie die beiden im Artikel schon angedeuteten Ideen (die ebenfalls noch quantitativ ausgearbeitet werden müssen bevor man sie als Theorie zur Erklärung der Überleuchtkraft betrachten kann). Die einzigen wesentlichen Annahmen bei der Berechnung der Eddington-Grenze sind die (ungefähre) Kugelsymmetrie des Licht-emittierenden Systems und die Annahme, dass die Strahlung das System nicht auseinandertreibt - dass es also im Wesentlichen stationär ist. Generell ist deshalb die Annahme einer starken Abweichung von der sphärischen Symmetrie - z.B. Abplattung, Strahlbildung, kleinskalige Klumpigkeit des Mediums usw. - der einzige Ausweg aus einer Verletzung der Eddington-Grenze.

    Insbesondere ist der Vorschlag von Herrn Heemann eine Konkretisierung der zweiten Idee, nämlich einer Bündelung der Strahlung in Richtung zum Beobachter.

    Die andere Möglichkeit, die Eddington-Grenze unwirksam zu machen, nämlich dass ein System eben doch von der Strahlung auseinandergetrieben wird, kennt man z.B. aus Nova- und Supernova-Explosionen.

    U. Bastian
  • 10 Milliarden Jahre alte Weiße Zwerge?

    08.10.2014, Florian
    Sehr interessanter Artikel. Der letzte Absatz hat bei mir jedoch Fragen aufkommen lassen: Da Weiße Zwerge stellare Nachfolgeobjekte sind, müssten diese bereits zuvor einen rund acht bis zehn Milliarden Jahre – ungefähr der Lebenszyklus unserer Sonne, die auch eines Tages zu einem Weißen Zwerg werden wird – langen Lebenszyklus als "gewöhnliche" Sterne durchlebt haben. Somit können sie - wenn man das Alter des Universums von etwa 13,8 Milliarden Jahren berücksichtigt - höchstens rund 3,8 bis 5,8 Milliarden Jahre als Weißer Zwerg existiert haben. Jedoch werden in der Simulation etwa zehn Milliarden Jahre veranschlagt, damit ein Weißer Zwerg so viel Wasserstoff durch Kometeneinschläge ansammeln kann, dass es mit den beobachteten Mengen übereinstimmt. Kann es überhaupt schon zehn Milliarden Jahre alte Weiße Zwerge geben?
    Antwort der Redaktion:

    Sehr geehrter Leser,

    die Frage, die Sie aufwerfen, ist berechtigt und interessant zugleich. Mit dem Alter der Weißen Zwerge ist das so genannte Kühlalter gemeint – also die Zeit, die vergangen ist, seit der Stern seine Hülle abgeworfen hat und seinen Kern freigelegt hat. Somit ist es richtig, dass dieses Alter zusammen mit der Lebenszeit des Vorläufersterns nicht das Alter des Universums übersteigen kann. Nun ist es aber so, dass Sterne unterschiedlich lange ihre Zeit als "gewöhnliche" Hauptreihensterne im hydrostatischen Gleichgewicht, bei dem die Fusionsprozesse im Zentrum sie gegen einen Kollaps stabilisieren, verbringen. Mit höherer Masse steigt auch der Druck im Zentrum, und um dem entgegenzuwirken, verbraucht der Stern seinen Wasserstoffvorrat schneller. Diese Energie muss auch abgestrahlt werden, weswegen auch die Leuchtkraft von Sternen mit der Masse ansteigt. Da die Menge des Brennstoffs, der für die Fusionen genutzt werden kann, mit der Masse wächst, lässt sich auch die Lebenszeit von Sternen in Abhängigkeit ihrer Massen abschätzen. Näherungsweise lässt sich sagen, dass die Dauer des zentralen Wasserstoffbrennens umgekehrt proportional zur 2,5-ten Potenz der Sternmasse ist. Somit sinkt die Lebenszeit von Sternen mit steigenden Massen vergleichsweise schnell. Für einen Stern mit der doppelten Sonnenmasse ergibt sich bereits eine Lebensdauer, die nur noch rund 17 Prozent der Lebensdauer der Sonne entspricht. Veranschlagt man rund elf Milliarden Jahre für die Sonne, so sind das bereits weniger als zwei Milliarden Jahre. Bei Sternen mit der achtfachen Sonnenmasse sind das bereits nur noch rund 60 Millionen Jahre. Wie man daran sieht, können heute beobachtete Weiße Zwerge durchaus diese hohen Alter aufweisen, obwohl eine obere Massengrenze für ihre Vorläufersterne nicht ganz klar zu ziehen ist. Sie liegt wohl irgendwo zwischen acht und zehn Sonnenmassen.

    Des Weiteren sollte noch erwähnt werden, dass die Autoren der vorgestellten Studie nicht im Prinzip zehn Milliarden Jahre veranschlagt haben. Es ging ihnen darum, die Frage zu beantworten, ob der Mechanismus in der Lage ist, den mit dem Alter ansteigenden Wasserstoffgehalt zu erklären – also auch für deutlich jüngere Objekte. Die angesprochenen zehn Milliarden Jahre sollen dabei helfen, die Größenordnungen einzuordnen, und nähern sich hierbei sogar eher der oberen Grenze an.

    Adrian Kaminski
  • Netter Artikel :)

    20.09.2014, R. Poettmann
    ... auch da ich im Moment 3-fach an der Sonne interessiert bin.

    Zum ersten ist die Sonnenbeobachtung auch mit kleinen und also preiswerten Teleskopen möglich, die einzige vernünftige Astronomie die man hier im Großstadtbereich durchführen kann.
    Mit einem Fernglas mit selbstgebasteltem Sonnenfilter (Basis Baader Sonnenfolie zusammen mit einer stützenden Struktur aus einer Tiefkühlpackung Spinat, dazu einem selbst gebastelten Zitterreduzierer (Prinzip Erhöhung des Trägheitsmomentes) kann man schon sehr gut die vorhandene Fleckenaktivität beobachten.

    Zweitens denke ich über die Anschaffung eines 90mm-Refraktors nach, gedimmt mit der erwähnten Folie, der auch einen Binokularaufsatz bekommen soll (bin neben dem deutlich größeren Erlebnis beidäugigen Sehens auch ein Fan von menschlicher Benutzerfreundlichkeit).

    Drittens: nach dem Betrachten der superschönen Farben des Sonnenspektrums in einem aus Papier gefertigten Handspektroskop, von Astromedia für 9€ - man kann damit auch Fraunhofersche Linien erkennen und messen - will ich eine Lampe anfertigen, die dieses Spektrum im Großformat an die Wand oder Decke projiziert, auch z.B. als Antidepressionslampe. Schönheit ist ja eines der Kennzeichen der "Schöpfung".

    Das alles könnte auch diverse Jugendliche mal für die Natur interessieren.
  • Eine besondere Doktorarbeit über das Zodiakallicht

    07.09.2014, Michael Opsölder
    Vielleicht ist es für manchen Leser interessant zu wissen, dass es eine Doktorarbeit über die Radialgeschwindigkeit des Zodiakalstaubs durch die Messung der Dopplerverschiebung der Fraunhoferlinien des von ihm reflektierten Lichts gibt, deren praktische Arbeit bereits Anfang der 1970er Jahre begann. Diese Arbeit mit dem Titel "Radial Velocities in the Zodiacal Dust Cloud" wurde dann 2006 nach mehr als 30 Jahren Pause wieder aufgegriffen und 2007 fertiggestellt. Der Grund dafür war, dass ihr Autor als Gitarrist der Band "Queen" einfach zu stark eingespannt war: Brian May.
  • Wie geht das?

    07.09.2014, Liane Mayer
    "In anderen Fällen würde es nie Nacht, weil stets eine Sonne scheint.": Also, das kann ich mir nicht vorstellen! Damit es "nie Nacht" würde, müsste ein Planet doch ständig zwischen zwei wenigstens annähernd scheinbar gleich hellen Sonnen sein. Wie soll das aber gehen? Umkreist er eine der beiden Sonnen, so gibt es sicher einen Zeitpunkt, wo vom Planeten aus gesehen die andere Sonne in Konjunktion mit der "Hauptsonne" steht, und dann wird es auch Nacht. Umkreist er beide, so stehen sie sowieso hauptsächlich gleichzeitig am Himmel (oder eben nicht). Selbst für den unwahrscheinlichen Fall, dass er eine Achterbahn fährt und um beide Sonnen abwechselnd "kreist", gibt es immer wieder Situationen, wo beide gleichzeitig im Blickfeld sind und damit auch Nacht möglich wird.
    ich frage mich übrigens schon lange, wie das letztere Szenario sich auf den Planeten auswirken würde: Da müsste es ja z. B. krasse jahreszeitliche Unterschiede geben, da einmal beide Sonnen relativ nahe sind und dann wieder nur eine, während die andere weiter weg ist. Dazu kommen noch Gezeiteneffekte, die vermutlich auch stark spürbar wären und den Planeten vermutlich sogar aufheizen würden, oder?
    Antwort der Redaktion:
    Frau Mayer hat vollkommen Recht.
    U.B.
  • Modell-(Un-)Abhängigkeit der Parallaxenmethode

    02.09.2014, Frank Wappler
    Adrian Kaminski schrieb (29.08.2014):
    > Für die Abstandsbestimmungen kam die Parallaxenmethode [
    http://www.spektrum.de/lexikon/physik/parallaxe/10888 ] zum Einsatz [... die] auf keinen physikalischen Modellen basiert, sondern lediglich einfachste trigonometrische Gesetzmäßigkeiten ausnutzt.


    Trifft das auch auf das physikalisch-geometrische Modell zu, dass sich die fraglichen Abstände (einschl. erforderlicher Abstände zwischen Enden von "Basislinien") ausgerechnet unter Ausnutzung der einfachsten trigonometrischen Gesetzmäßigkeiten (also wohl der ebenen bzw. Euklidisch-flachen Geometrie) ermitteln ließen?
    Antwort der Redaktion:

    Wenn man für die Hipparcos-Datenauswertung eine euklidisch-flache Geometrie benutzt hätte, dann wäre in der Tat etwas Falsches herausgekommen. Das war den beteiligten Astronomen aber schon im Vorfeld klar, und deshalb haben sie von vornherein die wohlbekannte nach der Allgemeinen Relativitätstheorie anzunehmende gekrümmte Geometrie des physikalischen Raums zur Anwendung gebracht.

    Und sie konnten den Spieß sogar umdrehen: Wenn diese Geometrie nicht korrekt wäre, dann hätten die Hipparcos-Rohmessungen in der Auswertung nicht richtig zusammengepasst. Anders gesagt: Es wären Widersprüche zwischen den Messungen aufgetreten. Das ist der Hintergrund der von Hipparcos vorgenommenen Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Siehe dazu auch den Leserbrief von Herrn Orlov vom 31.8. und meine Antwort dazu.

    Ulrich Bastian
  • Hipparcos und Allgemeine Relativitätstheorie

    31.08.2014, Walter Orlov
    Und nicht vergessen, noch die hochgenaue "Bestätigung" Allgemeiner Relativitätstheorie zu revidieren:

    "...Hipparcos . Dieser hatte die Aufgabe, die Position von 118’000 Sternen (bis zur Grössenklasse 12.5) hochgenau zu vermessen... Damit konnte er über den ganzen Himmel hinweg die Prognosen der ART mit einer Genauigkeit von etwa 0.3 % bestätigen"
    http://www.relativity.li/de/epstein/lesen/i0_de/i2_de/

    Nun darf jetzt diese Genauigkeit wohl von 0.3% auf 10% wachsen oder ;)
    Antwort der Redaktion:

    Nein, von der Debatte um die Parallaxe (Entfernung) der Plejaden ist der restliche Hipparcos-Katalog nicht betroffen. Insbesondere gilt das für die Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie durch die Hipparcos-Messung der relativistischen Lichtablenkung im Schwerefeld der Sonne.

    Für Einzelheiten siehe meine Antwort auf den Leserbrief von Herrn Weigelt vom Vortag (30.8.)

    Ulrich Bastian
  • Frage zu den anderen Sternen

    30.08.2014, Gert Weigelt, Dresden
    Haben nur die Plejaden den durch die Messung verursachten Entfernungsunterschied oder betrifft das womöglich den gesamten Sternenkatalog?
    Wenn man mit einem erdgroßen Radioteleskop die Entfernungen der Sterne so genau vermessen kann, wozu braucht man noch die Satelliten?
    Antwort der Redaktion:

    Zur ersten Frage:

    Der Hipparcos-Katalog hat kein generelles Problem bei den gemessenen Parallaxen. Das ist durch eine Vielzahl von Anwendungen bestätigt worden. Diese umfassen z.B. andere Sternhaufen, Cepheiden, RR-Lyrae-Sterne, die Hauptreihe der sonnennahen Sterne im Hertzprung-Russell-Diagramm, die wenigen Sterne der Magellanschen Wolken und so weiter.

    Insbesondere zeigen auch andere Sternhaufen (Hyaden, Coma-Haufen, UMa-Haufen, Praesepe) keine Diskrepanz zwischen Hipparcos und anderen Entfernungsbestimmungen. Diese anderen Haufen sind aber alle viel älter als die Plejaden. Also sind entweder die jungen Plejaden doch physikalisch nicht so gut verstanden wie man denkt, oder Hipparcos hat dort - und nur genau dort - ein Messproblem.

    Gaia wird die Frage nach der Ursache der Diskrepanz in der Plejaden-Distanz abschließend beantworten.

    Zur zweiten Frage:

    In mühsamer, sehr aufwendiger Messarbeit mit jeweils mehreren der richtig großen Radioteleskope der Welt sind vier Parallaxen gemessen worden. Hipparcos hat in einem vergleichbaren Zeitraum 120 000 Parallaxen gemessen, Gaia wird das selbe für hunderte von Millionen Sternen tun. Das ist der große Unterschied zur erdgebundenen Arbeit.

    Ulrich Bastian
  • Paarinstabilitätssupernova: Lustiger Effekt

    22.08.2014, Mathias Völlinger, Rastatt
    "Während der Endphase des Heliumbrennens in ihrem Kern führen hohe Dichten und Temperaturen zu Energien, bei denen sich Photonen, die zu einer gewissen Stabilisierung des Körpers beitragen, in Elektron-Positron-Paare umwandeln können. Wegen des fehlenden Strahlungsdrucks fällt dann der Stern unkontrolliert in sich zusammen."

    Licht kann also auch einem Phasenübergang unterliegen. Wenn Druck und Temperatur stimmen, "kondensiert" das Licht zu Materie. Der Druck ist dann plötzlich weg.
    Antwort der Redaktion:
    Ein richtiger Phasenübergang im Sinn der Thermodynamik ist das nicht, aber Herr Völlinger hat insofern Recht, dass sich ein solcher für den Stern ganz genauso "anfühlen" würde. Der Druck ist plötzlich weg. So, wie Wasserdampf bei Abkühlung zu Wasser kondensieren kann, und dann bei minimalem Druck auf einem Tausendstel des vorherigen Dampfvolumens aufbewahrt werden kann. Der Stern kollabiert tatsächlich wie eine dampfgefüllte heiße Plastikflasche oder Blechdose, die man abkühlt. Siehe z.B. https://www.youtube.com/watch?v=JsoE4F2Pb20

    Es handelt sich bei der Paarinstabilität nicht um einen richtigen Phasenübergang, weil das Ergebnis nicht ein neuer stabiler Zustand des Materials ist. Das Neue ist ein zusätzlicher Prozess - nämlich die Zerstrahlung und Wiedererzeugung von Elektron-Positron-Paaren, mit deren Hilfe sehr viel Energie direkt aus dem stellaren Kern entfernt werden kann. Die Energie wird von den dabei entstehenden Neutrinos weggetragen, und dieser Energieverlust - nicht ein neuer stabiler Zustand des Materials - ist es, was den Druckabfall und damit den Kollaps bewirkt.

    U.B.

  • Lagunennebel (Leserbild)

    21.08.2014, Richard Hellenthal, Weilerswist
    Spitzenmäßig!
  • Wow!

    21.08.2014, An Ra
    Einfach eine Super-Aufnahme!
  • NGC 4631 Fabian Neyer

    21.08.2014, Peter Riepe
    Fabian Neyer ist sicherlich einer der weltweit genauesten und gründlichsten Astrofotografen. Er liefert nicht nur "pretty pictures" (was im Prinzip mit guter Hard- und Software jeder könnte), sondern macht sich auch über die korrekt kalibrierte Darstellung des astronomischen Backgrounds intensive Gedanken. Daraus könnten viele andere lernen …
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