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Astronomie: Felsbrocken im All

Astronomen erforschen Asteroiden, um mehr über die Entstehungs­geschichte unseres Planetensystems zu lernen. Außerdem beob­­- ach­ten sie wachsam, ob einer von ihnen der Erde eines Tages zu nahe kommen könnte.
Der rund 500 Meter lange Asteroid Itokawa, von dem die japanische Hayabusa-Mission Staubproben zur Erde gebracht hat, ähnelt einem Geröllhaufen.

Als vor 4,5 Milliarden Jahren eine interstellare Wolke aus Gas und Staub durch ihre eigene Schwerkraft in sich zusammenfiel, entstand in ihrem Zentrum die Sonne. Die Überreste dieser Materiewolke umrundeten den jungen Stern als so genannte protoplanetare Scheibe. Die Staubteilchen darin wuchsen mit der Zeit durch Kollisionen zu immer größeren Brocken an und formten schließlich daraus die erdähnlichen Planeten und vermutlich auch die Kerne der großen Gasplaneten. Doch nicht alles Material ging darin auf. Bei einigen Klumpen stagnierte das Wachstum, oder sie brachen bei besonders starken Kollisionen wieder auseinander. Nahe der Sonne entstanden felsartige Objekte – die Asteroiden. In größerer Entfernung konnten flüchtige Stoffe wie Wasser oder leichtere Kohlenstoffverbindungen auskondensieren. Vermischt mit Staub, gefroren diese zu Kometen. Indem wir diese Himmelskörper erforschen, können wir eine Menge über die Entstehungsgeschichte des Sonnensystems lernen.

Die meisten der Asteroiden befinden sich im so genannten Asteroiden- oder Hauptgürtel auf Bahnen zwischen Mars und Jupiter. Ihr Abstand zur Sonne beträgt typischerweise zwei bis vier Astronomische Einheiten (AE; 1 AE ist der mittlere Abstand zwischen Erde und Sonne: 150 Millionen Kilometer). Wir kennen dort mittlerweile rund 700 000 Objekte mit Größen zwischen wenigen hundert Metern und Hunderten von Kilometern. Vermutlich existieren zudem noch sehr viel kleinere Brocken, die allerdings nicht genug Licht reflektieren, um sie mit unseren Teleskopen beobachten zu können ...

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Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Dunkle Kometen: Geisterfahrer im Sonnensystem

Eine kleine Gruppe von Himmelsobjekten sorgt für Rätselraten unter Fachleuten: Obwohl die Brocken keinen Schweif aus Gas und Staub aufweisen, bewegen sie sich wie Kometen. Was treibt diese Dunklen Kometen an? Könnten sie sogar Hinweise auf den Ursprung des Wassers auf der Erde liefern? Weitere Themen in dieser Ausgabe: Die Ökologin Katja Tielbörger und der Molekularbiologe Detlef Weigel diskutieren darüber, wie ein Kompromiss zur Neuregelung der Grünen Gentechnik aussehen könnte. Sie sind sich einig: Man muss das gesamte System betrachten. Angesichts des Internationalen Jahres der Quantenphysik gehen wir der Frage nach, warum selbst Physiker die Quantenmechanik nicht verstehen – und was ihre Formeln über die Wirklichkeit aussagen. Außerdem stellen wir Ihnen vor, was Mikrofossilien über die Zeitgenossen der Dinosaurier verraten, und wir präsentieren Ihnen die Farbenpracht des altägyptischen Tempels von Esna. Fünf Jahre arbeiteten Restauratoren an der Rekonstruktion. Das Ergebnis ist spektakulär.

Sterne und Weltraum – Überlebt – Messier 54 – Relikt einer Kollision mit unserer Galaxis

Ein Amateurastronom hat auf der Basis eigener Beobachtungen und wissenschaftlicher Erkenntnisse den Kugelsternhaufen Messier 54 untersucht, der sich optisch in der Nähe des Milchstraßenzentrums befindet. Er entpuppt sich als fernes extragalaktisches Relikt: Der Haufen ist ein Überbleibsel einer Zwerggalaxie, die mehrfach das Zentrum unserer Galaxis umläuft und dabei zerstört wird. Außerdem berichten wir über die vierjährige Marsmission der NASA-Sonde InSight, die dort unter anderem den Wärmefluss im Boden messen sollte. Weiter werfen wir einen Blick auf Forschungsansätze zur Hawking-Strahlung, nach denen unser Universum schneller als gedacht zerfallen könnte und stellen ein Projekt der Südtiroler Schülergruppe »astrocusanus« vor, die mit einem leistungsstarken Teleskop auf die Suche nach lichtschwachen Kleinkörpern geht.

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