Ihre Beiträge sind uns willkommen! Schreiben Sie uns Ihre Fragen und Anregungen, Ihre Kritik oder Zustimmung. Wir veröffentlichen hier laufend Ihre aktuellen Zuschriften.
Zuzüglich zu der Schwierigkeit der Lokalisation des Bebens ist m.E. die Frage noch wichtiger, ob es überhaupt ein Beben ist und nicht der Einschlag eines Meteoriten auf den Mars. Wenn man das nicht unterscheiden kann, ist die Erforschung der Marsgeologie mit Hilfe eines Seismometers sehr fraglich. Denn schließlich müssen wir davon ausgehen, dass auf dem Mars wesentlich mehr Meteoriten aufgrund der dünnen Atmosphäre niedergehen als auf der Erde.
In seinem Artikel beschreibt Jan Hattenbach, welche Unterschiede beim Wechsel eines Teleskops von 10 nach 16 Zoll zu erwarten sind. Ergänzend möchte ich auf folgende Zusammenhänge hinweisen:
Vergleicht man die Lichtsammelleistung eines Teleskops mit einem Instrument, das über die doppelt so große Öffnung verfügt, so ergibt sich aus der vierfachen Fläche der Optik die entsprechend größere Fähigkeit, das Himmelslicht zu sammeln. Hiervon kann bei der Astrofotografie direkt profitiert werden, d. h., unter sonst gleichen Bedingungen reicht ¼ der Belichtungszeit.
Weit verbreitet ist dabei die Annahme, dies gelte auch für die visuelle Beobachtung. Im Vergleich der beiden vom Autor erwähnten Geräte (10 bzw. 16 Zoll) ist die Spiegelfläche das Explorer-Instrument um den Faktor 2,56 größer, der gleich Wert gilt aber eben nicht für die visuelle Wahrnehmung. Das Auge bzw. die Physiologie der Nervenzellen funktioniert nicht linear. Im Endeffekt folgt daraus, dass doppeltes Licht nicht das Doppelte in der Helligkeitswahrnehmung bedeutet, sondern erheblich weniger. Schon bei der Betrachtung des Sternhimmels wird dies unmittelbar deutlich. Ein Stern der nächsten Größenklasse ist 2,5mal heller, beim Sprung um 5 Größenklassen ist der Faktor 100. Das nehmen wir so doch nicht wahr.
Das Weber-Fechner-Gesetz aus dem 19. Jahrhundert geht davon aus, dass Lichtreiz und Wahrnehmung in einem logarithmischen Verhältnis stehen, darauf wird immer noch häufig Bezug genommen. Aktueller und wohl auch zutreffender sind die Annahmen von Stevens, der zu der Erkenntnis kam, dass sich die Zusammenhänge in einer Potenzfunktion darstellen lassen. Kurz gesagt reduziert sich die Wahrnehmung bei einem verstärkten Helligkeitsreiz um die Potenz 0,33. Doppelt so viel Licht nehmen wir danach um einen Faktor von 2 hoch 0,33 = 1,3 heller wahr. Von 10 nach 16 Zoll (Vergrößerung der Fläche um 256%) sind es für das Auge nur noch 1,4 mal mehr Helligkeit. Selbst der Anstieg von 10 nach 40 Zoll bringt nur den Faktor 2,5.
Mich interessiert das "Erscheinungsbild" des Sommerdreiecks um 10000 v.Chr. bis 5000 v.Chr., wenn man alle Sternbewegungsparameter berücksichtigt.
Mit freundlichem Gruß
Stellungnahme der Redaktion
In 10000 Jahren bewegen sich Atair um ca. 1.8 Grad, Wega um ca. 1 Grad und Deneb nur um ca. 20 Bogensekunden am Himmel. Die Entfernungen der drei Sterne zur Sonne verringern sich dabei sich dabei um rund 5 Prozent, knapp 3 Prozent und viel weniger als 1 Prozent. Bei heutigen Winkelabständen von ca. 25 Grad zwischen Wega und Deneb bzw. jeweils ca. 35 Grad zwischen Atair und den anderen beiden Sternen wird sich das Bild des Sommerdreiecks über diesen Zeitraum also nicht auffällig ändern.
U.B.
In SuW 5/2019 wird ein Rückblick auf die ersten 57 Jahre der Zeitschrift gegeben. In den ersten Jahrgängen fanden sich auf den Heftseiten oft humorvolle Anekdoten. Es wäre schön, wenn Sie dies wieder aufleben lassen würden. Hier ein kleiner Beitrag:
Um 1975 erzähle mein Astronomieprofessor, Mogens Rudkjøbing, der zu Astronomen in Frankreich gute Kontakte hatte, folgende Geschichte: In den 50-er und 60-er Jahren war man unter französischen Astronomen etwas betrübt über die Tatsache, dass die bekanntesten Astronomen des Landes deutschklingende Namen trugen: Schatzman, Fehrenbach, Dollfus, Schaumasse, Heidmann. „Aber“, so tröstete man sich, „zumindest haben wir einen Berühmten mit einem echten französischen Namen, nämlich Lallemand“.
Zum Leserbeitrag von Herrn Russek zum Mondregenbogen möchte ich jetzt auch einen kurzen Leserbeitrag beitragen. Mit Caspar David Friedrich hat sich Herr Russek leider gerade den wirklich schlechtesten Zeugen ausgesucht, den man für authentische Abbildungen der Natur und der Landschaft heranziehen kann. Das Besondere an Friedrichs Landschaften ist nämlich, dass Friedrich seine Landschaften im stillen Kämmerlein äußerst phantasievoll zusammenkomponiert hat. Da findet sich dann schon mal ein verfallenes Klostergemäuer aus Greifswald Eldena im Riesengebirge wieder und die Eisschollen des Greifswalder Boddens in der Arktis. Und so kann bei ihm auch ein sonniger Regenbogen in eine Mondlandschaft hineingeraten. Vielleicht findet sich ja eine zuverlässigere Quelle.
auf die Frage von Herrn Thomas Ahrendt in SuW4/2019 (S.8), ob die Gravitation eine Kraft, eine Scheinkraft oder eine Eigenschaft der Raumzeit ist, haben Sie schließlich geschrieben, dass die Gravitation nie, in keiner irgendwie sinnvollen Sichtweise eine Scheinkraft ist.
Diese Aussage ist leider völlig falsch. Das genaue Gegenteil ist der Fall. Aus dem Äquivalenzprinzip folgt direkt, dass in einem lokalen Inertialsystem keine Gravitationskraft auftritt. Die Gravitationskraft tritt nur in nicht–inertialen Bezugssystemen auf. Damit ist sie nichts anderes als eine Scheinkraft.
Siehe zum Beispiel: Sexl, Urbantke - Gravitation und Kosmologie, Seite 12ff.
Stellungnahme der Redaktion
Darauf habe ich direkt an Herrn Simon folgendermaßen geantwortet:
"Lieber Herr Simon,
Scheinkraft ist ein Begriff aus der klassischen Newtonschen Physik. Er bezeichnet Kraftfelder, die sich in der klassischen, flachen und zeitunabhängigen Newtonschen Raumzeit *global* durch eine geeignete Wahl des Bezugssystems eliminieren lassen. Sie werden verursacht durch eine Rotation (Zentrifugal- und Corioliskraft) und/oder eine Beschleunigung (Trägheitskraft) des gewählten Bezugssystems gegenüber der Klasse von (globalen) Newtonschen Intertialsystemen.
Das Äquivalenzprinzip besagt lediglich, dass die Gravitation sich *lokal* durch die Transformation auf das System eines frei fallenden Beobachters "beseitigen" lässt. Sie lässt sich aber nicht durch eine Wahl des Referenzsystems *global* eliminieren. In Einsteins berühmten Aufzug-Gedankenexperiment wird die Gravitation streng genommen nur im Zentrum des Fahrstuhls beseitigt. Wenn sie eine normal große Fahrstuhlkabine im irdischen Gravitationsfeld frei fallen lassen, dann wird der Beobachter in der Mitte der Kabine mitnichten konstante Positionen von anfangs ruhend schwebenden und nun frei mitfallenden Körpern beobachten. Oben und unten werden sie von ihm weg beschleunigt erscheinen, und rechts, links, vor und hinter ihm werden sie näher kommen. - Dies zu messen bräuchte es übrigens keine aufwändigen interferometrischen Anlagen, sondern das könnte man bei freiem Fall über die Höhe eines Hochhauses mit ziemlich schlichten Piezo-Sensoren tun.
Deshalb halte ich es für falsch (oder wenn Ihnen das lieber ist: für nicht geschickt), den Begriff der Scheinkraft für die z.B. auf der festen Erde gefühlte Gravitationskraft zu verwenden. Dies ist eine unzulässige (oder: ungeschickte) Vermischung eines Newtonschen Begriffs in die relativistische Sichtweise - auch wenn Sexl und Urbantke dies anders dargestellt haben (ich habe im Moment keinen Zugriff auf das Buch, konnte also nicht nachlesen, was genau dort auf S. 12 steht).
Das oben erklärte Beispiel der Gezeitenkräfte in Einsteins Fahrstuhl gilt für jedes realistische Gravitationsfeld im Universum. Ein globales homogenes Gravitationsfeld ist unphysikalisch, und nur in einem solchen könnte die Gravitation *global* wegtransformiert werden. Oder anders gesagt: Es gibt in der allgemeinen Relativitätstheorie kein globales Inertialsystem, in dem die Gravitation *überall* verschwindet.
Bisher habe ich weitgehend technisch-mathematische Argumente für meine Sicht der Dinge dargelegt. Auf einer etwas mehr grundsätzlichen (wenn Sie so wollen: philosophischen, oder meinetwegen: semantischen) Ebene passt der Begriff der Scheinkraft ebenfalls nicht auf die Gravitation: Die Scheinkräfte der klassischen Physik haben keine originär
physikalische Wechselwirkung als Ursache. Nur deshalb können sie ja global zum Verschwinden gebracht werden. Sie sind in diesem Sinne physikalisch "nicht real". Die Gravitation ist aber in allen drei Sichtweisen meiner "Expertenantwort" eine echte physikalische Wechselwirkung. Sowohl in der klassischen Physik als auch in der allgemeinen Relativitätstheorie als auch in der gesuchten Quantengravitation.
Aus der Länge der vorstehenden Abhandlung können Sie entnehmen, weshalb ich das Thema Scheinkräfte in der "Expertenantwort" auf jenen einen Satz beschränkt habe: Dieses Thema alleine braucht mehr Platz als es auf einer ganzen "Expertenantwort"-Seite überhaupt gibt.
Aus dem gleichen Grund - und wegen der Komplexität der Argumentation - kann ich Ihre Zuschrift auch nicht gut auf den Leserbriefseiten unterbringen. Wenn es Ihnen wichtig ist, Ihren Einwand publiziert zu sehen, dann bin ich aber gern bereit, Ihren Leserbrief samt meiner Antwort auf SuW-online zu publizieren.
Mit den besten Grüßen,
Ulrich Bastian"
Daraufhin hat auch Herr Simon die Argumentation seines Leserbriefs noch einmal ausführlicher dargestellt:
Lieber Herr Bastian.
Nachdem Sie sich ausführlich zu Wort gemeldet haben, gestatten Sie mir bitte eine gleichermaßen ausführliche Darlegung meiner Argumente.
Die Verwendung des Begriffs Scheinkraft hat nicht die Newton'sche Theorie zur Voraussetzung. Die Coriolis- und die Zentrifugalkraft gibt es selbstverständlich auch in einer allgemeinrelativistischen Beschreibung.
Wie sie selbst geschrieben haben, treten bezüglich eines in einem homogenen Gravitationsfeld frei fallenden (unbeschleunigten) Bezugssystem keine Gravitationseffekte auf. Bezüglich eines ortsfesten, und daher in der gekrümmten Raumzeit beschleunigten, Beobachters bewegen sich frei fallende Objekte allerdings beschleunigt. Dieser Beschleunigung kann auch in der allgemeinen Relativitätstheorie gemäß F = ma eine Kraft zugeordnet werden. Diese Beschleunigung bzw. diese Kraft tritt aber nur auf, weil der ortsfeste Beobachter die Bewegung bezüglich eines beschleunigten Bezugssystems beschreibt.
Die in diesem Beispiel auftretende Gravitationskraft ist nichts anderes als eine Scheinkraft. Es ist ein sehr instruktives und sinnvolles Beispiel. Viele Lehrbücher zur allgemeinen Relativitätstheorie verwenden dieses Beispiel um sich dem Thema zu nähern [2,3,4,5]. Hier beispielhaft ein Zitat aus [2], Seite 13:
"Ein auf der Erde ruhendes Labor ist dagegen durch die Kraft, die von der Unterlage her ausgeübt wird, relativ zum Inertialsystem beschleunigt. Durch die Beschleunigung treten Scheinkräfte auf, die Gravitationskräfte."
Nicht zuletzt waren es Gedankenexperimente dieser Art, mit denen Albert Einstein seine ersten Überlegungen zur allgemeinen Relativätstheorie zum Ausdruck brachte! [1]
In realen, nichthomogenen Gravitationsfeldern bleibt das Prinzip das gleiche, die Sichtweise ändert sich nur geringfügig. Was man im Alltag unter der Gravitationskraft versteht, nämlich die Gewichtskraft bzw. die Schwerkraft, ist in jeder gekrümmten Raumzeit nach dem Übergang in ein (genügend kleines, d.h. lokales) Inertialsystem nicht nachweisbar und damit sinnvoll mit einer Scheinkraft vergleichbar.
Ihre Antwort, die Schwerkraft sei niemals, in keiner irgendwie sinnvollen Sichtweise, eine Scheinkraft, halte ich aus diesen Gründen nach wie vor nicht nur für falsch,
sondern sogar für kontraproduktiv im Hinblick auf ein intuitives Verständnis der allgemeinen Relativitätstheorie.
Sie persönlich mögen die Sichtweise für falsch halten. Dann sollten Sie das in Ihrer Expertenantwort aber deutlich als eigene Meinung kennzeichnen.
In jedem Fall aber sollte nicht unerwähnt bleiben, dass führende Experten es als sinnvoll ansehen, die Schwerkraft als Scheinkraft zu betrachten.
Sie dürfen meine erste Zuschrift mitsamt dieser gerne publizieren. Nach meiner Auffassung sollte in einer seriösen Zeitschrift wie Sterne und Weltraum ihre Sichtweise zu diesem Thema nicht unkommentiert bleiben.
Mit freundlichen Grüßen
Dennis Simon
[1] Albert Einstein - Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes, Annalen der Physik, Volume 340, Issue 10, 1911, Seite 898ff
[2] Roman Sexl, Helmuth Urbantke - Gravitation und Kosmologie, Spektrum, 5. Auflage 2002
[3] Norbert Straumann - General Relativity, Springer, 2. Edition, 2013, Seite 10
[4] Steven Weinberg - Gravitation and Cosmology, Wiley, 1972, Seite 67ff
[5] Sean Carroll - Spacetime and Geometry, Pearson, 2004, Seite 48ff
Liege ich richtig, wenn ich vermute, mit einem einzigen Seismometer auf dem Mars ließen sich die gemessenen Erschütterungen nicht lokalisieren?
Stellungnahme der Redaktion
Tatsächlich ist es schwierig, mit nur einem Seismometer das Epizentrum eines Bebens zu lokalisieren. Dafür wollen die Forscher des SEIS-Experiments unter anderem die unterschiedlichen Laufzeiten der verschiedenen Arten von Bebenwellen (Schallwellen, Scherwellen und Oberflächenwellen) nutzen. Die Unterschiede sind ein Maß für die Entfernung zum Epizentrum. Und aus der Schwingungsrichtung der Wellen am Ort von InSight kann auch die Richtung zu der Quelle der Erschütterung bestimmt werden.
Allerdings sind diese Verfahren sehr viel ungenauer als die Verwendung mehrerer Seismometer. Ursprünglich war deshalb ein ganzes Netzwerk solcher Instrumente namens Marsnet für den Roten Planeten geplant, es wurde aber aus Kostengründen nie verwirklicht.
Die jetzt gemessene Erschütterung war für weitergehende Untersuchungen zu schwach; die Forscher hoffen daher auf stärkere Aktivität auf dem Mars.
Ich frage mich wie diese wahnsinnig großen Satelliten Konstellationen z.b. von SpaceX die visuelle und fotografische Himmelsbeobachtung beeinflussen werden. Ich würde mich um Ihre Meinung zu diesem Thema freuen.
Stellungnahme der Redaktion
Sie werden selbstverständlich das Ärgernis von Satellitenspuren auf astronomischen Aufnahmen vergrößern. Allerdings ist diese Vergrößerung nicht wirklich dramatisch, da auch jetzt schon Tausende von ähnlich großen Objekten um die Erde kreisen.
U.B.
In SuW 4/2019, S. 14 zeigen Sie ein Bild, auf dem die Zwerggalaxie Bedin 1 sein sollte, aber ich kann da keine Galaxie entdecken. Für mich sind es einfach viele Einzelsterne, die Struktur einer Galaxie ist für mich nicht erkennbar. Können Sie vielleicht erläutern, wo hier die Galaxie steckt, und wie man das erkennen kann?
Stellungnahme der Redaktion
Sie finden die Zwerggalaxie im unteren Teilbild am unteren Rand. Sie ist in ihre hier winzig erscheinenden Einzelsterne aufgelöst und von den - im Durchschnitt viel helleren und damit im Bild "dickeren" - Sternen des im Vordergrund befindlichen Kugelsternhaufens umrandet.
Eine großartige Nahaufnahme von Jupiter auf S.10 im Aprilheft 2019!
Im Text wird erwähnt, dass sich Juno alle 53 Tage Jupiter bis auf 3500 km nähert. Dabei überfliegt sie auch die Polregionen - wie im Bild zu sehen.
Da kommt die Frage auf, ob nicht das starke Magnetfeld Jupiters Kräfte auf magnetisch sensible Teile der Sonde ausübt - so wie Eisenspäne von den Magnetpolen angezogen werden und es dadurch langfristig zu einer Bahnbeeinflussung kommen kann.
Sind diese Kräfte vernachlässigbar oder durch Abschirmung aufgehoben?
Stellungnahme der Redaktion
Das Magnetfeld von Jupiter bewirkt keine relevanten Bahnänderungen. Das Feld ist zwar stark, aber damit kann es sowieso nur die Orientierung, nicht die Geschwindigkeit (und damit Bahn) der Sonde beeinflussen, wenn diese magnetisch ist. Ein Feld an sich kann einen Magneten nur drehen, nicht beschleunigen. Eine Beschleunigung eines Magneten kann nicht von dem Feld selbst, sondern nur von dessen räumlichen Gradienten - also von den räumlichen Variationen der Stärke und Richtung des Feldes - erzeugt werden. Und diese Variationen wiederum sind trotz der Stärke des Feldes winzig klein, weil Jupiter so groß ist.
Bei den von Herrn Schauer angeführten magnetischen Eisenspänen sind die Gradienten dagegen sehr groß - wie bei jedem Magneten, der in eine Hand oder ein Zimmer passt.
U.B.
In der Abb. auf S. 31 stehen an den Signalen von Verschmelzungen extrem messereicher schwarzer Löcher Angaben wie „Monat“, „Woche“, „Tag“ und „Stunde“. In der Abbildung werden sie durch eine weitere Beschriftung als „Umlaufzeiten“ erklärt. Das kann nicht stimmen, weil die Umlaufzeiten direkt die GW-Frequenz bestimmen und die Einträge zu den verschiedenen Zeiten verschiedener Signale nicht bei denselben GW-Frequenzen stehen.
Die Einträge meinen – wenn ich die Beschriftung der Originalabbildung im GOAT-Report richtig verstehe – die Zeit, die die besagten Objekte von dieser Frequenz an noch bis zu ihrer Verschmelzung haben und damit die Zeit, die das Paar schwarzer Löcher (noch) im LISA-Band verbringt.
Stellungnahme der Redaktion
Wir danken Herrn Knispel für den Hinweis. Eine entsprechende Fehlermeldung (erratum) für ein kommendes SuW-Heft ist in Vorbereitung.
Ein interessanter Beitrag (SuW 3/2019, S. 18-20) zum Nachweis des 405.000 Jahre-Zyklus in 200-215 Mio. Jahre alten Sedimenten im Osten der USA. Allerdings fehlt der Zusammenhang zwischen Sedimenten und Erdbahn-Änderungen – wie kommt man überhaupt auf einen derartigen Zyklus in diesen Sedimenten? Die zitierten Datierungen mittels Magnetfeld-Polarität und U-Pb von Zirkonen aus vulkanischen Aschelagen stecken nur den zeitlichen Rahmen ab. Dazu nahm ich mir den Originalartikel von Kent et al. und einen weiteren vor (Olsen et al. 1996: High-resolution stratigraphy of the Newark rift basin (early Mesozoic, eastern North America, GSA Bulletin, 108, p.40-77).
Im erbohrten Paläo-See (übrigens aus mehreren Bohrungen, welche zusammen über 6900 m ergeben, nicht das berichtete 5-6 km tiefe Loch) finden sich rhythmisch abgelagerte Sedimente, die vertikal immer dem gleichen Muster folgen und innerhalb eines Zyklus veränderliche Wassertiefe, Gehalt an organischen Stoffen und Oxidation der Minerale reflektieren. Vor allem variieren damit die Niederschlagsmengen, die die Umgebung abwechselnd in eine üppig florierende Landschaft und eine Savanne/Wüste verwandelten. Insgesamt fand man 66 solcher Zyklen über einen Ablagerungszeitraum von etwa 27 Mio. Jahren - 409.000 Jahre pro Zyklus, was im Rahmen der Unsicherheiten allein schon ein überzeugendes Ergebnis für die Jupiter/Venus-Bahnstörung ist. Das wurde nun für einen 15 Mio. Jahre-Abschnitt durch die verfeinerten Datierungen bestätigt.
Nicht minder faszinierend: diese Sedimente wurden abgelagert, als die damals noch zusammenhängenden Kontinente aufbrachen und ein riesiges Rift-Becken zwischen Nordamerika und Europa/Afrika entstand, das schließlich zum Atlantik wurde. Während Jupiter und Venus seit der Ablagerung dieser Sedimente rund 500 weitere Zyklen erzeugten, hat sich das Newark-Becken etwa 6000 km von seiner ursprünglichen Position gegenüber Westafrika entfernt, damals das östliche Ufer des Rift-Sees. Nichts steht still.
Dieses ausführliche Gedicht (SuW 4/2019, S. 7) und dessen einhergehende Gedanken über das Verhalten der Menschheit haben mir sehr gut gefallen. Dies ist aktueller denn je, und man sollte dies nicht nur selber verinnerlichen, sondern auch den rücksichtslosen und nur an sich denkenden Verantwortlichen dieser Welt vor Augen halten.
In mehreren Artikeln über interstellare Materie bleibt für mich die Stabilität von atomarem Wasserstoff in H I -Gebieten unerklärt; welcher Mechanismus verhindert im Detail die energetisch günstige Verbindung zum Molekül H2 ? Unter irdischen Bedingungen verhält sich "naszierender Wasserstoff" extrem reaktiv.
Stellungnahme der Redaktion
Herr Hilger stellt hier eine gute Frage. Und es ist tatsächlich so, dass der neutrale atomare Wasserstoff im Universum stets einen Übergangszustand darstellt. Das galt sogar für die hunderte von Jahrmillionen dauernde Epoche im jungen Universum, in der der neutrale atomare Wasserstoff die dominierende Form der Materie war. Davor war es zu heiß im Kosmos, deshalb hat der Wasserstoff bis zum Weltalter von 380 000 Jahren in ionisierter Form vorgelegen. Wenn nichts weiter passiert wäre, dann wäre er irgendwann danach durch die expansionsbedingte Abkühlung tatsächlich in die molekulare Form übergegangen. Aber beim Weltalter von einigen hundert Millionen Jahren (bei einer Rotverschiebung zwischen ca. 10 und ca. 7) leuchteten die ersten Quasare und massereichen Sterne auf und verwandelten mit ihrer UV-Strahlung den Wasserstoff wieder in seine ionisierte Form zurück.
Zuvor war es eigentlich für Wasserstoffmoleküle schon kalt genug geworden. Aber bei der geringen Dichte, die das Universum zu der Zeit bereits hatte, reichte einfach die Zeit bis zur Re-Ionisation nicht aus. Zu wenige Wasserstoffatome waren inzwischen einem möglichen Partner für die Molekülbildung nahe genug begegnet. Deshalb gibt es im Raum außerhalb von den dichten Bereichen der Galaxien bis heute weder molekularen noch atomaren Wasserstoff in bedeutenden Mengen.
Innerhalb von Galaxien ist die Dichte hoch genug, und es gibt genug Zeit für eine Abkühlung des Gases und für die Begegnung zwischen den Atomen. Somit entsteht dort laufend in großen Mengen atomarer Wasserstoff aus ionisiertem, und in der Folge auch molekularer Wasserstoff aus atomarem. Die vielen großen Molekülwolken in unserer und in anderen Galaxien legen davon drastisches Zeugnis ab.
Nun neigt aber der molekulare Wasserstoff sehr stark dazu, Sterne zu bilden. Die massereichen unter ihnen erzeugen dann in den Molekülwolken viel UV-Strahlung. Und die wiederum heizt das Gas auf, zerlegt zuerst die Moleküle und danach auch noch die Einzelatome. Wenn einige Dutzend Millionen Jahre später die heißen, UV-reichen Sterne erloschen sind, vereinigen sich zunächst die Elektronen wieder mit den Wasserstoffkernen zu atomarem Wasserstoff. Und wenn keine weiteren Störungen eintreten, also genügend Zeit verfügbar ist, dann kühlt das Gas weiter ab und bildet wieder Wasserstoff-Moleküle.
Nun neigt aber der molekulare Wasserstoff sehr stark dazu, Sterne zu bilden. Die massereichen unter ihnen ... (siehe oben)!
Langer Rede kurzer Sinn: Die von Herrn Hilger zu Recht hinterfragte Stabilität des neutralen Wasserstoffs gibt es gar nicht. Aber es gibt trotzdem zu jeder Zeit in jeder Galaxie einen Anteil von neutralem Wasserstoff.
Der erfolgreiche Nachweis von 11 Gravitationswellenereignissen innerhalb von 3 1/2 Jahren zeigt doch, dass es viele Schwarze Löcher im Universum gibt ( Artikel : Neue Gravitationswelle bricht alle Rekorde, Heft 02/2019, Seite 38, von Andreas Müller ). Da nur die Verschmelzung von Paaren Schwarzer Löcher bzw. ein Paar Neutronensterne zu einem Schwarzen Loch als Gravitationswellenereignisse gemessen werden können, kann von der Existenz von einer viel größeren Anzahl Schwarzer Löcher im Universum ausgegangen werden. Andreas Müller geht außerdem von 10 bis 100 Kollisionen zweier Schwarzer Löcher und 110 bis 3850 Verschmelzungen von Neutronensternpaaren zu einem Schwarzen Loch jährlich aus. Dies ergibt über lange Zeiträume eine sehr große Anzahl Schwarzer Löcher ! Könnten die unsichtbaren Schwarzen Löcher kleinerer und mittlerer Massen die Dunkle Materie erklären ?
Stellungnahme der Redaktion
Diese Frage ist sowohl von Sternfreunden wie Herrn Schreyer als auch von den Profis der Astronomie seit über einem halben Jahrhundert immer wieder gestellt worden. Und sie ist stets und immer wieder, und mit immer größerer Sicherheit mit "nein" beantwortet worden. Die Logik ist ganz grob die Folgende: Wir nehmen an, dass die gesamte fehlende Gravitation im Universum (also die gesamte Dunkle Materie) von Schwarzen Löchern gestellt wird. Das gibt ihre Gesamtmasse vor. Und wenn wir dann eine Masse (oder einen Massenbereich) für die einzelnen Löcher annehmen, dann ergibt sich daraus ihre Anzahl bzw. Dichte im Raum. Sehr groß und schwer dürfen sie nicht sein, denn sonst würden sie alle Galaxienscheiben bis zur Unkenntlichkeit zerfleddern. Sehr klein und leicht können sie auch nicht sein, denn dann wären sie sehr zahlreich und es müsste immer mal wieder eins durch das Sonnensystem geflogen sein und die Planetenbahnen sowie den Kuipergürtel stark gestört haben.
Beides trifft nicht zu. Dazwischen gab es ursprünglich einen Bereich, der beides vermeiden könnte. Aber dieser Bereich ist durch unsere zunehmenden Kenntnisse über das Universum immer kleiner geworden und praktisch verschwunden.
Einen kleinen Beitrag zur Dunklen Materie leisten sie natürlich - denn es gibt sie ja - aber sie können keine der wesentlichen Wirkungen der Dunklen Materie erklären.
Marsbeben oder Meteoriteneinschlag?
10.05.2019, Ulrich Römmelt, SchonungenVon 10 nach 16 Zoll: Je größer, je besser
10.05.2019, Reinhard Vollrath, GöttingenIn seinem Artikel beschreibt Jan Hattenbach, welche Unterschiede beim Wechsel eines Teleskops von 10 nach 16 Zoll zu erwarten sind. Ergänzend möchte ich auf folgende Zusammenhänge hinweisen:
Vergleicht man die Lichtsammelleistung eines Teleskops mit einem Instrument, das über die doppelt so große Öffnung verfügt, so ergibt sich aus der vierfachen Fläche der Optik die entsprechend größere Fähigkeit, das Himmelslicht zu sammeln. Hiervon kann bei der Astrofotografie direkt profitiert werden, d. h., unter sonst gleichen Bedingungen reicht ¼ der Belichtungszeit.
Weit verbreitet ist dabei die Annahme, dies gelte auch für die visuelle Beobachtung. Im Vergleich der beiden vom Autor erwähnten Geräte (10 bzw. 16 Zoll) ist die Spiegelfläche das Explorer-Instrument um den Faktor 2,56 größer, der gleich Wert gilt aber eben nicht für die visuelle Wahrnehmung. Das Auge bzw. die Physiologie der Nervenzellen funktioniert nicht linear. Im Endeffekt folgt daraus, dass doppeltes Licht nicht das Doppelte in der Helligkeitswahrnehmung bedeutet, sondern erheblich weniger. Schon bei der Betrachtung des Sternhimmels wird dies unmittelbar deutlich. Ein Stern der nächsten Größenklasse ist 2,5mal heller, beim Sprung um 5 Größenklassen ist der Faktor 100. Das nehmen wir so doch nicht wahr.
Das Weber-Fechner-Gesetz aus dem 19. Jahrhundert geht davon aus, dass Lichtreiz und Wahrnehmung in einem logarithmischen Verhältnis stehen, darauf wird immer noch häufig Bezug genommen. Aktueller und wohl auch zutreffender sind die Annahmen von Stevens, der zu der Erkenntnis kam, dass sich die Zusammenhänge in einer Potenzfunktion darstellen lassen. Kurz gesagt reduziert sich die Wahrnehmung bei einem verstärkten Helligkeitsreiz um die Potenz 0,33. Doppelt so viel Licht nehmen wir danach um einen Faktor von 2 hoch 0,33 = 1,3 heller wahr. Von 10 nach 16 Zoll (Vergrößerung der Fläche um 256%) sind es für das Auge nur noch 1,4 mal mehr Helligkeit. Selbst der Anstieg von 10 nach 40 Zoll bringt nur den Faktor 2,5.
Sommerdreieck
09.05.2019, Volker Stocks, Lucenay L´EvequeMich interessiert das "Erscheinungsbild" des Sommerdreiecks um 10000 v.Chr. bis 5000 v.Chr., wenn man alle Sternbewegungsparameter berücksichtigt.
Mit freundlichem Gruß
In 10000 Jahren bewegen sich Atair um ca. 1.8 Grad, Wega um ca. 1 Grad und Deneb nur um ca. 20 Bogensekunden am Himmel. Die Entfernungen der drei Sterne zur Sonne verringern sich dabei sich dabei um rund 5 Prozent, knapp 3 Prozent und viel weniger als 1 Prozent. Bei heutigen Winkelabständen von ca. 25 Grad zwischen Wega und Deneb bzw. jeweils ca. 35 Grad zwischen Atair und den anderen beiden Sternen wird sich das Bild des Sommerdreiecks über diesen Zeitraum also nicht auffällig ändern.
U.B.
Astrohumor
08.05.2019, Holger Nielsen, Støvring, DänemarkIn SuW 5/2019 wird ein Rückblick auf die ersten 57 Jahre der Zeitschrift gegeben. In den ersten Jahrgängen fanden sich auf den Heftseiten oft humorvolle Anekdoten. Es wäre schön, wenn Sie dies wieder aufleben lassen würden. Hier ein kleiner Beitrag:
Um 1975 erzähle mein Astronomieprofessor, Mogens Rudkjøbing, der zu Astronomen in Frankreich gute Kontakte hatte, folgende Geschichte: In den 50-er und 60-er Jahren war man unter französischen Astronomen etwas betrübt über die Tatsache, dass die bekanntesten Astronomen des Landes deutschklingende Namen trugen: Schatzman, Fehrenbach, Dollfus, Schaumasse, Heidmann. „Aber“, so tröstete man sich, „zumindest haben wir einen Berühmten mit einem echten französischen Namen, nämlich Lallemand“.
Mondregenbogen ... schlechter Zeuge
02.05.2019, Gotthard Stuhm, FlensburgZum Leserbeitrag von Herrn Russek zum Mondregenbogen möchte ich jetzt auch einen kurzen Leserbeitrag beitragen. Mit Caspar David Friedrich hat sich Herr Russek leider gerade den wirklich schlechtesten Zeugen ausgesucht, den man für authentische Abbildungen der Natur und der Landschaft heranziehen kann. Das Besondere an Friedrichs Landschaften ist nämlich, dass Friedrich seine Landschaften im stillen Kämmerlein äußerst phantasievoll zusammenkomponiert hat. Da findet sich dann schon mal ein verfallenes Klostergemäuer aus Greifswald Eldena im Riesengebirge wieder und die Eisschollen des Greifswalder Boddens in der Arktis. Und so kann bei ihm auch ein sonniger Regenbogen in eine Mondlandschaft hineingeraten. Vielleicht findet sich ja eine zuverlässigere Quelle.
Mit freundlichem Gruß
Die Gravitationskraft ist keine Scheinkraft ?
26.04.2019, Dr. Dennis Simon, NürnbergSehr geehrter Herr Bastian,
auf die Frage von Herrn Thomas Ahrendt in SuW4/2019 (S.8), ob die Gravitation eine Kraft, eine Scheinkraft oder eine Eigenschaft der Raumzeit ist, haben Sie schließlich geschrieben, dass die Gravitation nie, in keiner irgendwie sinnvollen Sichtweise eine Scheinkraft ist.
Diese Aussage ist leider völlig falsch. Das genaue Gegenteil ist der Fall. Aus dem Äquivalenzprinzip folgt direkt, dass in einem lokalen Inertialsystem keine Gravitationskraft auftritt. Die Gravitationskraft tritt nur in nicht–inertialen Bezugssystemen auf. Damit ist sie nichts anderes als eine Scheinkraft.
Siehe zum Beispiel: Sexl, Urbantke - Gravitation und Kosmologie, Seite 12ff.
Darauf habe ich direkt an Herrn Simon folgendermaßen geantwortet:
"Lieber Herr Simon,
Scheinkraft ist ein Begriff aus der klassischen Newtonschen Physik. Er bezeichnet Kraftfelder, die sich in der klassischen, flachen und zeitunabhängigen Newtonschen Raumzeit *global* durch eine geeignete Wahl des Bezugssystems eliminieren lassen. Sie werden verursacht durch eine Rotation (Zentrifugal- und Corioliskraft) und/oder eine Beschleunigung (Trägheitskraft) des gewählten Bezugssystems gegenüber der Klasse von (globalen) Newtonschen Intertialsystemen.
Das Äquivalenzprinzip besagt lediglich, dass die Gravitation sich *lokal* durch die Transformation auf das System eines frei fallenden Beobachters "beseitigen" lässt. Sie lässt sich aber nicht durch eine Wahl des Referenzsystems *global* eliminieren. In Einsteins berühmten Aufzug-Gedankenexperiment wird die Gravitation streng genommen nur im Zentrum des Fahrstuhls beseitigt. Wenn sie eine normal große Fahrstuhlkabine im irdischen Gravitationsfeld frei fallen lassen, dann wird der Beobachter in der Mitte der Kabine mitnichten konstante Positionen von anfangs ruhend schwebenden und nun frei mitfallenden Körpern beobachten. Oben und unten werden sie von ihm weg beschleunigt erscheinen, und rechts, links, vor und hinter ihm werden sie näher kommen. - Dies zu messen bräuchte es übrigens keine aufwändigen interferometrischen Anlagen, sondern das könnte man bei freiem Fall über die Höhe eines Hochhauses mit ziemlich schlichten Piezo-Sensoren tun.
Deshalb halte ich es für falsch (oder wenn Ihnen das lieber ist: für nicht geschickt), den Begriff der Scheinkraft für die z.B. auf der festen Erde gefühlte Gravitationskraft zu verwenden. Dies ist eine unzulässige (oder: ungeschickte) Vermischung eines Newtonschen Begriffs in die relativistische Sichtweise - auch wenn Sexl und Urbantke dies anders dargestellt haben (ich habe im Moment keinen Zugriff auf das Buch, konnte also nicht nachlesen, was genau dort auf S. 12 steht).
Das oben erklärte Beispiel der Gezeitenkräfte in Einsteins Fahrstuhl gilt für jedes realistische Gravitationsfeld im Universum. Ein globales homogenes Gravitationsfeld ist unphysikalisch, und nur in einem solchen könnte die Gravitation *global* wegtransformiert werden. Oder anders gesagt: Es gibt in der allgemeinen Relativitätstheorie kein globales Inertialsystem, in dem die Gravitation *überall* verschwindet.
Bisher habe ich weitgehend technisch-mathematische Argumente für meine Sicht der Dinge dargelegt. Auf einer etwas mehr grundsätzlichen (wenn Sie so wollen: philosophischen, oder meinetwegen: semantischen) Ebene passt der Begriff der Scheinkraft ebenfalls nicht auf die Gravitation: Die Scheinkräfte der klassischen Physik haben keine originär
physikalische Wechselwirkung als Ursache. Nur deshalb können sie ja global zum Verschwinden gebracht werden. Sie sind in diesem Sinne physikalisch "nicht real". Die Gravitation ist aber in allen drei Sichtweisen meiner "Expertenantwort" eine echte physikalische Wechselwirkung. Sowohl in der klassischen Physik als auch in der allgemeinen Relativitätstheorie als auch in der gesuchten Quantengravitation.
Aus der Länge der vorstehenden Abhandlung können Sie entnehmen, weshalb ich das Thema Scheinkräfte in der "Expertenantwort" auf jenen einen Satz beschränkt habe: Dieses Thema alleine braucht mehr Platz als es auf einer ganzen "Expertenantwort"-Seite überhaupt gibt.
Aus dem gleichen Grund - und wegen der Komplexität der Argumentation - kann ich Ihre Zuschrift auch nicht gut auf den Leserbriefseiten unterbringen. Wenn es Ihnen wichtig ist, Ihren Einwand publiziert zu sehen, dann bin ich aber gern bereit, Ihren Leserbrief samt meiner Antwort auf SuW-online zu publizieren.
Mit den besten Grüßen,
Ulrich Bastian"
Daraufhin hat auch Herr Simon die Argumentation seines Leserbriefs noch einmal ausführlicher dargestellt:
Lieber Herr Bastian.
Nachdem Sie sich ausführlich zu Wort gemeldet haben, gestatten Sie mir bitte eine gleichermaßen ausführliche Darlegung meiner Argumente.
Die Verwendung des Begriffs Scheinkraft hat nicht die Newton'sche Theorie zur Voraussetzung. Die Coriolis- und die Zentrifugalkraft gibt es selbstverständlich auch in einer allgemeinrelativistischen Beschreibung.
Wie sie selbst geschrieben haben, treten bezüglich eines in einem homogenen Gravitationsfeld frei fallenden (unbeschleunigten) Bezugssystem keine Gravitationseffekte auf. Bezüglich eines ortsfesten, und daher in der gekrümmten Raumzeit beschleunigten, Beobachters bewegen sich frei fallende Objekte allerdings beschleunigt. Dieser Beschleunigung kann auch in der allgemeinen Relativitätstheorie gemäß F = ma eine Kraft zugeordnet werden. Diese Beschleunigung bzw. diese Kraft tritt aber nur auf, weil der ortsfeste Beobachter die Bewegung bezüglich eines beschleunigten Bezugssystems beschreibt.
Die in diesem Beispiel auftretende Gravitationskraft ist nichts anderes als eine Scheinkraft. Es ist ein sehr instruktives und sinnvolles Beispiel. Viele Lehrbücher zur allgemeinen Relativitätstheorie verwenden dieses Beispiel um sich dem Thema zu nähern [2,3,4,5]. Hier beispielhaft ein Zitat aus [2], Seite 13:
"Ein auf der Erde ruhendes Labor ist dagegen durch die Kraft, die von der Unterlage her ausgeübt wird, relativ zum Inertialsystem beschleunigt. Durch die Beschleunigung treten Scheinkräfte auf, die Gravitationskräfte."
Nicht zuletzt waren es Gedankenexperimente dieser Art, mit denen Albert Einstein seine ersten Überlegungen zur allgemeinen Relativätstheorie zum Ausdruck brachte! [1]
In realen, nichthomogenen Gravitationsfeldern bleibt das Prinzip das gleiche, die Sichtweise ändert sich nur geringfügig. Was man im Alltag unter der Gravitationskraft versteht, nämlich die Gewichtskraft bzw. die Schwerkraft, ist in jeder gekrümmten Raumzeit nach dem Übergang in ein (genügend kleines, d.h. lokales) Inertialsystem nicht nachweisbar und damit sinnvoll mit einer Scheinkraft vergleichbar.
Ihre Antwort, die Schwerkraft sei niemals, in keiner irgendwie sinnvollen Sichtweise, eine Scheinkraft, halte ich aus diesen Gründen nach wie vor nicht nur für falsch,
sondern sogar für kontraproduktiv im Hinblick auf ein intuitives Verständnis der allgemeinen Relativitätstheorie.
Sie persönlich mögen die Sichtweise für falsch halten. Dann sollten Sie das in Ihrer Expertenantwort aber deutlich als eigene Meinung kennzeichnen.
In jedem Fall aber sollte nicht unerwähnt bleiben, dass führende Experten es als sinnvoll ansehen, die Schwerkraft als Scheinkraft zu betrachten.
Sie dürfen meine erste Zuschrift mitsamt dieser gerne publizieren. Nach meiner Auffassung sollte in einer seriösen Zeitschrift wie Sterne und Weltraum ihre Sichtweise zu diesem Thema nicht unkommentiert bleiben.
Mit freundlichen Grüßen
Dennis Simon
[1] Albert Einstein - Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes, Annalen der Physik, Volume 340, Issue 10, 1911, Seite 898ff
[2] Roman Sexl, Helmuth Urbantke - Gravitation und Kosmologie, Spektrum, 5. Auflage 2002
[3] Norbert Straumann - General Relativity, Springer, 2. Edition, 2013, Seite 10
[4] Steven Weinberg - Gravitation and Cosmology, Wiley, 1972, Seite 67ff
[5] Sean Carroll - Spacetime and Geometry, Pearson, 2004, Seite 48ff
Das erste Marsbeben nachgewiesen? - Eine Frage dazu
26.04.2019, Carl Strutinski, SaarbrückenLiege ich richtig, wenn ich vermute, mit einem einzigen Seismometer auf dem Mars ließen sich die gemessenen Erschütterungen nicht lokalisieren?
Tatsächlich ist es schwierig, mit nur einem Seismometer das Epizentrum eines Bebens zu lokalisieren. Dafür wollen die Forscher des SEIS-Experiments unter anderem die unterschiedlichen Laufzeiten der verschiedenen Arten von Bebenwellen (Schallwellen, Scherwellen und Oberflächenwellen) nutzen. Die Unterschiede sind ein Maß für die Entfernung zum Epizentrum. Und aus der Schwingungsrichtung der Wellen am Ort von InSight kann auch die Richtung zu der Quelle der Erschütterung bestimmt werden.
Allerdings sind diese Verfahren sehr viel ungenauer als die Verwendung mehrerer Seismometer. Ursprünglich war deshalb ein ganzes Netzwerk solcher Instrumente namens Marsnet für den Roten Planeten geplant, es wurde aber aus Kostengründen nie verwirklicht.
Die jetzt gemessene Erschütterung war für weitergehende Untersuchungen zu schwach; die Forscher hoffen daher auf stärkere Aktivität auf dem Mars.
T.A. und U.B.
Satelliten Konstellationen
05.04.2019, Harald PlochIch frage mich wie diese wahnsinnig großen Satelliten Konstellationen z.b. von SpaceX die visuelle und fotografische Himmelsbeobachtung beeinflussen werden. Ich würde mich um Ihre Meinung zu diesem Thema freuen.
Sie werden selbstverständlich das Ärgernis von Satellitenspuren auf astronomischen Aufnahmen vergrößern. Allerdings ist diese Vergrößerung nicht wirklich dramatisch, da auch jetzt schon Tausende von ähnlich großen Objekten um die Erde kreisen.
U.B.
Wo ist die Zwerggalaxie
25.03.2019, Georg Tatzel, WinnendenIn SuW 4/2019, S. 14 zeigen Sie ein Bild, auf dem die Zwerggalaxie Bedin 1 sein sollte, aber ich kann da keine Galaxie entdecken. Für mich sind es einfach viele Einzelsterne, die Struktur einer Galaxie ist für mich nicht erkennbar. Können Sie vielleicht erläutern, wo hier die Galaxie steckt, und wie man das erkennen kann?
Sie finden die Zwerggalaxie im unteren Teilbild am unteren Rand. Sie ist in ihre hier winzig erscheinenden Einzelsterne aufgelöst und von den - im Durchschnitt viel helleren und damit im Bild "dickeren" - Sternen des im Vordergrund befindlichen Kugelsternhaufens umrandet.
Dr. Tilmann Althaus
Bahnstörungen Junos durch Jupiters Magnetfeld?
18.03.2019, Fritz Schauer, KirchzartenIm Text wird erwähnt, dass sich Juno alle 53 Tage Jupiter bis auf 3500 km nähert. Dabei überfliegt sie auch die Polregionen - wie im Bild zu sehen.
Da kommt die Frage auf, ob nicht das starke Magnetfeld Jupiters Kräfte auf magnetisch sensible Teile der Sonde ausübt - so wie Eisenspäne von den Magnetpolen angezogen werden und es dadurch langfristig zu einer Bahnbeeinflussung kommen kann.
Sind diese Kräfte vernachlässigbar oder durch Abschirmung aufgehoben?
Das Magnetfeld von Jupiter bewirkt keine relevanten Bahnänderungen. Das Feld ist zwar stark, aber damit kann es sowieso nur die Orientierung, nicht die Geschwindigkeit (und damit Bahn) der Sonde beeinflussen, wenn diese magnetisch ist. Ein Feld an sich kann einen Magneten nur drehen, nicht beschleunigen. Eine Beschleunigung eines Magneten kann nicht von dem Feld selbst, sondern nur von dessen räumlichen Gradienten - also von den räumlichen Variationen der Stärke und Richtung des Feldes - erzeugt werden. Und diese Variationen wiederum sind trotz der Stärke des Feldes winzig klein, weil Jupiter so groß ist.
Bei den von Herrn Schauer angeführten magnetischen Eisenspänen sind die Gradienten dagegen sehr groß - wie bei jedem Magneten, der in eine Hand oder ein Zimmer passt.
U.B.
LISA-Quellen und die Zeitskalen
14.03.2019, Benjamin Knispel, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik HannoverIch vermute in der Abbildung auf S. 31 in SuW 2019/4 unten hat sich ein Fehler in der Beschriftung bzw. Erklärung eingeschlichen. Es handelt sich um eine aus dem GOAT Final Report (http://sci.esa.int/cosmic-vision/57910-goat-final-report-on-the-esa-l3-gravitational-wave-mission/#) angepasste Abbildung.
In der Abb. auf S. 31 stehen an den Signalen von Verschmelzungen extrem messereicher schwarzer Löcher Angaben wie „Monat“, „Woche“, „Tag“ und „Stunde“. In der Abbildung werden sie durch eine weitere Beschriftung als „Umlaufzeiten“ erklärt. Das kann nicht stimmen, weil die Umlaufzeiten direkt die GW-Frequenz bestimmen und die Einträge zu den verschiedenen Zeiten verschiedener Signale nicht bei denselben GW-Frequenzen stehen.
Die Einträge meinen – wenn ich die Beschriftung der Originalabbildung im GOAT-Report richtig verstehe – die Zeit, die die besagten Objekte von dieser Frequenz an noch bis zu ihrer Verschmelzung haben und damit die Zeit, die das Paar schwarzer Löcher (noch) im LISA-Band verbringt.
Wir danken Herrn Knispel für den Hinweis. Eine entsprechende Fehlermeldung (erratum) für ein kommendes SuW-Heft ist in Vorbereitung.
Jupiter/Venus-induzierte Erdbahn-Variation
08.03.2019, Dr. Martin Oczlon (Geologe)Im erbohrten Paläo-See (übrigens aus mehreren Bohrungen, welche zusammen über 6900 m ergeben, nicht das berichtete 5-6 km tiefe Loch) finden sich rhythmisch abgelagerte Sedimente, die vertikal immer dem gleichen Muster folgen und innerhalb eines Zyklus veränderliche Wassertiefe, Gehalt an organischen Stoffen und Oxidation der Minerale reflektieren. Vor allem variieren damit die Niederschlagsmengen, die die Umgebung abwechselnd in eine üppig florierende Landschaft und eine Savanne/Wüste verwandelten. Insgesamt fand man 66 solcher Zyklen über einen Ablagerungszeitraum von etwa 27 Mio. Jahren - 409.000 Jahre pro Zyklus, was im Rahmen der Unsicherheiten allein schon ein überzeugendes Ergebnis für die Jupiter/Venus-Bahnstörung ist. Das wurde nun für einen 15 Mio. Jahre-Abschnitt durch die verfeinerten Datierungen bestätigt.
Nicht minder faszinierend: diese Sedimente wurden abgelagert, als die damals noch zusammenhängenden Kontinente aufbrachen und ein riesiges Rift-Becken zwischen Nordamerika und Europa/Afrika entstand, das schließlich zum Atlantik wurde. Während Jupiter und Venus seit der Ablagerung dieser Sedimente rund 500 weitere Zyklen erzeugten, hat sich das Newark-Becken etwa 6000 km von seiner ursprünglichen Position gegenüber Westafrika entfernt, damals das östliche Ufer des Rift-Sees. Nichts steht still.
Gedanken zu dem interstellaren Besucher
03.03.2019, Jens Löbig, RevetalDieses ausführliche Gedicht (SuW 4/2019, S. 7) und dessen einhergehende Gedanken über das Verhalten der Menschheit haben mir sehr gut gefallen. Dies ist aktueller denn je, und man sollte dies nicht nur selber verinnerlichen, sondern auch den rücksichtslosen und nur an sich denkenden Verantwortlichen dieser Welt vor Augen halten.
Stabilität von interstellarem atomaren Wasserstoff
27.02.2019, Werner Hilger, HildesheimIn mehreren Artikeln über interstellare Materie bleibt für mich die Stabilität von atomarem Wasserstoff in H I -Gebieten unerklärt; welcher Mechanismus verhindert im Detail die energetisch günstige Verbindung zum Molekül H2 ? Unter irdischen Bedingungen verhält sich "naszierender Wasserstoff" extrem reaktiv.
Herr Hilger stellt hier eine gute Frage. Und es ist tatsächlich so, dass der neutrale atomare Wasserstoff im Universum stets einen Übergangszustand darstellt. Das galt sogar für die hunderte von Jahrmillionen dauernde Epoche im jungen Universum, in der der neutrale atomare Wasserstoff die dominierende Form der Materie war. Davor war es zu heiß im Kosmos, deshalb hat der Wasserstoff bis zum Weltalter von 380 000 Jahren in ionisierter Form vorgelegen. Wenn nichts weiter passiert wäre, dann wäre er irgendwann danach durch die expansionsbedingte Abkühlung tatsächlich in die molekulare Form übergegangen. Aber beim Weltalter von einigen hundert Millionen Jahren (bei einer Rotverschiebung zwischen ca. 10 und ca. 7) leuchteten die ersten Quasare und massereichen Sterne auf und verwandelten mit ihrer UV-Strahlung den Wasserstoff wieder in seine ionisierte Form zurück.
Zuvor war es eigentlich für Wasserstoffmoleküle schon kalt genug geworden. Aber bei der geringen Dichte, die das Universum zu der Zeit bereits hatte, reichte einfach die Zeit bis zur Re-Ionisation nicht aus. Zu wenige Wasserstoffatome waren inzwischen einem möglichen Partner für die Molekülbildung nahe genug begegnet. Deshalb gibt es im Raum außerhalb von den dichten Bereichen der Galaxien bis heute weder molekularen noch atomaren Wasserstoff in bedeutenden Mengen.
Innerhalb von Galaxien ist die Dichte hoch genug, und es gibt genug Zeit für eine Abkühlung des Gases und für die Begegnung zwischen den Atomen. Somit entsteht dort laufend in großen Mengen atomarer Wasserstoff aus ionisiertem, und in der Folge auch molekularer Wasserstoff aus atomarem. Die vielen großen Molekülwolken in unserer und in anderen Galaxien legen davon drastisches Zeugnis ab.
Nun neigt aber der molekulare Wasserstoff sehr stark dazu, Sterne zu bilden. Die massereichen unter ihnen erzeugen dann in den Molekülwolken viel UV-Strahlung. Und die wiederum heizt das Gas auf, zerlegt zuerst die Moleküle und danach auch noch die Einzelatome. Wenn einige Dutzend Millionen Jahre später die heißen, UV-reichen Sterne erloschen sind, vereinigen sich zunächst die Elektronen wieder mit den Wasserstoffkernen zu atomarem Wasserstoff. Und wenn keine weiteren Störungen eintreten, also genügend Zeit verfügbar ist, dann kühlt das Gas weiter ab und bildet wieder Wasserstoff-Moleküle.
Nun neigt aber der molekulare Wasserstoff sehr stark dazu, Sterne zu bilden. Die massereichen unter ihnen ... (siehe oben)!
Langer Rede kurzer Sinn: Die von Herrn Hilger zu Recht hinterfragte Stabilität des neutralen Wasserstoffs gibt es gar nicht. Aber es gibt trotzdem zu jeder Zeit in jeder Galaxie einen Anteil von neutralem Wasserstoff.
U.B.
Können Schwarze Löcher die dunkle Materie erklären ?
26.02.2019, Hans-Jürgen Schreyer, KehlbachDer erfolgreiche Nachweis von 11 Gravitationswellenereignissen innerhalb von 3 1/2 Jahren zeigt doch, dass es viele Schwarze Löcher im Universum gibt ( Artikel : Neue Gravitationswelle bricht alle Rekorde, Heft 02/2019, Seite 38, von Andreas Müller ). Da nur die Verschmelzung von Paaren Schwarzer Löcher bzw. ein Paar Neutronensterne zu einem Schwarzen Loch als Gravitationswellenereignisse gemessen werden können, kann von der Existenz von einer viel größeren Anzahl Schwarzer Löcher im Universum ausgegangen werden. Andreas Müller geht außerdem von 10 bis 100 Kollisionen zweier Schwarzer Löcher und 110 bis 3850 Verschmelzungen von Neutronensternpaaren zu einem Schwarzen Loch jährlich aus. Dies ergibt über lange Zeiträume eine sehr große Anzahl Schwarzer Löcher ! Könnten die unsichtbaren Schwarzen Löcher kleinerer und mittlerer Massen die Dunkle Materie erklären ?
Diese Frage ist sowohl von Sternfreunden wie Herrn Schreyer als auch von den Profis der Astronomie seit über einem halben Jahrhundert immer wieder gestellt worden. Und sie ist stets und immer wieder, und mit immer größerer Sicherheit mit "nein" beantwortet worden. Die Logik ist ganz grob die Folgende: Wir nehmen an, dass die gesamte fehlende Gravitation im Universum (also die gesamte Dunkle Materie) von Schwarzen Löchern gestellt wird. Das gibt ihre Gesamtmasse vor. Und wenn wir dann eine Masse (oder einen Massenbereich) für die einzelnen Löcher annehmen, dann ergibt sich daraus ihre Anzahl bzw. Dichte im Raum. Sehr groß und schwer dürfen sie nicht sein, denn sonst würden sie alle Galaxienscheiben bis zur Unkenntlichkeit zerfleddern. Sehr klein und leicht können sie auch nicht sein, denn dann wären sie sehr zahlreich und es müsste immer mal wieder eins durch das Sonnensystem geflogen sein und die Planetenbahnen sowie den Kuipergürtel stark gestört haben.
Beides trifft nicht zu. Dazwischen gab es ursprünglich einen Bereich, der beides vermeiden könnte. Aber dieser Bereich ist durch unsere zunehmenden Kenntnisse über das Universum immer kleiner geworden und praktisch verschwunden.
Einen kleinen Beitrag zur Dunklen Materie leisten sie natürlich - denn es gibt sie ja - aber sie können keine der wesentlichen Wirkungen der Dunklen Materie erklären.
U.B.