Der HdA-Adventskalender 2020

1. Dezember 2020

Jeden Tag ein kleiner astronomischer Wissens-Happen - auch auf unseren sozialen Medien unter dem Hashtag #HdAstroAdvent

24. Dezember 2020

NGC 2264 besteht aus dem Weihnachtsbaumhaufen und der ihn umgebenden HII-Region. Der heiße O-Stern S Monocerotis am Fuß des Baums ionisiert Wasserstoffgas, das rekombiniert und anschließend die für Wasserstoff typischen Spektralfarben aussendet. An der Spitze des Baumes befindest sich der Konusnebel, eine keilförmige Region aus verdichtetem molekularem Gas und Staub. Im Infrarotlicht leuchtet diese sogenannte Globule - in ihrem Inneren entstehen neue Sterne. Im Laufe der Zeit wird die intensive UV-Strahlung von S Monocerotis große Teile des Konusnebels auflösen und die Sterne in seinem Inneren freilegen. Später wird sich dann vermutlich auch die Figur des Weihnachtsbaums auflösen und die einzelnen Sterne werden auseinanderlaufen.


23. Dezember 2020

Stand heute kennen wir 4344 Kometen in unserem Sonnensystem, allerdings ist das sprichwörtlich nur die halbe Wahrheit, denn regelmäßig werden in Aufnahmen der Sonnensonde SOHO weitere Kometen entdeckt. Die meisten der über 4000 Entdeckungen sind sogenannte Sungrazer. Der Großteil der Sungrazer gehört der sogenannten Kreutz-Gruppe an. Sie gehen vermutlich auf einen 372 und 371 vor Christus beobachteten Kometen zurück. Ein größeres Bruchstück davon kehrte im Jahr 1106 als Tageshimmelkomet zurück und zerbrach in viele einzelne Fragmente. Die meisten Sungrazer nähern sich der Sonne so weit an, dass sie die Passage nicht überstehen. Eine Ausnahme in jüngerer Zeit stellte vor neun Jahren der Weihnachtskomet C/2011 W3 (Lovejoy) dar.


22. Dezember 2020

Dunkle Materie sendet keine Strahlung aus, lässt sich aber indirekt sichtbar machen. Aus dem Bild eines Galaxienhaufens im sichtbaren Licht lässt sich die Masse der in den Galaxien enthaltenen Sterne abschätzen. Röntgenaufnahmen machen das heiße Gas zwischen den Galaxien sichtbar, das nochmal deutlich mehr Masse als die Sterne enthält. Mithilfe des Gravitationslinseneffektes lässt sich die Gesamtmasse ermitteln. Kollidieren zwei Galaxienhaufen, so wie hier beim sogenannten Bullet-Cluster, zeigt sich: Das heiße Gas der beiden Galaxienhaufen (rosa) bildet Stoßfronten aus, während die über Gravitationslinsen rekonstruierte Masse (blau) sich ungehindert durchdrungen hat - das ist die Dunkle Materie, die die Gesamtmasse dominiert.


21. Dezember 2020

Als die Raumsonde Galileo auf ihrem weg zum Jupiter am 28 August 1993 den Asteroiden (243) Ida passierte, stellte man fest, dass die etwa 30km große Ida einen kleinen Begleiter hat. Den etwa 1,5 km großen Mond nannte man später Dactyl. Mittlerweile kennt man 414 Asteroiden mit mindestens einem Begleiter. Asteroiden-Monde werden meist als zusätzliches Ereignis bei Sternbedeckungen oder anhand von Transits in den Lichtkurven der Asteroiden entdeckt, manchmal aber auch bei Radar-Messungen erdnaher Asteroiden. Ist der Größenunterschied zwischen Asteroid und Mond nicht sehr groß, spricht man von einem Doppel-Asteroiden. Auch Dreifachsysteme sind möglich. Asteroiden-Monde wurden entweder bei einem Einschlag vom Mutterkörper abgesprengt und dann in eine Umlaufbahn befördert oder zufällig eingefangen.


20. Dezember 2020

Die Galaxie GN-z11 der derzeitige Rekordhalter für das am weitesten entfernte Objekt im Universum. GN-z11 hat eine Rotverschiebung von 11,09. Damit sehen wir sie heute so, wie sie vor 13,4 Mrd. Jahren gewesen ist, etwa 400 Mio. Jahre nach dem Urknall. Sie hat nur etwa 1/25 der Größe der Milchstraße und nur 1% ihrer Masse, aber eine 20x höhere Sternentstehungsrate. Die Existenz von Galaxien dieser Größe so kurz nach der Entstehung der ersten Sterne überhaupt wirft die bislang ungelöste Frage auf, wie sich die ersten Galaxien so schnell nach der Entstehung des Universums bilden konnten.


19. Dezember 2020

Neben dem Sonnenwind erreichen uns auch von entfernten kosmischen Objekten Teilchen, die zum Beispiel durch Supernovaexplosionen oder in den Jets Schwarzer Löcher beschleunigt wurden. In der Erdatmosphäre erzeugen sie Luftschauer. Ein kleiner Teil dieser Teilchenkaskaden erreicht den Erdboden und kann dort zum Beispiel mithilfe von Szintillationsdetektoren nachgewiesen werden. Auch hochenergetische Gammastrahlung löst in der Erdatmosphäre Teilchenschauer aus, die allerdings weniger stark ausgeprägt sind. Stattdessen beobachtet man mit Spezialteleskopen wie MAGIC oder H.E.S.S. Cherenkov-Blitze, die entstehen wenn die Geschwindigkeiten der erzeugten Teilchen die Lichtgeschwindigkeit in der Luft überschreiten. Im Gegensatz zu Partikeln, die durch kosmische Magnetfelder abgelenkt werden, lässt sich der Ursprungsort der Gammastrahlung ermitteln.


18. Dezember 2020

Auf länger belichteten Aufnahmen des Nachthimmels verziehen sich die eigentlich punktförmigen Sterne bei fest stehender Kamera aufgrund der Erddrehung zu Strichen. Je nach Objektivbrennweite wird dieser Effekt schon nach wenigen Sekunden sichtbar. Kombiniert man mehrere mit Weitwinkeloptiken nacheinander über einen längeren Zeitraum hinweg entstandene Strichspuraufnahmen, bilden sich ineinander verschachtelte Kreise oder Kreissegmente aus. Am Nordhimmel befindet sich ca. 0,7° von deren Mittelpunkt entfernt der Polarstern. Der Südhimmel hat zur Zeit keinen hellen Stern als Wegweiser zum Himmelspol zu bieten, aber auch auf der Nordhalbkugel bleibt dies nicht immer so. Die Erdachse taumelt, aufgrund der ca. 26.000 Jahre dauernden Präzession wird in ca. 12.000 Jahren die Vega in der Leier der Polarstern sein.


17. Dezember 2020

Selbst an Orten mit nur wenig Lichtverschmutzung ist der Himmelshintergrund nicht vollständig dunkel. Das schwache Nachthimmelsleuchten oder Airglow, das auf langeblichteten Aufnahmen in auffälligen Grün- und seltener Rottönen sichtbar wird, hellt den Himmel auf. Die energiereiche UV-Strahlung der Sonne kann tagsüber in den äußeren Schichten der Erdatmosphäre Atome ionisieren und Moleküle dissoziieren. Rekombination und Abregung dauern oft bis weit in die Nacht hinein und können sich im Dunkeln als Leuchten bemerkbar machen. Da Airglow hauptsächlich in ca. 90-100 km Höhe entsteht, kann man es aus der Erdumlaufbahn als schwach leuchtende Schicht der Erdatmosphäre beobachten. Die grünliche Färbung ist charakteristisch für atomaren Sauerstoff. Rote Farbtöne stammen von Hydroxyl-Radikalen und molekularem Sauerstoff.


16. Dezember 2020

Galaxien wie unsere Milchstraße sind von dunklem Staub durchzogen, der das sichtbare Licht dahinterliegender Sterne absorbiert. Gleichzeitig wird das Licht gerötet, da es an den Staubteilchen auch gestreut werden kann. Blaues Licht wird stärker gestreut, so dass Sterne rötlicher erscheinen als sie sind. Da kosmischer Staub nicht nur in dichten Wolken auftritt, sondern überall ist, betrifft dies alle Sterne und Galaxien, besonders in der Milchstraßenebene und je weiter weg, desto stärker. Im nahen Infrarot wird Staub durchsichtig, so dass man sehen kann, was in den Wolken passiert. Im fernen Infrarot oder bei Radiowellen kann der Staub sogar selbst leuchten, wenn er von Sternen aufgewärmt wird.


15. Dezember 2020

Die Lichtgeschwindigkeit beträgt unglaubliche 299.792 km/s, trotzdem kann man mithilfe von entfernten Himmelsobjekten, die kurzzeitige Leuchterscheinungen zeigen und in normlaerweise unsichtbaren Staub eingehüllt sind, in Echtzeit verfolgen, wie das Licht sich als sogenanntes Lichtecho ausbreitet. Das wohl prominenteste Beispiel für ein Lichtecho wurde bei dem Stern V838 Monocerotis beobachtet, der im Januar 2002 einen Novaausbruch gezeigt hat: ein explosionsartiges Ereignis, bei dem Wasserstoff schlagartig fusioniert, der sich auf einem Weißen Zwerg angesammelt hat, nachdem er von einem Begleitstern abgesaugt wurde. Innerhalb der darauf folgenden Jahre (hier im Zeitraffer) konnte man verfolgen, wie rund um den Stern immer weiter außen liegende Schalen sichtbar wurden - aber nicht weil sie selbst aufgeleuchtet sind, sondern weil das Licht der Novaexplosion den Staub erreicht hat, der es anschließend zu uns reflektiert hat.


14. Dezember 2020

Auf astronomischen Aufnahmen haben helle Sterne häufig Strahlen, sogenannte Spikes. Sie sind derart typisch, dass Sterne mit Strahlen stilisiert werden "sternförmig" gleichbedeutend mit "mit Strahlen" ist. In Wirklichkeit sind Sterne aber punktförmig. Spikes entstehen bei Spiegelteleskopen durch Lichtbeugung an den Haltestreben des Fangspiegels. Jede einzelne Strebe erzeugt dabei beidseitige Strahlen: eine einarmige Halterung also zwei gegenüberliegende, drei Haltestreben sechs und vier senkrecht zueinander stehende ein sich überlagerndes Strahlenkreuz. Auch bei Kameraobjektiven können Strahlen entstehen, wenn das Licht an einer vieleckigen Blende gebeugt wird. Linsenteleskope erzeugen per se keine Spikes. Für die Bildästhetik erzeugen Astrofotografen daher manchmal mithilfe von Schnüren vor dem Teleskop künstliche Spikes.


13. Dezember 2020

Wasserstoff, den wir hier als rosa leuchtendes Gas sehen, ist das häufigste Element im Universum, und zwar bei weitem. Nur noch etwa jedes 12. Atom gehört zum zweithäufigsten Element Helium. Auf eine Million Wasserstoffatome kommen demnach etwa 85.000 Heliumatome - mal mehr, mal weniger, je nachdem wieviel von Sternen bereits fusioniert wurde. Die nächsthäufigeren Elemente sind Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff, neben Wasserstoff die Hauptbestandteile organischer Moleküle. Sie werden in den Spätstadien der Sternentwicklung gebildet. Auf 1 Mio. Wasserstoffatome gibt es davon pro Element aber jeweils nur eine dreistellige Anzahl Atome. Es folgen das Edelgas Neon und mit Silizium, Magnesium und Eisen schließlich die Grundstoffe vieler Minerale und Gesteine der Erdkruste und des Erdinneren. Davon gibt es aber jeweils weniger als 50 Atome pro 1 Mio. Wasserstoffatome. Die meisten chemischen Elemente kommen auf deutlich weniger als ein Atom auf 1 Mio. Wasserstoffatome.


12. Dezember 2020

Polarlichter sind ein eindrucksvolles Himmelsschauspiel - aber nicht nur hier bei uns auf der Erde, sondern auf fast allen Planeten unseres Sonnensystems. Sie entstehen wann immer die geladenen Teilchen des Sonnenwindes mit der Magnetosphäre des Planeten (oder im Falle von Venus und Mars nur mit der Atmosphäre) wechselwirken. Bei den Gasplaneten werden sie insbesondere im UV-Licht sichtbar. Jupiter stellt einen Sonderfall dar: Er hat ein sehr starkes Magnetfeld und die Partikel stammen in erster Linie von Vulkanausbrüchen auf dem aktiven Mond Io. Die Jupiter-Polarlichter werden daher sogar im Röntgenlicht sichtbar.


11. Dezember 2020

Beim Blick an den Wintersternhimmel fällt uns unweit des markanten Sternbilds Orion ein Grüppchen eng beieinanderstehender Sterne ins Auge, das auf den ersten Blick wie eine Mini-Version des Großen Wagens aussieht. Die Plejaden sind der bekannteste offene Sternhaufen. Mit bloßen Auge erkennt man sechs bis neun Sterne, insgesamt gehören aber über 1000 Sterne dazu, die sich bei einer Entfernung von ca. 445 Lichtjahren auf einen fast vier Vollmonddurchmesser großen Bereich am Himmel verteilen. Der ca. 100 Millionen Jahre alte Sternhaufen durchwandert gerade eine interstellare Staubwolke, die auf langbelichteten Aufnahmen als bläuliche Nebelfetzen um die hellsten Sterne sichtbar wird, deren Licht an den Staubteilchen reflektiert wird.


10. Dezember 2020

Masse krümmt die Raumzeit und damit auch den Weg, den das Licht nimmt. Große Massenansammlungen wie ganze Galaxien oder gar Galaxienhaufen verzerren deshalb das Abbild dahinterlegender Galaxien zu Bögen Wenn das Hintergrundobjekt, die als Gravitationslinse wirkende Vordergrundmasse und wir als Beobachter exakt auf einer Linie liegen, wird aus kurzen Kreissegmenten ein geschlossener Ring, der als Einsteinring bezeichnet wird. Ein Sonderfall ist das Einsteinkreuz: Es entsteht, wenn die Gravitationslinse langgestreckt ist und das Hintergrundobjekt etwas außerhalb der Mitte steht. Das Hintergrundobjekt erscheint dann mehrfach, und vier Bilder ordnen sich zu einem Kreuz an.


9. Dezember 2020

Proxima Centauri ist 4,244 Lichtjahre von der Erde entfernt und unser nächster Nachbarstern. Er umkreist das Doppelsternsystem alpha Centauri A und B, benötigt für einen Umlauf allerdings über 500.000 Jahre. Während alpha Centauri der vierthellste Stern am Nachthimmel ist, benötigt man ein Teleskop, um seinen  Begleiter überhaupt erkennen zu können. Proxima Centauri ist ein roter Zwergstern. Seine Größe entspricht etwa 15% des Sonnendurchmessers, seine Helligkeit etwa 1 Promille der Sonnenleuchtkraft. Rote Zwerge wie Proxima sind der häufigste Sterntyp im Universum, aber keiner von ihnen ist von der Erde aus mit bloßem Auge sichtbar. Stattdessen werden die Sternbilder meist von extrem leuchtkräftigen, aber viel weiter entfernten blauen Sternen dominiert, die eigentlich sehr selten sind.


8. Dezember 2020

Schneidet man einen Eisenmeteoriten auf, poliert die Schnittfläche und ätzt sie mit Säure an, werden oft Widmanstättensche Figuren sichtbar: Netzartige Strukturen, die sich unter bestimmten Winkeln zu einem unregelmäßigen geometrischen Muster überlagern. Die Strukturen bilden den unterschiedlichen Nickelgehalt der Legierungen Kamacit und Taenit ab, aus denen das meteoritische Material besteht. Das nickelarme Kamacit bildet sich nur bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt und Millionen Jahre dauernder Abkühlung. Aufgrund der langen Kristallisationsdauer kommt Kamacit ausschließlich in Meteoriten vor. Makroskopische Widmanstättensche Figuren lassen sich nicht künstlich erzeugen und sind daher ein eindeutiges  Erkennungsmerkmal für meteoritisches Eisen.


7. Dezember 2020

Die Große und die Kleine Magellansche Wolke sind zwei Begleitgalaxien unserer Milchstraße. Sie befinden sich am Südsternhimmel und sind unter guten Beobachtungsbedingungen problemlos mit bloßem Auge als diffuses Leuchten sichtbar. Die Große Magellansche Wolke ist etwa 163.000 Lichtjahre von uns entfernt und die größte der über 50 bekannten Begleiter unserer Milchstraße. Die Kleine Magellansche Wolke ist mit knapp 206.000 Lichtjahren etwas weiter entfernt. Beide Magellanschen Wolken sind irreguläre Zwerggalaxien. Unsere Milchstraße bildet zusammen mit der Andromedagalaxie, der Dreiecksgalaxie und ihren unzähligen kleinen Begleitern die sogenannte Lokale Gruppe von Galaxien, die wiederum Bestandteil des viel größeren Virgo-Superhaufens ist, der bis zu 2000 Galaxien umfasst.


6. Dezember 2020

Die Umlaufbahnen der Planeten unseres Sonnensystems liegen alle in etwa in einer Ebene - der Ekliptik. Der Raum zwischen den Planeten ist aber nicht vollkommen leer. Neben Asteroiden und Kometen befinden sich dort auch viele kleine Staubteilchen. Sie streuen Sonnenlicht, das man unter guten Beobachtungsbedingungen - bei besonders klarem Himmel fernab von den Lichtern der Städte - entlang der Ekliptik als Zodiakallicht sehen können. Oft erscheint es dabei nur als keilförmiges schwaches Leuchten über dem Horizont. Gegenüber der Sonne sammeln sich die Staubteilchen im Lagrangepunkt L2 und werden deshalb unter Idealbedingungen als diffuser Gegenschein sichtbar.


5. Dezember 2020

Was auf den ersten Blick wie ein heller Stern aussieht, ist in Wirklichkeit über 2 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt und mehrere hundert mal heller als unsere Milchstraße als ganzes - ein Stern kann die Radioquelle 3C 273 also nicht sein. Stattdessen verbergen sich hinter solchen "quasi-stellaren" Objekten - den Quasaren - die extrem leuchtkräftigen Zentralbereiche einer aktiven Galaxie. Dort befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch, das von einer Scheibe aus aufgeheiztem Material umgeben ist. 3C 273 ist der hellste Quasar am Himmel und schon mit einem mittelgroßen Amateurteleskop zu sehen. Um die Galaxie sichtbar zu machen, in die er eingebettet ist, muss man den Quasar selber mit einer Koronografenmaske ausblenden.


4. Dezember 2020

Wenn Sterne in einem Doppelsternsystem das Ende ihres Lebens erreichen, entwickelt sich der massereichere der beiden zuerst zu einem Riesenstern und dann schließlich entweder zu einem Weißen Zwerg, einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch. Hat der Begleiter sich mittlerweile selbst zu einem Riesenstern ausgedehnt, von dem Materie zu dem kompakten Objekt fließen kann, oder ist der Begleiter sehr massereich und sendet starke Sternwinde aus, sammelt sich das Material in einer Akkretionsscheibe um das kompakte Objekt. Dabei werden große Mengen Energie in Form von Röntgenstrahlung frei, deshalb nennt man solche Doppelsternsysteme auch Röntgendoppelsterne. Anhand der Eigenschaften der Röntgenstrahlung lassen sich die beiden Komponenten charakterisieren.


3. Dezember 2020

Genau wie die Erde hat auch der Mars Polkappen, die von einem permanenten Eisschild bedeckt sind. Die nördliche ist die größere der beiden Polkappen und hat einen Durchmesser von etwa 1000 km. Die südliche Polkappe ist asymmetrisch und mit einem Durchmesser von 400 km deutlich kleiner. Beide Eiskappen sind von tiefen Furchen durchsetzt, die nördliche Polkappe ähnelt daher einem Fingerabdruck und die südliche Polkappe einer Fjordlandschaft. Im Gegensatz zur Erde haben wir es auf dem Mars nicht nur mit Wassereis zu tun, sondern auch mit Trockeneis, also gefrorenem Kohlenstoffdioxid, das im Wechel der Mars-Jahreszeiten verdampft (genauergesagt: sublimiert) und wieder ausfriert, wodurch die Polkappen deutlich über ihre normale Größe hinaus wachsen.


2. Dezember 2020

Zu Ehren des zerstörten Arecibo-Teleskops gibt es heute eine der großen damit gelungenen Entdeckungen: die 1992 von Aleksander Wolszczan und Dale Frail um den Pulsar PSR B1257+12 entdeckten Planeten. Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne, deren Strahlung stark gerichtet ist und die Erde leuchturmartig überstreicht. Werden Pulsare von Planeten umkreist, verschieben sich die Laufzeiten der Signale des Pulsars messbar, da sich sowohl der Pulsar als auch der Planet um ihren gemeinsamen Schwerpunkt bewegen und die Strahlung daher mal mehr, mal weniger Wegstrecke zu uns zurücklegen muss. Da Neutronensterne Endstadien der Sternentwicklung sind und man sich nicht sicher sein kann, ob ihre Planeten schon vor der Supernovaexplosion da waren, deren Überbleibsel der Neutronenstern ist, lässt man Pulsar-Planeten meist außen vor. Deshalb gilt heute üblicherweise 51 Pegasi b als der erste gesicherte Exoplanet.


1. Dezember 2020

Der Mond ist bunt! Zugegeben, man muss ein wenig nachhelfen und so wie auf diesem Bild den Farbkontrast hochdrehen, um es zu sehen, aber verschiedene Bereiche der Mondoberfläche haben tatsächlich leicht unterschiedliche Farben. Verursacht werden die Farbabweichungen durch das Reflexionsvermögen des Mondgesteins bei unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen. Entscheidend ist dabei der Metallgehalt des Basaltgesteins, insbesondere von Eisen und Titan. Bei genauerem Hinsehen zeigt auch ein unverstärktes Bild leichte Farbunterschiede in den dunklen Mondmeeren. Die Farbe des Mondes, so wie wir ihn sehen, wird normalerweise aber viel stärker von der Erdatmosphäre beeinflusst: In Horizontnähe ist er zum Beispiel oft orange-rötlich eingefärbt.

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