Quelle: ESA / Science & Exploration / Space Science, 20. April 2026

Die Farben auf dem Hubble-Bild dieser schimmernden Sternentstehungsregion im sichtbaren Licht erinnern an eine Unterwasserszene voller feinkörniger Sedimente, die durch die Tiefen des Ozeans wirbeln. Mehrere massereiche Sterne, die sich außerhalb dieses Sichtfeldes befinden, haben diese Region seit mindestens 300 000 Jahren geprägt. Ihre starken ultravioletten Winde blasen weiterhin eine riesige Blase auf, von der hier ein kleiner Ausschnitt zu sehen ist, die das Gas und den Staub der Wolke zusammendrückt und so neue Wellen der Sternentstehung auslöst.

Es ist nicht das erste Mal, dass Hubble diesen Anblick erfasst hat. Das Teleskop beobachtete den Trifid-Nebel bereits 1997, und nun, 29 Jahre später, hat es fast seine gesamte Betriebsdauer genutzt, um uns Veränderungen im Nebel auf menschlicher Zeitskala zu zeigen. Warum erneut denselben Ort betrachten? Neben der Beobachtung von Veränderungen im Laufe der Zeit ist Hubble auch mit einer verbesserten Kamera ausgestattet, die über ein größeres Sichtfeld und eine höhere Empfindlichkeit verfügt und während der vierten Wartungsmission installiert wurde.

Sternentstehung in der „Cosmic Sea Lemon“
Hubbles Blick auf den Trifidnebel (auch bekannt als Messier 20 oder M20) konzentriert sich auf den „Kopf“ und den wellenförmigen „Körper“ einer rostfarbenen Gas- und Staubwolke, die einer Seezitrone oder Meerlimette ähnelt und den Anschein erweckt, als würde sie durch den Kosmos gleiten.

Das linke „Horn“ der kosmischen Meerlimette ist Teil von Herbig-Haro 399, einem Plasmastrahl, der seit Jahrhunderten in regelmäßigen Abständen von einem jungen Protostern [1] ausgestoßen wird, der im Kopf der Meerlimette eingebettet ist. Beobachten Sie, wie sich der Strahl ausdehnt. Anhand der beobachteten Veränderungen können Forscher die Geschwindigkeiten der Ausflüsse messen und bestimmen, wie viel Energie der Protostern in diese Regionen einspeist. Die Messungen liefern Erkenntnisse darüber, wie neu entstandene Sterne mit ihrer Umgebung interagieren.

Unmittelbar rechts darunter sind Anzeichen für den Gegenstrahl zu erkennen: gezackte orangefarbene und rote Linien, die an der Rückseite des Halses der Meereslimette „herunterlaufen“, wo sich im braunen Staub ein natürliches V abzeichnet. Das dunklere, eher dreieckige „Horn“ rechts vom „Kopf“ beherbergt an seiner Spitze einen weiteren jungen Stern. Wenn man heranzoomt, sieht man einen schwachen roten Punkt mit einem winzigen Strahl. Der grüne Bogen darüber könnte ein Hinweis darauf sein, dass eine zirkumstellare Scheibe durch das intensive ultraviolette Licht benachbarter massereicher Sterne abgetragen wird. Je klarer der Bereich um diesen Protostern herum ist, desto eher deutet dies darauf hin, dass seine Entstehung fast abgeschlossen ist.

Unmittelbar links von der „kosmischen Meerlimette” befindet sich eine kleine, schwache Säule. Ein Großteil des Gases und Staubs dieser Säule wurde weggeblasen, doch das dichteste Material an der Spitze ist noch vorhanden.

Streifen und scharfe Linien liefern weitere Hinweise auf die Aktivitäten anderer junger Sterne. Ein Beispiel dafür ist eine wellenförmige, schräge Linie in der Bildmitte, die hellorange beginnt und in leuchtendem Rot endet. Im Bildvergleich scheint sie sich zu bewegen, was darauf hindeutet, dass es sich um einen Ausstoß handeln könnte, der von einem anderen, sich gerade bildenden Stern ausgestoßen wurde, der tief im Staub verborgen liegt.

Ein buntes Farbmeer

Bei den Beobachtungen des Hubble-Teleskops im sichtbaren Licht ist der Blick nach links oben am klarsten, wo die Farbe blauer ist. Starkes ultraviolettes Licht von massereichen Sternen, die sich nicht im Sichtfeld befinden, hat Elektronen aus dem umgebenden Gas herausgelöst und so ein Leuchten erzeugt, während Winde eine Blase formen, indem sie den umgebenden Staub wegfegen.

An der Spitze des Kopfes der „Cosmic Sea Lemon“ strömt hellgelbes Gas nach oben. Dies ist ein Beispiel dafür, wie ultraviolettes Licht in den dunkelbraunen Staub eindringt und das Gas und den Staub ablöst und auflöst.

Viele Grate und Hänge aus dunkelbraunem Material werden noch einige Millionen Jahre bestehen bleiben, während das ultraviolette Licht der Sterne das Gas langsam abträgt. In den dichtesten Bereichen befinden sich Protosterne [1], die im sichtbaren Licht verdeckt sind.

Die rechte hintere Ecke ist fast pechschwarz. Dort ist der Staub am dichtesten. Die Sterne, die hier zu sehen sind, gehören möglicherweise nicht zu dieser Sternentstehungsregion – sie könnten näher bei uns liegen, also im Vordergrund.

Suchen Sie nun nach leuchtend orangefarbenen Kugeln. Diese Sterne sind vollständig ausgebildet und haben den Raum um sich herum freigeräumt. Im Laufe von Millionen von Jahren werden das Gas und der Staub, aus denen der Nebel besteht, verschwinden – und nur die Sterne werden übrig bleiben.

Beispiellose Langlebigkeit, ununterbrochene Entdeckungen

Die vielfältigen Instrumente des Hubble-Teleskops und der breite Spektralbereich, den es abdeckt – von Ultraviolett bis zum nahen Infrarot –, haben Forschern seit Jahrzehnten zu bahnbrechenden Entdeckungen verholfen und liefern täglich neue Daten, die unweigerlich zu weiteren Erkenntnissen führen werden.

Im vergangenen Jahr ermöglichte Hubble Entdeckungen, die von einem Relikt der frühen Galaxienentstehung über eine Galaxie, die so schwach leuchtet, dass sie fast unsichtbar ist, bis hin zu unbekannten kosmischen Anomalien reichten, die mit Hilfe von KI entdeckt wurden. Forscher beobachteten zum ersten Mal Asteroiden, die in einem anderen Sternsystem kollidierten, während Hubble in unserem eigenen Sonnensystem zufällig einen zerbrechenden Kometen einfing. Die seit langem bestehende Vorhersage, dass unsere Milchstraße in ferner Zukunft mit Andromeda kollidieren wird, wurde durch eine neue Studie unter Verwendung von Daten des Hubble-Teleskops und der ESA-Sonde Gaia in Frage gestellt. Hubble verfolgte außerdem den interstellaren Kometen 3I/ATLAS, der im vergangenen Jahr unerwartet im Sonnensystem auftauchte, und trug so zu einer schnellen Schätzung seiner Größe bei.

Das 36. Betriebsjahr des Hubble-Teleskops hat erneut beeindruckende Einblicke in den Kosmos geliefert. Dazu gehörten die Sternentstehungsregion N11 in der Großen Magellanschen Wolke, die Hüllen aus Sternenstaub, aus denen der Eier-Nebel besteht, der Katzenaugennebel in Kombination mit dem ESA-Teleskop Euclid sowie eine brandneue Aufnahme des berühmten Krebsnebels. Hubble zeigte außerdem das glühende Herz von M82, die wirbelnden Spiralgalaxien UGC 11397 und Arp 4, Staubringe um die Galaxie NGC 7722, die funkelnden Sterne des Kugelsternhaufens NGC 1786 und den riesigen Galaxienhaufen Abell 209.

Das Teleskop hat bis heute über 1,7 Millionen Beobachtungen durchgeführt. Fast 29.000 Astronomen haben begutachtete wissenschaftliche Artikel veröffentlicht, die auf Hubble-Daten basieren, die während der 36-jährigen Lebensdauer des Teleskops gesammelt wurden. Daraus sind mehr als 23.000 Veröffentlichungen hervorgegangen, davon fast 1.100 allein im Jahr 2025. Seit 2022 kombinieren Forscher regelmäßig die Beobachtungen des Hubble-Teleskops mit denen des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA/ESA/CSA, um die Möglichkeiten für neue Entdeckungen weiter auszubauen.

Notes
[1] A protostar is a mass of interstellar gas and dust in the process of collapsing to form a star.

Weitere Informationen
Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der ESA und der NASA.

Links
Pressemitteilung auf esahubble.org
Pressemitteilung auf der NASA-Website

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• Hubble

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Quelle: ESA / Science & Exploration / Space Science / Webb, 25. März 2026

Durch Beobachtungen in sich ergänzenden Wellenlängen liefern Webb und Hubble den Wissenschaftlern ein umfassenderes und vielschichtigeres Verständnis der Atmosphäre des Gasriesen. Beide erfassen das von den gestreiften Wolken und dem Dunst des Saturn reflektierte Sonnenlicht, doch während Hubble subtile Farbunterschiede auf dem gesamten Planeten sichtbar macht, erfasst Webbs Infrarotbild Wolken und chemische Stoffe in vielen verschiedenen Tiefen der Atmosphäre – von den tiefen Wolken bis hin zur dünnen oberen Atmosphäre. Gemeinsam können Wissenschaftler die Atmosphäre des Saturn in verschiedenen Höhen effektiv „durchschneiden“, als würden sie die Schichten einer Zwiebel abziehen. Jedes Teleskop erzählt einen anderen Teil der Geschichte des Saturn, und die Beobachtungen zusammen helfen den Forschern zu verstehen, wie die Atmosphäre des Saturn als zusammenhängendes dreidimensionales System funktioniert.

Das hier gezeigte Hubble-Bild wurde im August 2024 im Rahmen eines mehr als zehn Jahre andauernden Beobachtungsprogramms namens OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) aufgenommen, während das Webb-Bild einige Monate später im Rahmen der „Director’s Discretionary Time“ entstanden ist.

Die neu veröffentlichten Bilder zeigen Merkmale der turbulenten Atmosphäre des Saturn. Auf dem Webb-Bild schlängelt sich ein langlebiger Jetstream, bekannt als „Ribbon Wave“, über die nördlichen mittleren Breiten, beeinflusst von ansonsten nicht nachweisbaren atmosphärischen Wellen. Direkt darunter stellt ein kleiner Fleck einen verbleibenden Rest des „Great Springtime Storm“ von 2011 bis 2012 dar. Auch mehrere andere Stürme, die die südliche Hemisphäre des Saturn übersäen, sind auf Webbs Bild zu sehen. All diese Merkmale werden von starken Winden und Wellen unterhalb der sichtbaren Wolkendecke geformt, was den Saturn zu einem natürlichen Labor für die Erforschung der Strömungsdynamik unter extremen Bedingungen macht.

Auf beiden Bildern sind auch einige der spitzen Kanten des ikonischen, sechseckigen Jetstreams am Nordpol des Saturn, der 1981 von den Voyager-Sonden entdeckt wurde, schwach zu erkennen. Es bleibt eines der faszinierendsten Wetterphänomene des Sonnensystems. Seine Beständigkeit über Jahrzehnte hinweg unterstreicht die Stabilität bestimmter großräumiger atmosphärischer Prozesse auf Riesenplaneten. Dies sind wahrscheinlich die letzten hochauflösenden Aufnahmen, die wir von dem berühmten Sechseck bis in die 2040er Jahre sehen werden, da der Nordpol in den Winter eintritt und für 15 Jahre in Dunkelheit versinken wird.

In Webbs Infrarotaufnahmen erscheinen die Pole des Saturn deutlich graugrün, was auf Licht hinweist, das bei Wellenlängen um 4,3 Mikrometer emittiert wird. Dieses charakteristische Merkmal könnte von einer Schicht hochgelegener Aerosole in der Saturnatmosphäre stammen, die das Licht in diesen Breitengraden anders streut. Eine weitere mögliche Erklärung ist die Polarlichtaktivität, da geladene Moleküle, die mit dem Magnetfeld des Planeten interagieren, in der Nähe der Pole leuchtende Emissionen erzeugen können. Hubble und Webb haben bereits die Polarlichter des Saturn erforscht, Einblicke in die spektakulären Polarlichter des Jupiter geliefert, die auch mit Hubble zu sehen waren, die 2011 von Hubble erhaschten Polarlichter des Uranus bestätigt und mit Webb erstmals die Polarlichter des Neptun entdeckt.

Auf Webbs Infrarotaufnahme erscheinen die Ringe extrem hell, da sie aus stark reflektierendem Wassereis bestehen. Auf beiden Aufnahmen sehen wir die sonnenbeschienene Seite der Ringe, auf der Hubble-Aufnahme etwas weniger deutlich, weshalb darunter Schatten auf dem Planeten zu sehen sind. Es gibt auch subtile Ringmerkmale wie Speichen und Strukturen im B-Ring (dem dicken zentralen Bereich der Ringe), die bei den beiden Observatorien unterschiedlich erscheinen. Der F-Ring, der äußerste Ring, sieht auf dem Webb-Bild dünn und scharf aus, während er auf dem Hubble-Bild nur leicht leuchtet.

Die Umlaufbahn des Saturn um die Sonne bestimmt in Verbindung mit der Position der Erde auf ihrer jährlichen Umlaufbahn unseren sich verändernden Blickwinkel auf die Oberfläche und die Ringe des Saturn. Diese Beobachtungen aus dem Jahr 2024, die im Abstand von 14 Wochen aufgenommen wurden, zeigen, wie sich der Planet vom nördlichen Sommer in Richtung der Tagundnachtgleiche 2025 bewegt. Während Saturn in den südlichen Frühling und später in den südlichen Sommer der 2030er Jahre übergeht, werden Hubble und Webb zunehmend bessere Einblicke in diese Hemisphäre erhalten.

Hubbles jahrzehntelange Beobachtungen des Saturn haben eine Aufzeichnung seiner sich entwickelnden Atmosphäre geschaffen. Programme wie OPAL mit ihrer jährlichen Überwachung haben es Wissenschaftlern ermöglicht, Stürme, Streifenmuster und saisonale Veränderungen im Laufe der Zeit zu verfolgen. Webb ergänzt diese fortlaufende Aufzeichnung nun um leistungsstarke Infrarot-Fähigkeiten und erweitert damit die Möglichkeiten der Forscher, die atmosphärische Struktur und die dynamischen Prozesse des Saturn zu messen.

Weitere Informationen
Webb ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All gebracht wurde. Im Rahmen einer internationalen Kooperationsvereinbarung stellte die ESA den Startdienst für das Teleskop unter Einsatz der Trägerrakete Ariane 5 bereit. In Zusammenarbeit mit ihren Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung der Anpassungen der Ariane 5 für die Webb-Mission sowie für die Beschaffung des Startdienstes durch Arianespace verantwortlich. Die ESA stellte außerdem den Hauptspektrografen NIRSpec sowie 50 % des Mittelinfrarot-Instruments MIRI bereit, das von einem Konsortium staatlich finanzierter europäischer Institute (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit dem JPL und der University of Arizona entwickelt und gebaut wurde. Webb ist eine internationale Partnerschaft zwischen der NASA, der ESA und der Canadian Space Agency (CSA).

Das Hubble-Weltraumteleskop ist seit über drei Jahrzehnten in Betrieb und liefert weiterhin bahnbrechende Entdeckungen, die unser grundlegendes Verständnis des Universums prägen. Hubble ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der ESA und der NASA.

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• Planet Saturn

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Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience, 3. März 2026

Dieser außergewöhnliche planetarische Nebel im Sternbild Draco fasziniert Astronomen seit Jahrzehnten mit seiner komplexen und vielschichtigen Struktur. Beobachtungen mit der Gaia-Mission der ESA haben ergeben, dass der Nebel eine Entfernung von etwa 4300 Lichtjahren hat.

Planetarische Nebel, die aufgrund ihrer runden Form, wie sie durch frühe Teleskope zu sehen war, so genannt werden, sind in Wirklichkeit expandierendes Gas, das von Sternen in ihrer letzten Evolutionsphase ausgestoßen wird. Diese Tatsache wurde erstmals 1864 am Katzenaugennebel entdeckt – die Untersuchung seines Lichtspektrums zeigt die für Gas charakteristische Emission einzelner Moleküle, wodurch planetarische Nebel von Sternen und Galaxien unterschieden werden können.

Hier wird der Nebel durch die kombinierten Augen des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA und des Euclid-Teleskops der ESA gezeigt, wodurch die bemerkenswerte Komplexität des Sterbens von Sternen hervorgehoben wird.

Obwohl Euclid in erster Linie für die Kartierung des fernen Universums konzipiert wurde, erfasst es im Rahmen seiner Deep-Imaging-Durchmusterungen auch den Katzenaugennebel. Auf Euclids Weitwinkelbild im nahen Infrarot und im sichtbaren Licht liegen die Bögen und Filamente des hellen Zentrumsbereichs des Nebels inmitten eines Halos aus bunten Gasfragmenten, die vom Stern wegfliegen.
Dieser Ring wurde in einem früheren Stadium aus dem Stern ausgestoßen, bevor sich der Hauptnebel im Zentrum bildete. Der gesamte Nebel hebt sich vor einem Hintergrund voller entfernter Galaxien ab und zeigt, wie lokale astrophysikalische Schönheit und die entferntesten Bereiche des Kosmos in modernen astronomischen Untersuchungen gemeinsam betrachtet werden können.

Die Kombination der fokussierten Sicht des Hubble-Teleskops mit den Deep-Field-Beobachtungen von Euclid hebt nicht nur die exquisite Struktur des Nebels hervor, sondern stellt ihn auch in den größeren Kontext des Universums, das beide Weltraumteleskope erforschen. Zusammen bieten diese Missionen einen reichhaltigen und sich ergänzenden Blick auf NGC 6543 und enthüllen das empfindliche Zusammenspiel zwischen den Prozessen am Ende des Lebens von Sternen und dem riesigen umgebenden Weltraum.

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• Planetarische Nebel

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Quelle: NASA / Jet Propulsion Laboratory, 26. Januar 2026

Dank der beispiellosen Empfindlichkeit des Webb-Teleskops erfahren Wissenschaftler immer mehr über den Einfluss der Dunklen Materie auf Sterne, Galaxien und sogar Planeten wie die Erde. Wissenschaftler haben anhand von Daten des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA eine der detailliertesten und hochauflösendsten Karten der Dunklen Materie erstellt, die jemals erstellt wurde. Sie zeigt, wie sich das unsichtbare, geisterhafte Material mit „normaler“ Materie überlagert und verflechten, aus der Sterne, Galaxien und alles, was wir sehen können, bestehen. Die Karte, die am Montag, dem 26. Januar, in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, baut auf früheren Forschungen auf und liefert zusätzliche Bestätigungen und neue Details darüber, wie dunkle Materie das Universum im größten Maßstab – Galaxienhaufen mit einem Durchmesser von Millionen von Lichtjahren – geprägt hat, aus denen letztlich Galaxien, Sterne und Planeten wie die Erde entstanden sind.

„Dies ist die größte Karte der Dunklen Materie, die wir mit Webb erstellt haben, und sie ist doppelt so scharf wie alle anderen Karten der Dunklen Materie, die von anderen Observatorien erstellt wurden“, sagte Diana Scognamiglio, Hauptautorin der Studie und Astrophysikerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Bisher hatten wir nur ein verschwommenes Bild der Dunklen Materie. Dank der unglaublichen Auflösung von Webb sehen wir nun die unsichtbare Struktur des Universums in atemberaubender Detailgenauigkeit.“

Dunkle Materie strahlt kein Licht aus, reflektiert es nicht, absorbiert es nicht und blockiert es auch nicht, sondern durchdringt normale Materie wie ein Geist. Aber sie interagiert mit dem Universum durch die Schwerkraft, was die Karte mit einer neuen Klarheit zeigt. Der Beweis für diese Interaktion liegt im Grad der Überlappung zwischen dunkler Materie und normaler Materie. Laut den Autoren der Studie bestätigen die Beobachtungen von Webb, dass diese enge Übereinstimmung kein Zufall sein kann, sondern darauf zurückzuführen ist, dass die Schwerkraft der dunklen Materie im Laufe der kosmischen Geschichte normale Materie zu sich hinzieht.

„Wo immer wir einen großen Cluster aus Tausenden von Galaxien sehen, sehen wir auch eine ebenso große Menge an dunkler Materie am selben Ort. Und wenn wir eine dünne Kette aus normaler Materie sehen, die zwei dieser Cluster verbindet, sehen wir auch eine Kette aus dunkler Materie“, sagte Richard Massey, Astrophysiker an der Durham University im Vereinigten Königreich und Mitautor der neuen Studie. „Es ist nicht nur so, dass sie die gleiche Form haben. Diese Karte zeigt uns, dass dunkle Materie und normale Materie immer am selben Ort waren. Sie sind zusammen gewachsen.“

Genauer betrachtet

Das Gebiet, das von der neuen Karte abgedeckt wird, befindet sich im Sternbild Sextans und ist etwa 2,5 Mal so groß wie der Vollmond. Eine weltweite Gemeinschaft von Wissenschaftlern hat diese Region mit mindestens 15 bodengestützten und weltraumgestützten Teleskopen für die Cosmic Evolution Survey (COSMOS) beobachtet. Ihr Ziel: die Position der regulären Materie hier genau zu messen und sie dann mit der Position der dunklen Materie zu vergleichen. Die erste Karte der dunklen Materie in diesem Gebiet wurde 2007 unter Verwendung von Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA erstellt, einem Projekt unter der Leitung von Massey und dem JPL-Astrophysiker Jason Rhodes, einem Mitautor der Veröffentlichung.

Webb beobachtete diese Region insgesamt etwa 255 Stunden lang und identifizierte fast 800.000 Galaxien, von denen einige zum ersten Mal entdeckt wurden. Scognamiglio und ihre Kollegen suchten dann nach dunkler Materie, indem sie beobachteten, wie ihre Masse den Raum selbst krümmt, was wiederum das Licht von fernen Galaxien auf seinem Weg zur Erde ablenkt. Bei der Beobachtung durch die Forscher wirkt es so, als ob das Licht dieser Galaxien durch eine gekrümmte Fensterscheibe gefallen wäre.

Die Webb-Karte enthält etwa zehnmal mehr Galaxien als Karten des Gebiets, die von bodengestützten Observatorien erstellt wurden, und doppelt so viele wie die von Hubble. Sie zeigt neue Ansammlungen dunkler Materie und liefert eine höherauflösende Ansicht der zuvor von Hubble beobachteten Gebiete. Um die Entfernungsmessungen zu vielen Galaxien für die Karte zu verfeinern, verwendete das Team das Mid-Infrared Instrument (MIRI) von Webb, das vom JPL entwickelt und bis zum Start betreut wurde, zusammen mit anderen Weltraum- und bodengestützten Teleskopen. Dank der von MIRI erfassten Wellenlängen eignet es sich auch hervorragend zur Erkennung von Galaxien, die durch kosmische Staubwolken verdeckt sind.

Warum das wichtig ist

Als das Universum entstand, waren normale Materie und dunkle Materie wahrscheinlich nur spärlich verteilt. Wissenschaftler glauben, dass sich die dunkle Materie zuerst zu Klumpen zusammenballte und dass diese Klumpen dann normale Materie anzogen, wodurch Regionen mit genügend Material entstanden, in denen sich Sterne und Galaxien bilden konnten. Auf diese Weise bestimmte die dunkle Materie die großräumige Verteilung der Galaxien im Universum. Indem sie die Entstehung von Galaxien und Sternen früher als sonst ausgelöst hat, trug die Dunkle Materie auch dazu bei, die Voraussetzungen für die spätere Entstehung von Planeten zu schaffen. Denn die ersten Generationen von Sternen waren dafür verantwortlich, Wasserstoff und Helium – die den größten Teil der Atome im frühen Universum ausmachten – in die vielfältigen Elemente umzuwandeln, aus denen heute Planeten wie die Erde bestehen. Mit anderen Worten: Die Dunkle Materie verschaffte komplexen Planeten mehr Zeit für ihre Entstehung.

„Diese Karte liefert einen weiteren Beweis dafür, dass es ohne Dunkle Materie in unserer Galaxie möglicherweise keine Elemente gäbe, die das Entstehen von Leben ermöglicht hätten“, so Rhodes. „Dunkle Materie ist nichts, was wir in unserem Alltag auf der Erde oder sogar in unserem Sonnensystem antreffen, aber sie hat uns definitiv beeinflusst.“

Scognamiglio und einige ihrer Co-Autoren werden die Dunkle Materie auch mit dem kommenden Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA über einem Gebiet kartieren, das 4.400 Mal größer ist als die COSMOS-Region. Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Zielen von Roman gehört es, mehr über die grundlegenden Eigenschaften der Dunklen Materie zu erfahren und darüber, wie sie sich im Laufe der kosmischen Geschichte verändert haben oder auch nicht. Die Karten von Roman werden jedoch die räumliche Auflösung von Webb nicht übertreffen. Eine detailliertere Untersuchung der dunklen Materie wird nur mit einem Teleskop der nächsten Generation möglich sein, wie dem Habitable Worlds Observatory, dem nächsten Flaggschiff-Konzept der NASA im Bereich der Astrophysik.

Mehr über Webb

Das James Webb Space Telescope löst Geheimnisse in unserem Sonnensystem, blickt über diese hinaus auf ferne Welten um andere Sterne und erforscht die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA mit ihren Partnern ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumagentur).

Weitere Informationen über Webb finden Sie unter: https://science.nasa.gov/webb

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• Dunkle Materie

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Quelle: NASA / Science, 9. Dezember 2025

Astronomen haben eine Flut von Daten aus NASA-Satelliten und anderen Einrichtungen ausgewertet, um herauszufinden, was für einen außergewöhnlichen kosmischen Ausbruch verantwortlich war, der am 2. Juli entdeckt wurde.
Bei dem Ereignis handelte es sich um einen GRB (Gammastrahlenausbruch), die stärkste Klasse kosmischer Explosionen. Während die meisten GRBs nur eine Minute dauern, hielt dieser mehrere Tage an.
Die Forscher diskutieren eifrig über ihre Ergebnisse und sind sich einig, dass dieses beispiellose Ereignis wahrscheinlich eine neue Art von Sternexplosion ankündigt. Wissenschaftler sagen, die beste Erklärung für den Ausbruch sei, dass ein Schwarzes Loch einen Stern verschlungen habe, aber sie sind sich uneinig darüber, wie genau dies geschehen ist. Zu den spannenden Möglichkeiten gehören ein Schwarzes Loch mit einer Masse, die einige tausend Mal so groß ist wie die der Sonne, das einen Stern zerfetzt, der ihm zu nahe gekommen ist, oder ein viel kleineres Schwarzes Loch, das mit seinem stellaren Begleiter verschmilzt und diesen verschlingt.

„Die erste Welle von Gammastrahlen dauerte mindestens 7 Stunden, fast doppelt so lange wie der bisher längste beobachtete GRB, und wir haben weitere ungewöhnliche Eigenschaften festgestellt“, sagte Eliza Neights von der George Washington University in Washington und dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Dies ist zweifellos ein Ausbruch, wie wir ihn in den letzten 50 Jahren noch nie gesehen haben.“
Neights und andere Astronomen stellten ihre Ergebnisse im Oktober auf der Tagung der High Energy Astrophysics Division der American Astronomical Society in St. Louis, Missouri, vor. Eine Reihe von Artikeln zu diesem Ereignis wurde bereits veröffentlicht oder zur Veröffentlichung angenommen, weitere sind in Vorbereitung.

Außergewöhnlicher Ausbruch

GRBs werden durchschnittlich etwa einmal pro Tag entdeckt und können ohne Vorwarnung überall am Himmel auftreten. Es handelt sich um sehr weit entfernte Ereignisse, wobei das nächstgelegene bekannte Beispiel mehr als 100 Millionen Lichtjahre entfernt stattfand.
Die Rekorddauer des Ausbruchs im Juli, der den Namen GRB 250702B erhielt, macht ihn zu einem einzigartigen Ereignis. Von den rund 15.000 GRBs, die seit der ersten Entdeckung des Phänomens im Jahr 1973 beobachtet wurden, ist keiner so lang, und nur ein halbes Dutzend kommt ihm auch nur annähernd nahe. Da Gelegenheiten zur Untersuchung solcher Ereignisse so selten sind und sie neue Wege zur Entstehung von GRBs aufzeigen könnten, sind Astronomen von dem Ausbruch im Juli besonders begeistert.
Die meisten Ausbrüche dauern zwischen wenigen Millisekunden und einigen Minuten und entstehen bekanntermaßen auf zwei Arten: entweder durch die Verschmelzung zweier neutronischer Sterne von der Größe einer Stadt oder durch den Kollaps eines massereichen Sterns, sobald dessen Kern keinen Brennstoff mehr hat. Bei beiden Entstehungsarten entsteht ein neues Schwarzes Loch. Ein Teil der Materie, die in Richtung des Schwarzen Lochs fällt, wird in enge Teilchenstrahlen kanalisiert, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit austreten und dabei Gammastrahlen erzeugen. Aber keine dieser Arten von Ausbrüchen kann ohne Weiteres Jets erzeugen, die tagelang feuern können, weshalb 250702B ein einzigartiges Rätsel darstellt.

Beobachtung des Lichts

Der Gamma-ray Burst Monitor des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops der NASA entdeckte den Ausbruch und löste im Laufe von drei Stunden mehrere Male aus. Er wurde auch vom Burst Alert Telescope des Neil Gehrels Swift Observatory der NASA, dem russischen Konus-Instrument der Wind-Mission der NASA, dem Gamma-Ray and Neutron Spectrometer auf Psyche – einem Raumschiff der NASA, das derzeit auf dem Weg zum Asteroiden 16 Psyche ist – und dem japanischen Monitor of All-sky X-ray Image Instrument auf der Internationalen Raumstation entdeckt.

„Der Ausbruch dauerte so lange, dass kein Hochenergiemonitor im Weltraum in der Lage war, ihn vollständig zu beobachten“, sagte Eric Burns, Astrophysiker an der Louisiana State University in Baton Rouge und Mitglied des Teams von Neights, das das Gammastrahlenglühen des Ausbruchs untersucht. „Nur durch die kombinierte Leistung der Instrumente mehrerer Raumfahrzeuge konnten wir dieses Ereignis verstehen.“
Das Weitwinkel-Röntgenteleskop der chinesischen Einstein-Sonde hat den Ausbruch ebenfalls in Röntgenstrahlen erfasst und gezeigt, dass bereits am Vortag ein Signal vorhanden war. Die erste genaue Lokalisierung erfolgte am frühen Morgen des 3. Juli, als das Röntgenteleskop von Swift den Ausbruch im Sternbild Scutum in der Nähe der dichten, staubigen Ebene unserer Milchstraße abbildete. Angesichts dieses Ortes und der Röntgenstrahlendetektion am Vortag fragten sich die Astronomen, ob es sich bei diesem Ereignis um eine andere Art von Ausbruch aus unserer eigenen Galaxie handeln könnte.

Bilder von einigen der größten Teleskope der Welt, darunter die Teleskope der Keck- und Gemini-Observatorien auf Hawaii und das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile, deuteten darauf hin, dass sich an dieser Stelle eine Galaxie befand, sodass sich die Astronomen an das Hubble-Weltraumteleskop der NASA wandten, um ein klareres Bild zu erhalten.
„Es handelt sich definitiv um eine Galaxie, was beweist, dass es sich um eine weit entfernte und gewaltige Explosion handelte, aber sie sieht seltsam aus“, sagte Andrew Levan, Professor für Astrophysik an der Radboud-Universität in den Niederlanden, der die VLT- und Hubble-Studie leitete. „Die Hubble-Daten könnten entweder zwei verschmelzende Galaxien zeigen oder eine Galaxie mit einem dunklen Staubband, das den Kern in zwei Teile teilt.“
Neuere Bilder, die mit dem NIRcam-Instrument des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA aufgenommen wurden, stützen Levans Interpretation nachdrücklich. „Die Auflösung von Webb ist unglaublich. Wir können so deutlich sehen, dass der Ausbruch durch diese Staubbahn hindurchleuchtete, die sich über die Galaxie erstreckt“, sagte Huei Sears, Postdoktorand an der Rutgers University in New Jersey, der die NIRcam-Beobachtungen leitete. „Es ist fantastisch, den GRB-Wirt so detailliert zu sehen.“
Ende August nutzte ein Team unter der Leitung von Benjamin Gompertz von der Universität Birmingham in Großbritannien das NIRSpec-Instrument von Webb und das VLT, um die Entfernung der Galaxie und andere Eigenschaften zu bestimmen. „Der Ausbruch war bemerkenswert stark und entfaltete eine Energie, die der von tausend Sonnen entspricht, die 10 Milliarden Jahre lang leuchten“, sagte Gompertz. „Erstaunlicherweise ist die Galaxie so weit entfernt, dass das Licht dieser Explosion vor etwa 8 Milliarden Jahren zu seiner Reise begann, lange bevor sich unsere Sonne und unser Sonnensystem überhaupt zu bilden begannen.“

Eine umfassende Untersuchung des Röntgenlichts nach dem Hauptburst stützte sich auf Beobachtungen von Swift, dem Chandra-Röntgenobservatorium der NASA und der NuSTAR-Mission (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) der Behörde. Die Daten von Swift und NuSTAR zeigten schnelle Flares, die bis zu zwei Tage nach der Entdeckung des Bursts auftraten.
„Die fortgesetzte Akkretion von Materie durch das Schwarze Loch trieb einen Ausfluss an, der diese Flares erzeugte, aber der Prozess dauerte viel länger, als es in Standard-GRB-Modellen möglich ist“, sagte Studienleiter Brendan O’Connor, McWilliams-Postdoktorand an der Carnegie Mellon University in Pittsburgh. „Die späten Röntgenflares zeigen uns, dass die Energiequelle der Explosion nicht abgeschaltet werden konnte, was bedeutet, dass das Schwarze Loch nach der ersten Eruption noch mindestens einige Tage lang weiter angetrieben wurde.“

Widersprüchliche Beweise

Die Daten von Fermi und Swift deuten auf einen typischen, wenn auch ungewöhnlich langen GRB hin. Spektroskopische Beobachtungen mit Webb ergaben keine Supernova-Explosion, die normalerweise auf einen GRB nach einem Sternkollaps folgt, obwohl diese möglicherweise durch Staub und Entfernung verdeckt wurde. Einstein Probe registrierte einen Tag vor dem Ausbruch Röntgenstrahlen, während NuSTAR bis zu zwei Tage danach Röntgenflares verfolgte, was beides für GRBs untypisch ist.
Darüber hinaus zeigt eine detaillierte Studie unter der Leitung von Jonathan Carney, einem Doktoranden an der University of North Carolina in Chapel Hill, dass sich die Wirtsgalaxie stark von den typischerweise kleinen Galaxien unterscheidet, in denen die meisten GRBs nach einem Sternenkollaps auftreten. „Diese Galaxie ist überraschend groß und hat mehr als doppelt so viel Masse wie unsere eigene Galaxie“, sagte er.
In beiden der am häufigsten diskutierten Szenarien wird das Schwarze Loch den Stern innerhalb von etwa einem Tag verschlungen haben.
Das erste Szenario geht von einem Schwarzen Loch mittlerer Masse aus, das einige Tausend Sonnenmassen und einen Ereignishorizont – den Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt – hat, der um ein Vielfaches größer ist als die Erde. Ein Stern wandert zu nahe heran, wird durch die Gravitationskräfte entlang seiner Umlaufbahn gedehnt und schnell vom Schwarzen Loch verschlungen. Dies beschreibt, was Astronomen als Gezeitenzerreißungsereignis bezeichnen, das jedoch durch ein selten beobachtetes „mittelschweres” Schwarzes Loch verursacht wird, dessen Masse viel größer ist als die von Sternen, die durch einen Sternenkollaps entstanden sind, und viel kleiner als die von Giganten, die sich im Zentrum großer Galaxien befinden.

Das Gammastrahlenteam bevorzugt ein anderes Szenario, denn wenn dieser Ausbruch wie andere ist, muss die Masse des Schwarzen Lochs eher der unserer Sonne ähneln. Ihr Modell sieht ein Schwarzes Loch vor, das etwa dreimal so massereich ist wie die Sonne – mit einem Ereignishorizont von nur 18 Kilometern Durchmesser –, das einen Begleitstern umkreist und mit ihm verschmilzt. Der Stern hat eine ähnliche Masse wie das Schwarze Loch, ist aber viel kleiner als die Sonne. Das liegt daran, dass seine Wasserstoffatmosphäre größtenteils abgetragen wurde, bis auf seinen dichten Heliumkern, wodurch ein Objekt entstanden ist, das Astronomen als Heliumstern bezeichnen.
In beiden Fällen fließt Materie aus dem Stern zunächst zum Schwarzen Loch und sammelt sich in einer riesigen Scheibe, von der aus das Gas schließlich in das Schwarze Loch stürzt. An einem bestimmten Punkt dieses Prozesses beginnt das System, hell im Röntgenlicht zu leuchten. Dann, während das Schwarze Loch die Materie des Sterns schnell verschlingt, schießen Gammastrahlen nach außen.
Bemerkenswert ist, dass das Modell der Heliumsternverschmelzung eine einzigartige Vorhersage trifft. Sobald das Schwarze Loch vollständig in den Hauptkörper des Sterns eingetaucht ist und ihn von innen auffrisst, explodiert die freigesetzte Energie den Stern und treibt eine Supernova an.
Leider ereignete sich diese Explosion hinter enormen Staubmengen, sodass selbst die Leistungsfähigkeit des Webb-Teleskops nicht ausreichte, um die erwartete Supernova zu sehen. Während eindeutige Beweise für die Erklärung der Ereignisse vom 2. Juli noch auf zukünftige Ereignisse warten müssen, hat 250702B bereits neue Erkenntnisse über die längsten GRBs geliefert, was zum großen Teil der ständigen kosmischen Überwachung durch die Observatorien und Instrumente der NASA im Rahmen der Bemühungen der Behörde zur Erforschung und zum Verständnis des Universums zu verdanken ist.
Die von Neights verfasste Arbeit über Gammastrahlen wurde von den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Preprint) angenommen. Die Arbeit von Gompertz über NIRSpec (Preprint) wurde bei The Astrophysical Journal Letters eingereicht, das am 26. November die Arbeit von Carney, am 14. November die Arbeit von O’Connor über Röntgenstrahlen und im August die Arbeit von Levan veröffentlicht hat.
Die Fermi-Mission ist eine Partnerschaft im Bereich der Astrophysik und Teilchenphysik, die von der NASA Goddard geleitet und in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium entwickelt wurde, mit wichtigen Beiträgen von akademischen Einrichtungen und Partnern in Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Schweden und den Vereinigten Staaten. Die Swift-Mission wird von Goddard in Zusammenarbeit mit der Penn State University, dem Los Alamos National Laboratory in New Mexico, Northrop Grumman Space Systems in Dulles, Virginia, und Partnern wie der University of Leicester und dem Mullard Space Science Laboratory im Vereinigten Königreich, dem Brera-Observatorium in Italien und der italienischen Weltraumagentur ASI geleitet.
Hubble ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA und wird von Goddard geleitet. Webb, das weltweit führende Weltraumobservatorium, ist eine gemeinsame Mission der NASA, der ESA und der kanadischen Weltraumagentur.
NuSTAR wird von Caltech geleitet und vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien verwaltet. Das Missionskontrollzentrum befindet sich an der University of California in Berkeley. NuSTAR wurde in Zusammenarbeit mit der Dänischen Technischen Universität und der Italienischen Weltraumagentur entwickelt.
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian Astrophysical Observatory steuert die wissenschaftlichen Operationen von Cambridge, Massachusetts, aus und die Flugoperationen von Burlington, Massachusetts, aus.

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• Schwarze Löcher
• Gamma Ray Bursts (GRBs)

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Autoren: Ingo Muntenaar und Kirsten Müller, Quelle: Veranstaltungsbesuch.

Claude Nicollier wurde am 2. September 1944 in Vewey in der Schweiz geboren und ist bis heute der einzige Schweizer mit Weltraumerfahrung. Von 1966 bis Ostern 1969 war er Milizpilot bei der Schweizer Luftwaffe mit insgesamt 5600 Flugstunden, wovon 4000 in Strahlflugzeugen. Auch absolvierte er ein Physikstudium an der Universität Lausanne, das er 1970 abschloss. Als Wissenschaftler arbeitete er dann an den Instituten für Astronomie der Universitäten Lausanne und Genf. Einen Postdiplom-Abschluss der Universität Genf in Astrophysik erhielt er 1975. Parallel zu seinen Forschungsaktivitäten wurde er an der Schweizer Luftfahrtschule zum Linienpiloten ausgebildet und wurde 1974 DC-9-Pilot bei Swissair. Ende 1976 begann er in der Abteilung Weltraumwissenschaften der ESA in Noordwijk, Niederlande, bei verschiedenen Programmen über Infrarotastronomie zu forschen. Im Juli 1978 wurde er von der ESA als einer der ersten drei europäischen Astronauten ausgewählt. Als Teil der Kooperation zwischen ESA und NASA fing er im Mai 1980 in der Astronautengruppe 9 der NASA das Training zum NASA-Missionsspezialisten an. Dieses schloss er vollständig ab und wurde somit als erster Nicht-US-Amerikaner Vollzeitastronaut der NASA.

Bei vier Raumflügen in Space Shuttles hat Nicollier 42 Tage, 12 Stunden und 5 Minuten im Weltraum verbracht. Bei seinem ersten Flug, STS-46 vom 31. Juli bis zum 8. August 1992 mit Atlantis, hat die Besatzung den unbemannten ESA-Satelliten EURECA mit 15 Experimenten sowie das Tethered Satellite System (TSS-1), ein Gemeinschaftsprojekt der NASA mit der italienischen Weltraumagentur ISA, ausgesetzt. Mit diesem Technologiedemonstrator eines seilgefesselten Satelliten sollten die Messungen zur Generierung von Elektrizität als auch Möglichkeiten zur Anhebung der Umlaufbahn von seilgefesselten Flugkörper-Systemen getestet werden.

Sein zweiter Flug, STS-61 vom 2. bis zum 13. Dezember 1993 mit Endeavour, war der erste Reparaturflug für das Hubble-Weltraumteleskop. Während dieses Fluges wurden eine neue Kamera und ein Paket zur optischen Korrektur im Hubble Weltraumteleskop eingebaut. Dabei wurde ein Fehler von 2 Mikrometern im Hauptspiegel des Teleskopes, welcher einen Durchmesser von 2,40 m hatte, korrigiert.

Vom 22. Februar bis zum 9. März 1996 war er Besatzungsmitglied der Raumfähre Columbia auf der Mission STS-75. In Nachfolge von STS-46 sollte bei diesem Flug das TSS-1-System nochmals als TSS-1R (Anmerkung der Redaktion: R = Reflight) geflogen werden, um Messungen in der Ionosphäre durchzuführen; beim Ausfahren des Seils zwischen beiden Raumflugkörpern brach dieses allerdings. Dabei wurde TSS zum Totalverlust und es konnten nur kurzzeitig vor dem Seilbruch Messungen durchgeführt werden.

Seine vierte und letzte Mission, STS-103 mit der Discovery vom 20. bis 28. Dezember 1999, war die dritte Hubble-Reparaturmission. Während dieses Fluges nahm er an einem achtstündigen Aussenbordeinsatz teil. Dieses war der erste Aussenbordeinsatz eines ESA-Astronauten in der Nutzlastbucht eines Space Shuttle.

Von 2000 bis 2007 arbeitete er für das NASA-Astronautenbüro in der Abteilung für Aussenbordeinsätze. 2004 nahm er einen Lehrauftrag an der École polytechnique fédérale de Lausanne an, wo er 2007, als er die ESA verlassen hatte, eine volle Professur übernahm.

Frage von Raumfahrer.net an Claude Nicollier: Sie waren einer der ersten ESA-Astronauten, zusammen mit Uf Merbold und Wubbo Ockels. Hatten Sie einen Masterplan in Ihrem Leben? Wann entstand bei Ihnen der Wunsch, Astronaut zu werden?

Claude Nicollier: Ich bin jetzt 80 Jahre alt. Bei Apollo 11 war ich 25 Jahre. Sie wissen, astronautische Raumfahrt fing 1961 an, als ich ein Teenager war. Für mich war es ein Ziel, Astronom zu werden, weil ich Wissenschaft, ganz besonders Astronomie, mag. Ich hatte auch großes Interesse an der Luftfahrt. So wurde ich Astronom und parallel Pilot bei der Schweizer Luftwaffe. Das war für mich eine schöne Kombination meiner Interessen. Die Idee, Astronaut zu werden, kam relativ spät. Apollo 11 war sehr inspirierend für mich, aber lange war die Raumfahrt ja nur ein Wettbewerb zwischen den USA und der Sowjetunion. Erst als 1975, nach dem Ende des Apollo-Programms, zum Beginn des Shuttle-Programms auch die europäische und die kanadische Raumfahrtagentur zur Zusammenarbeit eingeladen wurden, dachte ich: Wow, da würde ich gerne mitmachen. Von da an wurde es ein Ziel. Auch wenn ich mich als Astronom und Pilot fühlte, sah ich dies als eine Möglichkeit. Dann war Ende 1978 die Selektion zu Ende, die etwa ein Jahr dauerte, und es klappte. Ich war natürlich sehr motiviert und irgendwie war ich auch schon vorbereitet. All die Zeit dachte ich: es gibt die Möglichkeit, Astronaut zu werden, also wollte ich körperlich fit bleiben und viel über die Disziplin Astrophysik lernen, weil Wissenschaft eine gute Möglichkeit für Europa war, an der Raumfahrt teilzunehmen. Wir haben Spacelab beigetragen, ein Laboratorium, das an Bord des Shuttle mitgenommen werden konnte. Auf die Selektion habe ich mich bei meiner Arbeit in der Universität vorbereitet, und es hat geklappt. Zwei Jahre später sind Wubbo Ockels und ich dann nach Houston geschickt worden, Ulf Merbold nicht. Wir haben dort das Training für den Space Shuttle absolviert. Noch zwei Jahre später, 1982, wurde dann beschlossen, dass Wubbo und Ulf als Wissenschaftsastronauten für die ESA arbeiten sollten und ich weiter für den Shuttle das Training für Missionsspezialisten absolvieren würde. Ich war also der erste Nicht-Amerikaner, der das Training für den Shuttle bekam. Nach dem Challenger-Unglück 1986 gab es drei Jahre lang keine Shuttle-Flüge. Mein erster Flug, als erster nicht-amerikanischer Missionsspezialist, war dann 1992, vierzehn Jahre, nachdem ich ausgewählt worden war. Diese erste Mission lief sehr gut, danach hatte ich im gleichen Jahrzehnt noch drei Flüge, einschließlich des ersten Fluges zum Hubble Space Teleskop, der eine wundervolle Mission war. So kann man sagen, dass es ein Kindheitstraum war, Astronaut zu werden, wenn auch zuerst ein unmöglicher Traum, der erst möglich wurde, als ich ein junger Erwachsener war.

Raumfahrer.net: Sie erwähnen Ihre Flugfähigkeiten. Haben diese Ihnen bei Ihrer Astronautenlaufbahn geholfen?

Claude Nicollier: Ja, Pilot zu sein bei der Luftwaffe, oder grundsätzlich alle Arten von Pilotenerfahrung auf hohem Niveau, ist hilfreich dafür, als Astronaut ausgewählt zu werden. Man muss lernen, eine ziemlich komplexe Maschine in einer gefährlichen Umgebung zu beherrschen. Das ist etwas, das in die Richtung von Fähigkeiten kommt, die für den Beruf des Astronauten nötig sind. Kampfpilot in der Schweizer Luftwaffe zu sein, war ein wichtiger Schritt in meiner Ausbildung.

Raumfahrer.net: Sie haben vier Space Shuttle Flüge gemacht. Alle vier Flüge waren Spacelab-Flüge, bei denen nicht das druckbeaufschlagte Modul, sondern nur jeweils eine Spacelab-Palette in der Nutzlastbucht integriert war. Zwei dieser Flüge waren Missionen, in denen der Tethered Satellite ausgesetzt wurde, zwei waren Wartungsmissionen des Hubble Space Telescope. Welcher dieser vier Flüge war für Sie am wichtigsten, und welcher hat Ihnen am meisten Spaß gemacht?

Claude Nicollier: Ich würde sagen, sie haben alle Spaß gemacht. Jede Mission macht Spaß. Für mich als Astronomen war aber Hubble sehr bedeutend. Ich war schon Astronom, war dann Astronaut geworden, und bin dann bei Hubble gewesen, um es zu reparieren. Das waren zwei Missionen, und es waren tolle Missionen. Die bedeutendste Mission war für mich die Hubble-Reparaturmission STS-61 im Dezember 1993. Die Bedeutung dieser Mission war sehr wichtig: Hubble wieder in Ordnung zu bringen, damit es wieder ein produktives Instrument sein würde, was es eine Zeitlang nicht war. Also würde ich sagen: meine erste Mission wegen ihrer Bedeutung und der hohen Verantwortung, das war sehr befriedigend, dann mein letzter Flug STS-103, bei der Außenbordeinsätze stattgefunden haben, war auch sehr wichtig. Die beiden Hubble-Flüge würde ich also an erster Stelle erwähnen, dann meinen ersten, weil man dabei die Umgebung des Weltraums entdeckt, das ist eigentlich die „Feuertaufe“. Der für mich am wenigsten interessante Flug war eigentlich STS-75 im Jahre 1996. Das war eigentlich eine Wiederholung des Tethered Satellite Fluges, den wir vorher schon gemacht hatten. Er war zwar erfolgreicher gewesen als STS-46, aber die Hubble-Missionen haben dennoch Spaß gemacht und sind auch bedeutungsvoll gewesen. Die Idee eine Technologiemission mit einem seilgefesselten Satelliten zu fliegen, wurde vorher leider nicht weiterverfolgt. Hier sollte der Satellit nicht als Generator genutzt werden, um elektrische Energie zu produzieren, sondern quasi als Elektromotor, um die Umlaufbahn anzuheben.

Raumfahrer.net: Ja, das haben wir in der Universität auch gelernt.

Claude Nicollier: Das System konnte Elektrizität produzieren, und konnte sie in einem Elektromotor einsetzen, um die Umlaufbahn wieder anzuheben. Vielleicht wird es irgendwann in der Zukunft wieder aufgegriffen.

Raumfahrer.net: Als wir dieses Interview vorbereitet haben, ist uns aufgefallen, dass Sie vier Flüge in vier verschiedenen Orbitern geflogen sind: Atlantis, Endeavour, Columbia und Discovery. Welcher dieser vier Orbiter war der perfekteste für Sie?

Claude Nicollier: Das war wirklich nicht relevant. Sie unterschieden sich fast nicht, darum kann ich das auch nicht beantworten. Columbia hatte viele Instrumente, weil es die erste Raumfähre war, aber ansonsten haben sie sich kaum unterschieden. Ich würde also keinen bestimmten von ihnen auswählen.

Raumfahrer.net: Lassen Sie uns über das Hier und Jetzt sprechen. Wir sind beim Asteroid Day. Dieser erinnert an den Asteroideneinschlag im Jahr 1908 in der Region Tunguska im heutigen Gebiet Krasnojarsk. Wie sehen Ihre Vorstellungen für eine Asteroidenabwehr aus?

Claude Nicollier: Wir hatten heute morgen eine Präsentation und ich wusste von der DART-Mission und der HERA-Mission, und ich denke, das ist ein guter Anfang. Ab einem gewissen Punkt müssen wir genug Informationen gesammelt haben über die gefährlichsten Asteroiden von zwanzig und mehr Metern Größe. Der Asteroid von Tscheljabinsk hatte weniger als 20 Meter Durchmesser, das war also nicht dramatisch. Wir müssen aber ein viel besseres Bild von den charakteristischen Flugbahnen der Asteroiden von mehr als 100 m Größe bekommen. Ich weiß, dass es über 900 Asteroiden mit einem Durchmesser von einem Kilometer oder mehr gibt, aber 95% aller Asteroiden sind kleiner. Je kleiner sie sind, desto weniger wissen wir von ihnen. Ich habe nicht alle Zahlen im Kopf. Wir müssen ein wesentlich besseres Gesamtbild bekommen und wir müssen an Ideen zur Ablenkung von Asteroiden arbeiten. HERA war schon ein guter Start, und die Idee durch einen Impuls die Flugbahn zu ändern ist wesentlich besser als beispielsweise eine nukleare Explosion. Es gibt auch die Idee mit einem neben dem Asteroiden herfliegenden Raumschiff und die somit auf beide Körper gegenseitig ausgeübte Gravitationskraft, die Asteroidenbahn abzulenken. Aber ich finde, dass DART eine sehr erfolgreiche Mission war.

Raumfahrer.net: Und beim Einschlag verändert sich die Flugbahn ein kleines bisschen.

Claude Nicollier: Wenn Sie das früh genug machen, kriegen Sie genug Ergebnisse. Ich meine, man benötigt eine gute Früherkennung. Dann müssen Sie den Flug früh genug starten, um sicher zu sein, dass der Impuls zu einer großen Ablenkung des Asteroiden führt. Ich denke, es ist gut, jedes Jahr Asteroid Day zu haben, so dass das Bewusstsein für das Problem erhöht wird, sowohl für die Erkennung als auch für die Abwehr. So würde ich es zusammenfassen. – Jetzt habe ich keine Zeit mehr.

Raumfahrer.net: Wissen Sie was? Jetzt haben wir keine Fragen mehr. Eine Bitte noch: Ist es möglich ein gemeinsames Photo zu machen?

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• Asteroid Day

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Quelle: NASA, 5. Dezember 2024.

5. Dezember 2024 – Die neuen Hubble-Aufnahmen der Umgebung des Quasars zeigen laut Bin Ren vom Côte d’Azur Observatorium und der Université Côte d’Azur in Nizza, Frankreich, eine Menge „seltsamer Dinge“. „Wir haben ein paar Kleckse unterschiedlicher Größe und eine mysteriöse L-förmige fadenförmige Struktur. Das alles befindet sich im Umkreis von 16.000 Lichtjahren um das Schwarze Loch.“

Bei einigen der Objekte könnte es sich um kleine Satellitengalaxien handeln, die in das Schwarze Loch stürzen und so das Material liefern, das sich am zentralen supermassiven Schwarzen Loch anlagert und den hellen Leuchtturm antreibt. „Dank der Beobachtungsleistung von Hubble öffnen wir ein neues Tor zum Verständnis von Quasaren“, so Ren. „Meine Kollegen sind begeistert, weil sie noch nie so viele Details gesehen haben.“

Quasare sehen als punktförmige Lichtquellen am Himmel sternähnlich aus (daher der Name quasi-stellares Objekt). Der Quasar in der neuen Studie, 3C 273, wurde 1963 von dem Astronomen Maarten Schmidt als der erste Quasar identifiziert. Mit einer Entfernung von 2,5 Milliarden Lichtjahren war er zu weit entfernt für einen Stern. Mit einer Leuchtkraft, die mehr als zehnmal so stark war wie die der hellsten elliptischen Riesengalaxien, muss er viel energiereicher gewesen sein, als man es sich je vorstellen konnte. Dies öffnete die Tür zu einem unerwarteten neuen Rätsel der Kosmologie: Was treibt diese massive Energieproduktion an? Der wahrscheinliche Schuldige war Material, das an einem Schwarzen Loch akkretiert.

Im Jahr 1994 zeigte Hubbles neue scharfe Optik, dass die Umgebung von Quasaren viel komplexer ist als zunächst vermutet. Die Bilder deuteten auf galaktische Kollisionen und Verschmelzungen zwischen Quasaren und Begleitgalaxien hin, bei denen Bruchstücke auf supermassive schwarze Löcher herabstürzen. Dadurch werden die riesigen schwarzen Löcher, die die Quasare antreiben, erneut entzündet.

Für Hubble ist der Blick in den Quasar 3C 273 so, als würde man direkt in einen blendenden Autoscheinwerfer blicken und versuchen, eine Ameise zu sehen, die am Rand herumkrabbelt. Der Quasar strahlt das Tausendfache der gesamten Energie der Sterne in einer Galaxie aus. Einer der Quasare, die der Erde am nächsten sind, 3C 273, ist 2,5 Milliarden Lichtjahre entfernt. (Wäre er ganz in der Nähe, nur einige zehn Lichtjahre von der Erde entfernt, würde er so hell wie die Sonne am Himmel erscheinen). Der STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) von Hubble kann als Koronagraph dienen, um das Licht von zentralen Quellen abzublocken, ähnlich wie der Mond die Blendung der Sonne während einer totalen Sonnenfinsternis abblockt. Astronomen haben STIS eingesetzt, um staubige Scheiben um Sterne herum zu enthüllen, um die Entstehung von Planetensystemen zu verstehen, und jetzt können sie STIS nutzen, um die Wirtsgalaxien von Quasaren besser zu verstehen. Mit dem Hubble-Coronographen konnten die Astronomen achtmal näher an das Schwarze Loch herankommen als je zuvor.

Die Wissenschaftler erhielten einen seltenen Einblick in den 300.000 Lichtjahre langen extragalaktischen Materialstrahl des Quasars, der mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum rast. Durch den Vergleich der STIS-Koronagraphen-Daten mit archivierten STIS-Bildern mit einem Abstand von 22 Jahren kam das Team um Ren zu dem Schluss, dass sich der Jet schneller bewegt, wenn er weiter von dem Schwarzen Loch entfernt ist.

„Mit den feinen räumlichen Strukturen und der Bewegung des Jets hat Hubble eine Lücke zwischen der kleinräumigen Radiointerferometrie und den großräumigen optischen Bildbeobachtungen geschlossen. Unsere bisherige Sichtweise war sehr begrenzt, aber Hubble ermöglicht es uns, die komplizierte Morphologie der Quasare und die galaktischen Wechselwirkungen im Detail zu verstehen. Wenn wir in Zukunft 3C 273 mit dem James-Webb-Weltraumteleskop im infraroten Licht näher untersuchen, könnte uns das weitere Aufschlüsse geben“, so Ren.

Mindestens 1 Million Quasare sind über den Himmel verstreut. Sie sind nützliche Hintergrundstrahler“ für eine Vielzahl von astronomischen Beobachtungen. Quasare traten am häufigsten etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall auf, als Galaxienkollisionen noch häufiger waren.

Das Hubble-Weltraumteleskop ist seit über drei Jahrzehnten in Betrieb und macht weiterhin bahnbrechende Entdeckungen, die unser grundlegendes Verständnis des Universums prägen. Hubble ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA (Europäische Weltraumorganisation). Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, leitet das Teleskop und den Betrieb der Mission. Lockheed Martin Space mit Sitz in Denver unterstützt ebenfalls den Missionsbetrieb in Goddard. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, das von der Association of Universities for Research in Astronomy betrieben wird, führt den wissenschaftlichen Betrieb von Hubble für die NASA durch.

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Hubble

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Quelle: Universität Wien 10. Juli 2024.

10. Juli 2024 – Extrem schnell bewegte Sterne im Sternhaufen Omega Centauri, die eine neue Untersuchung ausfindig gemacht hat, zeigen: Im Zentrum des Sternhaufens befindet sich ein Schwarzes Loch mit mindestens 8.200 Sonnenmassen – damit ist dieses massereiche schwarze Loch das uns am nächsten liegende. Mit dieser Entdeckung konnten Forscher*innen des Max-Planck-Instituts für Astronomie unter Beteiligung der Universität Wien erstmals die Existenz eines Schwarzen Lochs mittlerer Masse nachweisen. Der Fund bestätigt außerdem, dass Omega Centauri die Kernregion einer Galaxie ist, die vor Milliarden von Jahren von der Milchstraße verschluckt wurde. Ohne seine äußeren Sterne hat sich der Galaxienkern seither so gut wie nicht weiterentwickelt. Die Studie wurde aktuell im renommierten Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Omega Centauri ist eine spektakuläre Ansammlung von etwa zehn Millionen Sternen, die in südlichen Breitengraden als Fleck am Nachthimmel sichtbar ist. Durch ein kleines Teleskop sieht er nicht anders aus als andere so genannte Kugelsternhaufen. Die neue Studie bestätigt nun, was Astronom*innen schon seit längerem vermutet hatten: Omega Centauri enthält ein zentrales Schwarzes Loch. Mit einer Entfernung von etwa 18.000 Lichtjahren ist dies das nächstgelegene bekannte Beispiel für ein massereiches Schwarzes Loch. Im Vergleich dazu: Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße befindet sich rund 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Aber nicht nur die Nähe zur Erde macht diesen Fund besonders. Die Astronomie kennt für Schwarze Löcher unterschiedliche Massebereiche. Stellare Schwarze Löcher mit einer bis zu einigen Dutzend Sonnenmassen sind kleinere schwarze Löcher und vergleichsweise gut erforscht, ebenso wie supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien, mit Massen von Millionen oder sogar Milliarden Sonnen. Umfassende Beweise und Forschung zu mittelgroßen schwarzen Löchern fehlten – bis jetzt. Mit mindestens 8.200 Sonnenmassen ist das Schwarze Loch in Omega Centauri der erste Nachweis eines solchen mittelgroßen Schwarzen Lochs.

Momentaufnahme der Galaxien-Evolution
„Omega Centauri ist etwas ganz Besonderes. Als Kern einer ehemals selbstständigen Galaxie, die dann mit der Milchstraße verschmolz und dabei alle Sterne außer jenen der Kernregion verlor, ist Omega Centauri eine Art Momentaufnahme aus der Galaxienevolution“, erklärt Glenn van de Ven, einer der Autor*innen der neuen Studie und Leiter des Instituts für Astrophysik an der Universität Wien. Es gibt keine weiteren Verschmelzungen und keine Möglichkeit für das zentrale Schwarze Loch, zu wachsen. Das Schwarze Loch bleibt in der Größe erhalten, die es hatte, als Omega Centauri von der Milchstraße verschluckt wurde. „Wir wissen nicht genau wie supermassereiche Schwarze Löcher entstanden sind, aber es ist möglich, dass sie aus mittelgroßen Schwarzen Löchern gewachsen sind. Wir haben nun den ersten Beweis gefunden, dass es solche mittelgroße Schwarze Löcher tatsächlich gibt“, ergänzt Anja Feldmeier-Krause von der Universität Wien und ebenfalls eine der Autor*innen.

Geschwindigkeiten von 1,4 Millionen Sternen zum Nachweis bestimmt
Der nun gelungene Nachweis stellte die Astronom*innen vor eine zeitaufwändige Herausforderung. Federführend war Maximilian Häberle, ein Doktorand am Max-Planck-Institut für Astronomie und Leiter der Studie. Er bestimmte anhand von über 500 Archivbildern des Weltraumteleskops Hubble die Geschwindigkeiten von 1,4 Millionen Sternen. „Die Suche nach schnellen Sternen und die Dokumentation ihrer Bewegung war die sprichwörtliche Suche nach der Nadel im Heuhaufen“, so Häberle. Doch am Ende hatte Häberle nicht nur den bisher vollständigsten Katalog der Bewegung von Sternen in Omega Centauri (veröffentlicht in einem separaten Artikel). Er konnte zudem sieben auffällige, sich schnell bewegende Sterne in einer kleinen Region im Zentrum von Omega Centauri ausmachen.

Anhand dieser sieben Sterne mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen konnten Häberle und seine Kolleg*innen die unterschiedlichen Effekte trennen und feststellen, dass sich im Zentrum von Omega Centauri eine Masse mit mindestens 8.200 Sonnenmassen befindet. Diese detaillierte Untersuchung verschaffte den Forscher*innen auch statistische Sicherheit: Die Beobachtung von sieben solcher Sterne kann kein Zufall sein und lässt keinen Raum für andere Erklärungen als ein Schwarzes Loch.

Beobachtungszeit mit dem Weltraumteleskop JWST soll in weiterer Folge noch mehr Details bringen, die Wissenschafter*innen wollen etwa die Bewegung der schnellen Sterne auf die Erde zu oder von ihr weg messen (Radialgeschwindigkeiten). Auch mit derzeit im Bau befindlichen neuen Instrumenten (GRAVITY+ am VLT der ESO, MICADO am Extremely Large Telescope) wird es möglich sein, Sternpositionen noch deutlich genauer zu bestimmen als mit Hubble.

Originalpublikation:
M. Häberle et al. „Fast-moving stars around an intermediate-mass black hole in ω Centauri“. Nature.
DOI: 10.1038/s41586-024-07511-z
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07511-z
pdf: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07511-z.pdf

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• Schwarze Löcher

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Quellen: NASA, STScI/AURA

29. Dezember 2023 – Das Hubble-Weltraumteleskop nahm dieses Bild einer Sternexplosion am 7. Juli 2003 auf, die in der nahe gelegenen Großen Magellanschen Wolke Trümmerteile auswarf. Seit seinem Start im Jahr 1990 hat Hubble unser Verständnis des Universums grundlegend verändert. Mit über 1,5 Millionen Beobachtungen und mehr als 20.000 veröffentlichten Artikeln über seine Entdeckungen ist Hubble die produktivste wissenschaftliche Mission in der Geschichte der NASA.

Übersetzung DeepL.com / Stefan Goth

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• Hubble

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 7. Dezember 2023.

7. Dezember 2023 – Bei nur zweien der mehr als 5300 bekannten Exoplaneten wurden bisher Hinweise auf Monde gefunden. In Messdaten der Planeten Kepler-1625b und Kepler-1708b, die mit Hilfe der Weltraumteleskope Kepler und Hubble aufgenommen wurden, hatten Forschende erstmals entsprechende Spuren entdeckt. Neue Auswertungen wecken nun Zweifel. Wie Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen und des Sonnenberg Observatoriums heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy berichten, sind „mondfreie“ Interpretationen der Daten naheliegender. Die Forscher nutzten für die Analyse ihren neu entwickelten Computer-Algorithmus Pandora, der die Suche nach Exomonden vereinfacht und beschleunigt. Zudem untersuchen sie, welche Art von Exomonden in typischen Messdaten überhaupt auffindbar ist. Die Antwort ist ernüchternd.

Dass ein Planet von einem oder mehreren Monden umrundet wird, ist in unserem Sonnensystem eher die Regel denn die Ausnahme: Abgesehen von Merkur und Venus schmücken sich alle anderen Planeten mit solchen Begleitern; im Fall des Gasriesen Saturn sind es sogar mehr als 140. Wissenschaftler*innen halten es deshalb für wahrscheinlich, dass auch ferne Sternsysteme Monde beherbergen. Hinweise auf solche Exomonde gab es bisher jedoch nur in zwei Fällen: bei den Exoplaneten Kepler-1625b und Kepler-1708b. Diese geringe Ausbeute verwundert nicht. Schließlich dürften ferne Trabanten naturgemäß deutlich kleiner sein als ihre Heimatwelten – und somit deutlich schwerer zu finden. Zudem ist es ausgesprochen aufwändig, die Messdaten tausender Exoplaneten auf Hinweise von Monden zu durchkämmen.

Um die Suche zu erleichtern und zu beschleunigen, setzen die beiden Autoren der aktuellen Studie auf einen selbst entwickelten, für die Suche nach Exomonden optimierten Such-Algorithmus. Im vergangenen Jahr hatten sie ihre Methode veröffentlicht; der Algorithmus steht als Open Source Code allen Forschenden zur Verfügung. Angewandt auf die Messdaten von Kepler-1625b und Kepler-1708b ergab sich nun Erstaunliches. „Gerne hätten wir die Entdeckung von Exomonden um Kepler-1625b und Kepler-1708b bestätigt“, so der Erstautor der neuen Studie, MPS-Wissenschaftler Dr. René Heller. „Doch leider zeigen unsere Auswertungen etwas anderes“, fügt er hinzu.

Kosmisches Versteckspiel
Der Jupiter-ähnliche Planet Kepler-1625b hatte vor fünf Jahren zum ersten Mal Schlagzeilen gemacht. Forscher der Columbia University in New York berichteten von statistisch deutlichen Hinweisen auf einen Riesenmond in seiner Umlaufbahn, der alle Monde des Sonnensystems in den Schatten stellen würde. Ausgewertet hatten die Wissenschaftler Messdaten des NASA-Weltraumteleskops Kepler, das in seinem ersten Missionsabschnitt von 2009 bis 2013 mehr als 100.000 Sterne beobachtete und auf diese Weise mehr als 2000 Exoplaneten entdeckte. Doch in den folgenden Jahren lieferte der Exomond seinen Entdeckern eine Art kosmisches Versteckspiel: In erneuten Auswertungen derselben Daten zeigte er sich nicht mehr; doch in weiteren Messungen des Weltraumteleskops Hubble fanden sich wieder Hinweise. Im vergangenen Jahr dann bekam der launisch anmutende Exomond Verstärkung: Auch um den Jupiter-großen Planeten Kepler-1708b kreise ein kleinerer Körper, so die New Yorker Forscher.

Der passende Match
„Exomonde sind so weit entfernt, dass man sie auch mit leistungsstarken Teleskopen leider nicht direkt sehen und nachweisen kann“, erklärt Dr. René Heller. Stattdessen zeichnen Teleskope die Helligkeitsschwankungen ferner Sterne auf. Diese Daten werden als Lichtkurve bezeichnet. Darin suchen die Forschenden dann nach Anzeichen von Monden. Zieht ein Exoplanet von der Erde aus betrachtet vor seinem Stern entlang, verdunkelt er während dieses sogenannten Transits den Stern in regelmäßigen Abständen um einen winzigen Bruchteil. Ein Exomond, der den Planeten begleitet, würde sich ähnlich auswirken. Allerdings wäre dessen Spur in der Lichtkurve nicht nur deutlich schwächer. Wegen der Bewegung, die Mond und Planet um ihren gemeinsamen Schwerpunkt vollziehen, würde diese zusätzliche Verdunklung in der Lichtkurve auch einem recht komplizierten Muster folgen. Zudem variiert die Helligkeit eines Sterns ganz ohne Planeten und Monde ständig. Und schließlich erzeugt auch das Teleskop, das die Helligkeitsschwankungen beobachtet, eine Art Rauschen in den Messdaten.

Um die Monde dennoch aufzuspüren, berechnen sowohl die New Yorker Forscher als auch ihre deutschen Kollegen zunächst abermillionen „künstliche“ Lichtkurven für alle denkbaren Größen, Abstände und Ausrichtungen möglicher Planeten und Monde. Ein Algorithmus vergleicht diese simulierten Lichtkurven dann mit der gemessenen Kurve und sucht die beste Übereinstimmung. Die Forscher aus Göttingen und Sonneberg nutzten nun dafür ihren Open-Source-Algorithmus Pandora, der auf die Suche nach Exomonden optimiert ist und diese Aufgabe um mehrere Größenordnungen schneller lösen kann als früher verwendete Algorithmen.

Keine Spur von Monden
Im Fall des Planeten Kepler-1708b können Szenarien ganz ohne Mond die Messdaten genau so treffend erklären wie solche mit Mond, so die Forscher in der aktuellen Studie. „Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Mond um Kepler-1708b kreist, ist eindeutig geringer als bisher berichtet“, so Michael Hippke vom Sonneberg Observatorium und Coautor der neuen Studie. „Die Daten legen die Existenz eines Exomonds um Kepler-1708b nicht nahe“, so Hippke weiter.

Vieles spricht dafür, dass auch Kepler-1625b ohne kleineren Begleiter seine Runden zieht. Transits dieses Planeten vor seinem Stern wurden zuvor schon mit dem Kepler-Teleskop und dem Hubble-Teleskop beobachtet. Die Forscher argumentieren, dass in der ursprünglichen Auswertung der kombinierten Daten unter anderem die Mitte-Rand-Verdunklung des Sterns nicht ausreichend berücksichtigt wurde. Als Mitte-Rand-Verdunklung bezeichnen Astronom*innen das Phänomen, dass uns vom Rand eines Sterns weniger Strahlung erreicht als von seiner Mitte. Der Rand der Sonne etwa, erscheint auf Aufnahmen deshalb dunkler. Je nachdem, ob man den Heimatstern von Kepler-1625b durch das Kepler- oder das Hubble-Teleskop betrachtet, sieht die Mitte-Rand-Verdunklung allerdings verschieden aus. Das hängt mit dem Wellenlängenbereich des Lichtes zusammen, das die Teleskope verarbeiten. Die Forscher aus Göttingen und Sonneberg argumentieren nun, dass ihre Modellierung dieses Effekts die Daten schlüssiger erklärt als ein riesiger Exomond.

Ihre neuen, umfangreichen Analysen zeigen zudem, dass Exomond-Suchalgorithmen nicht selten zu falschpositiven Ergebnissen kommen: Immer wieder „entdecken“ sie einen Mond, wo gar keiner ist. Im Fall einer Lichtkurve wie der von Kepler-1625b dürfte die Quote der „falschen Treffer“ bei etwa 11 Prozent liegen. „Die frühere Exomond-Behauptung der Kollegen aus New York war das Ergebnis einer Suche nach Monden um dutzende Exoplaneten“, so Heller. „Nach unseren Abschätzungen ist ein falschpositiver Fund gar nicht verwunderlich, sondern geradezu zu erwarten“, fügt er hinzu.

Sonderbare Satelliten
Die Forscher nutzten zudem ihren Algorithmus um zu prüfen, welche Art von Exomonden sich überhaupt durch deutlich auffindbare Spuren in Lichtkurven verraten würden. Demnach sind nur besonders große Monde, die in großem Abstand um ihren Planeten kreisen, nach heutigem Stand der Technik auffindbar. Im Vergleich zu den vertrauten Monden unseres Sonnensystems wären es allesamt Sonderlinge: mindestens doppelt so groß wie Ganymed, der größte Mond des Sonnensystems und damit fast so groß wie die Erde. „Die ersten Exomonde, die wir in zukünftigen Beobachtungen wie etwa von der PLATO-Mission entdecken werden, werden sicher sehr ungewöhnlich und somit aufregend zu erforschen sein“, so Heller.

Originalveröffentlichung
1. R. Heller, M. Hippke:
Large exomoons unlikely around Kepler-1625 b and Kepler-1708 b,
Nature Astronomy, 7. Dezember 2023
https://www.nature.com/articles/s41550-023-02148-w
pdf: https://www.nature.com/articles/s41550-023-02148-w.pdf
2. M. Hippke, R. Heller:
Pandora: A fast open-source exomoon transit detection algorithm,
Astronomy & Astrophysics 662, 37 (2022)
doi.org/10.1051/0004-6361/202243129
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/06/aa43129-22/aa43129-22.html

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• Die Suche nach Exomonden

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Quelle: Momentus Inc. 9. Mai 2023.

San Jose, Kalifornien, 9. Mai 2023. Astroscale U.S. Inc., der Marktführer im Bereich langfristiger orbitaler Nachhaltigkeit, und Momentus Inc. ein US-amerikanisches kommerzielles Raumfahrtunternehmen, das orbitale Transport- und Weltrauminfrastrukturdienste anbietet, arbeiten zusammen, um der NASA eine nachhaltige Lösung für ihre Hubble-Reboost-Bemühungen anzubieten.

Die beiden Unternehmen haben kürzlich in einem gemeinsamen Angebot auf die Anfrage der NASA zum Hubble-Reboost geantwortet. Zu den Zielen der Mission gehören die sichere Verlagerung von Hubble und die Entfernung von bedrohlichen Trümmern aus der neuen Umlaufbahn des berühmten Weltraumteleskops.

„Durch die Nutzung der Flugerfahrung von Momentus mit drei orbitalen Servicefahrzeugen im Orbit und der Erfahrung von Astroscale im Bereich RPOD (Rendezvous, Proximity Operations und Docking) haben wir festgestellt, dass unsere Produktreihen bei der Unterstützung einer wichtigen NASA-Mission Synergien bieten“, sagte John Rood, Chief Executive Officer von Momentus. „Selbst mit 33 Jahren ist Hubble voll und ganz in der Lage, seine Mission fortzusetzen; der Punkt, an dem es altert, ist seine Orbitalstabilität. Ich bin begeistert, dass wir gemeinsam der NASA eine sehr kosteneffiziente Möglichkeit bieten können, diese milliardenschwere wissenschaftliche Investition weiter zu betreiben, indem wir eine neue Robotertechnologie für die Wartung im Weltraum einsetzen.“

Das vorgeschlagene Missionskonzept, eine kommerzielle Lösung zur Verlängerung der Lebensdauer dieses wichtigen nationalen Gutes ohne Risiko für den Menschen, beinhaltet den Start eines Momentus Vigoride Orbital Service Vehicle (OSV) auf einer kleinen Trägerrakete in eine erdnahe Umlaufbahn. Auf der Umlaufbahn würde die in das OSV eingebaute RPOD-Technologie von Astroscale für ein sicheres Rendezvous, eine Annäherung und eine anschließende robotergestützte Erfassung des Teleskops eingesetzt. Nach der Kopplung würde das OSV eine Reihe von Manövern durchführen, um Hubble um 50 km anzuheben. Die Beseitigung von umliegendem und bedrohlichem Weltraummüll in der neuen Umlaufbahn des Hubble mit Hilfe der RPOD-Fähigkeiten von Vigoride und Astroscale wird nach Abschluss der primären Reboost-Mission Priorität haben.

„Die Notwendigkeit eines Reboosts von Hubble sollte ein wichtiger Weckruf dafür sein, warum die Raumfahrtindustrie eine dynamische und reaktionsschnelle Infrastruktur im Weltraum braucht, um die Möglichkeiten zur Erforschung unseres Universums zu erweitern“, sagte Ron Lopez, Präsident und Geschäftsführer von Astroscale U.S. „Die Verbreitung von Wartungs- und Montagearbeiten im Weltraum ermöglicht es uns, die Art und Weise, wie unsere Investitionen im Weltraum verwaltet werden, neu zu gestalten; sie ist die Grundlage, auf der das neue Weltraumzeitalter aufgebaut wird. Was wir der NASA vorgeschlagen haben, sind Optionen – Optionen, die bei den fünf vorherigen bemannten Wartungsmissionen nicht zur Verfügung standen und die das Beste aus der Weltraumwartung herausholen, um die Missionsziele zu erreichen und die Führung der USA im Weltraum voranzutreiben.“

Über Astroscale U.S.
Astroscale U.S. Inc. bietet kommerziellen Betreibern, der US-Regierung und Partnerregierungen auf der ganzen Welt Logisik und On-Orbit-Services. Astroscale U.S. hat seinen Hauptsitz in Denver, Colorado, und ist eine Tochtergesellschaft der Astroscale Holdings Inc. mit Sitz in Tokio, dem ersten privaten Unternehmen mit der Vision, die sichere und nachhaltige Entwicklung des Weltraums zum Nutzen künftiger Generationen zu sichern, und dem einzigen Unternehmen, das sich ausschließlich auf On-Orbit-Services in allen Umlaufbahnen spezialisiert hat. Astroscale Israel Ltd. mit Sitz in Tel Aviv ist eine Tochtergesellschaft von Astroscale U.S. und dient als Forschungs- und Nutzlastentwicklungsteam für Astroscale U.S. Astroscale U.S. nutzt die besten Investitionen und Entwicklungen der Astroscale-Technik-, Politik- und Geschäftsteams im eigenen Land sowie in Japan, Großbritannien und Israel, um Flexibilität und Wert für Raumfahrtaktivitäten in den USA und in Partnerländern zu bieten.

Über Momentus
Momentus ist ein US-amerikanisches kommerzielles Raumfahrtunternehmen, das Infrastrukturdienste für den Weltraum anbietet, darunter den Transport im Weltraum, betreute Nutzlasten und Dienstleistungen in der Umlaufbahn. Momentus ist davon überzeugt, dass es mit seinen geplanten Transfer- und Servicefahrzeugen im Weltraum, die durch ein innovatives, auf Wasserplasma basierendes Antriebssystem angetrieben werden, neue Wege für den Betrieb im Weltraum ermöglichen kann.

Zukunftsgerichtete Aussagen
Diese Pressemitteilung enthält bestimmte Aussagen, die im Sinne der US-Bundeswertpapiergesetze „zukunftsgerichtete Aussagen“ darstellen können. Zukunftsgerichtete Aussagen umfassen unter anderem Aussagen über Erwartungen, Hoffnungen, Überzeugungen, Absichten oder Strategien von Momentus oder des Managementteams in Bezug auf die Zukunft, Projektionen, Prognosen oder andere Charakterisierungen zukünftiger Ereignisse oder Umstände, einschließlich der zugrunde liegenden Annahmen, und sind keine Garantie für zukünftige Leistungen. Da sich zukunftsgerichtete Aussagen auf die Zukunft beziehen, unterliegen sie inhärenten Ungewissheiten, Risiken und Änderungen der Umstände, die schwer vorherzusagen sind und von denen viele außerhalb der Kontrolle von Momentus liegen. Viele Faktoren könnten dazu führen, dass die tatsächlichen zukünftigen Ereignisse wesentlich von den zukunftsgerichteten Aussagen in dieser Pressemitteilung abweichen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Risiken und Ungewissheiten, die unter der Überschrift „Risikofaktoren“ im Jahresbericht auf Formular 10-K enthalten sind, den das Unternehmen am 8. März 2023 eingereicht hat, und die von Zeit zu Zeit in unseren anderen Einreichungen bei der Securities and Exchange Commission (der „SEC“) aktualisiert werden, die auf der Website der SEC unter www.sec.gov und im Investor Relations-Bereich unserer Website unter investors.momentus.space zugänglich sind. Zukunftsgerichtete Aussagen gelten nur an dem Tag, an dem sie gemacht werden. Die Leser werden davor gewarnt, sich in unangemessener Weise auf zukunftsgerichtete Aussagen zu verlassen, und das Unternehmen übernimmt keine Verpflichtung und beabsichtigt nicht, diese zukunftsgerichteten Aussagen zu aktualisieren oder zu revidieren, es sei denn, dies ist gesetzlich vorgeschrieben, sei es aufgrund neuer Informationen, zukünftiger Ereignisse oder aus anderen Gründen.

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• Hubble

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Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie 6. Juni 2022.

6. Juni 2022 – Das Nahinfrarotbild ermöglicht den Astronomen, die Sternentstehungsgebiete des Universums zu kartieren und zu lernen, wie die frühesten und entferntesten Galaxien entstanden sind. Diese hochauflösende Durchmusterung mit dem Namen 3D-DASH ist insbesondere dazu geeignet, seltene Objekte und Ziele für Folgebeobachtungen mit dem kürzlich gestarteten Weltraumteleskop James Webb (JWST) während dessen jahrzehntlanger Mission zu finden.

„Seit seinem Start vor mehr als 30 Jahren hat das Hubble-Weltraumteleskop eine Renaissance in der Erforschung der Entwicklung von Galaxien der letzten 10 Milliarden Jahre des Universums ausgelöst“, sagt Lamiya Mowla, Dunlap Fellow am Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics der Fakultät für Kunst und Wissenschaft der Universität Toronto und Hauptautorin der Studie. „Das 3D-DASH-Programm vergrößert das Erbe von Hubble im Hinblick auf Weitwinkelaufnahmen insofern, als dass wir damit beginnen können, die Geheimnisse der Galaxien jenseits unserer eigenen zu enträtseln.“

3D-DASH bietet den Forschern zum ersten Mal eine vollständige Nahinfrarot-Durchmusterung des gesamten COSMOS-Feldes, eines der reichhaltigsten Datensätze für extragalaktische Studien außerhalb der Milchstraße. Da das nahe Infrarot die längste und röteste Wellenlänge ist, die mit Hubble beobachtet werden kann – knapp jenseits dessen, was für das menschliche Auge sichtbar ist – können die Astronominnen und Astronomen die frühesten und am weitesten entfernten Galaxien besser erkennen.

Außerdem müssen sie einen großen Bereich des Himmels absuchen, um seltene Objekte im Universum zu finden. Bislang war ein so großes Bild nur vom Boden aus verfügbar und litt unter einer schlechten Auflösung, was die Beobachtungsmöglichkeiten einschränkte. 3D-DASH wird dazu beitragen, einzigartige Phänomene wie die massereichsten Galaxien des Universums, hochaktive schwarze Löcher und Galaxien zu identifizieren, die kurz davor stehen, miteinander zu kollidieren und zu verschmelzen.

„Ich bin neugierig auf Riesengalaxien, die massereichsten Galaxien im Universum, die durch die Verschmelzung anderer Galaxien entstanden sind. Wie haben sich ihre Strukturen entwickelt und was hat ihre Form verändert?“, sagt Mowla, die 2015 als Doktorandin an der Yale University mit dem Projekt begann. „Es war schwierig, diese extrem seltenen Ereignisse mit vorhandenen Aufnahmen zu untersuchen, und das war der Grund für die Konzeption dieser großen Durchmusterung.“

Um einen so ausgedehnten Himmelsbereich abzubilden, setzten die Forscher eine neue Technik mit Hubble ein, die als Drift And SHift (DASH) bekannt ist. DASH erzeugt ein Bild, das achtmal größer ist als das Standard-Sichtfeld von Hubble, indem mehrere Aufnahmen gemacht werden, die dann zu einem Gesamtmosaik zusammengefügt werden, ähnlich wie bei der Aufnahme eines Panoramabildes mit einem Smartphone.

DASH nimmt auch schneller Bilder auf als die übliche Methode, indem es acht Bilder pro Hubble-Umlaufbahn aufnimmt, anstatt eines einzigen Bildes, wodurch in 250 Stunden erreicht wird, was vorher 2.000 Stunden gedauert hätte.

„3D-DASH fügt dem COSMOS-Feld eine neue Ebene einzigartiger Beobachtungen hinzu und ist auch ein Sprungbrett für die Weltraumdurchmusterungen des nächsten Jahrzehnts“, sagt Ivelina Momcheva, Leiterin der Datenwissenschaft am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und Leitende Wissenschaflerin der Studie. „Sie gibt uns einen Vorgeschmack auf zukünftige wissenschaftliche Entdeckungen und ermöglicht uns die Entwicklung neuer Techniken zur Analyse dieser großen Datensätze.“

3D-DASH deckt eine Gesamtfläche ab, die von der Erde aus gesehen fast sechsmal so groß ist wie der Mond am Himmel. Dieser Rekord wird wahrscheinlich auch vom Hubble-Nachfolger JWST nicht gebrochen werden. Dieses wurde eher für empfindliche Nahaufnahmen gebaut, um feine Details eines kleinen Gebiets zu erfassen. Es ist das größte Nahinfrarotbild des Himmels, das Astronomen zur Verfügung steht, bis die nächste Generation von Teleskopen wie das Nancy Grace Roman Space Telescope und Euclid im nächsten Jahrzehnt in Betrieb gehen. Das MPIA ist bei beiden Projekten beteiligt, sowohl wissenschaftlich als auch in der Entwicklung von Messinstrumenten.

Bis dahin können professionelle Astronomen und Hobby-Sterngucker den Himmel mit einer interaktiven Online-Version des 3D-DASH-Bildes erkunden, die von Gabriel Brammer, Professor am Cosmic Dawn Center des Niels-Bohr-Instituts der Universität Kopenhagen, erstellt wurde.

Weitere Informationen
Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Das Goddard Space Flight Center der NASA verwaltet das Teleskop in Greenbelt, Maryland. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, ist für den wissenschaftlichen Betrieb von Hubble zuständig. Das STScI wird im Auftrag der NASA von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. betrieben.

Originalpublikation
Lamiya A. Mowla, Sam E. Cutler, Gabriel B. Brammer, Ivelina G. Momcheva, et al., „3D-DASH: The Widest Near-Infrared Hubble Space Telescope Survey“ in The Astrophysical Journal (2022)
https://arxiv.org/abs/2206.01156

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• Hubble

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Quelle: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik 6. Mai 2022.

6. Mai 2022 – Während die Astronomen etwa ein Drittel davon identifizieren und bekannten Objekten zuordnen konnten, handelt es sich bei mehr als 1.000 Spuren vermutlich um bisher unbekannte Asteroiden. Diese nicht identifizierten Asteroiden sind schwach und wahrscheinlich kleiner als die Asteroiden, die bei bodengestützten Durchmusterungen entdeckt wurden. Sie könnten den Astronomen wertvolle Hinweise auf die Bedingungen im frühen Sonnensystem geben, als die Planeten entstanden.

Im Juni 2019, dem Internationalen Asteroidentag, veröffentlichte eine internationale Gruppe von Astronomen den „Hubble Asteroid Hunter“, ein Bürgerbeteiligungsprojekt auf der Plattform Zooniverse. Ihr Ziel: die visuelle Identifizierung von Asteroiden in den Archivdaten des Hubble-Weltraumteleskops.

„Was für den einen Astronomen nur Müll ist, kann für einen anderen Astronomen ein Schatz sein“, scherzt Sandor Kruk, jetzt am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, der die Asteroiden-Studie leitete. Dabei werden Daten gesammelt, die bei den meisten Beobachtungen automatisch als Rauschen oder Störungen herausgefiltert werden. „Die Datenmenge in den Astronomiearchiven wächst exponentiell, und wir wollten uns diese erstaunlichen Daten zunutze machen.“ Die Astronomen identifizierten zwischen dem 30. April 2002 und dem 14. März 2021 mehr als 37.000 zusammengesetzte Bilder aufgenommen mit den ACS- und WFC3-Kameras an Bord des Hubble-Weltraumteleskops, die über den gesamten Himmel verteilt sind. Bei einer typischen Beobachtungszeit von einer halben Stunde sollten die Asteroidenspuren auf diesen Bildern als Streifen zu sehen sein.

„Aufgrund der Umlaufbahn und der Bewegung von Hubble selbst erscheinen die Streifen auf den Bildern gekrümmt, was es schwierig macht, Spuren von Asteroiden auf diesen Bildern zu klassifizieren – oder besser gesagt, es ist schwierig, einem Computer zu sagen, wie er sie automatisch erkennen soll“, erklärt Sandor Kruk. „Deshalb brauchten wir Freiwillige für eine erste Klassifizierung, mit denen wir dann einen Algorithmus für maschinelles Lernen trainierten.“ In Zahlen: Es gab 2 Millionen Klicks auf die „Hubble Asteroid Hunter“-Webseite, 11.482 Freiwillige fanden 1.488 positive Klassifizierungen in etwa 1 % der Bilder. Die Astronomen nutzten diese Klassifizierungen der Laienwissenschaftler*innen, um einen automatisierten Algorithmus für maschinelles Lernen in der Google Cloud zu trainieren und so in den verbleibenden Archivdaten nach weiteren Asteroidenspuren zu suchen. Dies führte zu 900 zusätzlichen Entdeckungen und einer Gesamtzahl von 2.487 möglichen Asteroidenspuren in den Hubble-Archivdaten.

Drei der Autoren, Sandor Kruk, Pablo García Martín von der Autonomen Universität Madrid und Marcel Popescu vom Astronomischen Institut der Rumänischen Akademie, prüften diese Spuren, wobei sie Spuren kosmischer Strahlung und andere Objekte ausschlossen. Der endgültige Datensatz enthielt 1.701 Spuren in 1.316 Hubble-Bildern. Von diesen konnten etwa ein Drittel als bekannte Asteroiden im „Minor Planet Center“, der größten Datenbank für Objekte des Sonnensystems, identifiziert werden, so dass 1.031 nicht identifizierte Spuren übrig blieben.

Für eine eindeutige Identifizierung als Asteroid (mit einer bekannten Umlaufbahn) sind weitere Beobachtungen erforderlich, aber die Stichprobe weist interessante Charakteristiken auf: Diese Objekte sind systematisch schwächer und daher wahrscheinlich kleiner als typische Asteroiden, die vom Boden aus entdeckt werden, haben aber eine ähnliche Geschwindigkeit und Verteilung am Himmel wie die bekannten Asteroiden im sogenannten Asteroidengürtel. In weiteren Arbeiten werden die Astronomen die Krümmung der Spuren, die durch die Bewegung von Hubble entstanden sind, nutzen, um die Entfernung zu den Asteroiden zu bestimmen und ihre Bahnen zu untersuchen.

„Asteroiden sind Überbleibsel aus der Entstehung unseres Sonnensystems; über sie können wir mehr über die Bedingungen bei der Geburt unserer Planeten erfahren“, erklärt Sandor Kruk. „Aber es gab auch andere Zufallsfunde in den Archivbildern, denen wir derzeit nachgehen. Der Einsatz einer solchen Kombination aus menschlicher und künstlicher Intelligenz zur Durchsuchung riesiger Datenmengen ist ein großer Fortschritt, und wir werden diese Techniken auch bei anderen bevorstehenden Durchmusterungen einsetzen, beispielsweise mit dem Euclid-Teleskop.“ Rene Laureijs, Projektwissenschaftler von Euclid und Mitautor der Studie, fügt hinzu: „Obwohl es für die Aufnahme von Galaxien konzipiert wurde, wird Euclid schätzungsweise 150.000 Objekte in unserem Sonnensystem beobachten.“

Originalveröffentlichung
Sandor Kruk et al.
Hubble Asteroid Hunter – I. Identifying asteroid trails in Hubble Space Telescope images
A&A published online 6 May 2022
DOI: https://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/202142998 bzw. https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/05/aa42998-21/aa42998-21.html
arXiv pdf: https://arxiv.org/pdf/2202.00246

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• Hubble

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Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie.

Eine Gruppe von Astronominnen und Astronomen unter der Leitung von Thomas Mikal-Evans vom Max-Planck-Institut für Astronomie hat erstmals die atmosphärischen Bedingungen auf der Nachtseite eines heißen Jupiters in gebundener Rotation im Detail untersucht. Unter Einbeziehung von Messungen der Tagseite ermittelten sie, wie Wasser seinen Aggregatzustand ändert, wenn es sich zwischen den Hemisphären des Exoplaneten WASP-121 b bewegt. Diese Studie, die in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, ist ein großer Schritt zur Entschlüsselung der globalen Stoff- und Energiekreisläufe in den Atmosphären von Exoplaneten.

Mit der ersten Entdeckung eines Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist, wurde vor mehr als 25 Jahren eine neue und exotische Planetenklasse eingeführt: der heiße Jupiter. Heiße Jupiter sind jupiterähnliche Riesengasplaneten auf engen Bahnen um ihre Zentralsterne, die nur durch wenige Sterndurchmesser voneinander getrennt sind. Aufgrund ihrer Nähe heizt die Strahlung des Sterns den Planeten auf mehrere hundert bis einige tausend Grad Celsius auf. Von den fast 5000 bekannten Exoplaneten sind mehr als 300 solche heißen Jupiter.

Mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops studierte ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Thomas Mikal-Evans vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg die atmosphärischen Eigenschaften des heißen Jupiters WASP-121 b. Astronomen hatten diesen Exoplaneten 2015 im Sternbild Puppis in einer Entfernung von 855 Lichtjahren entdeckt. Seine Masse ist etwa 20 % größer als die des Jupiters, während WASP-121 b einen fast doppelt so großen Durchmesser hat.

„Trotz der Entdeckung von Tausenden von Exoplaneten konnten wir bisher nur die Atmosphären eines kleinen Teils der Planeten untersuchen, da die Beobachtungen sehr schwierig sind“, erklärt Mikal-Evans. „Bisher haben die meisten dieser Messungen nur begrenzte Informationen geliefert, wie z. B. grundlegende Details über die chemische Zusammensetzung oder die durchschnittliche Temperatur in bestimmten Unterregionen der Atmosphäre.“

Die genaueste Erkundung der Bedingungen auf der Nachtseite eines Exoplaneten
Die neuen Beobachtungen ermöglichten den Astronomen den bisher detailliertesten Einblick in die Bedingungen auf der Nachtseite eines Exoplaneten. Wie bei allen heißen Jupitern ist die Rotation von WASP-121 b durch Gezeitenkräfte an seine Umlaufbahn um seinen Mutterstern gebunden. Eine 30-stündige Umrundung des Sterns benötigt daher die gleiche Zeit, die der Planet braucht, um sich einmal um seine Achse zu drehen. Folglich ist die dem Stern zugewandte Hemisphäre immer der glühend heißen Oberfläche des Sterns ausgesetzt. Gleichzeitig weist die kühlere Nachtseite ständig in den kalten und dunklen Weltraum. Durch die Zusammenführung der Daten von beiden Seiten ergibt die Auswertung des Teams erstmals ein umfassendes Bild davon, wie die Atmosphäre eines Exoplaneten als globales System funktioniert.

„Um die gesamte Oberfläche von WASP-121 b zu untersuchen, haben wir mit Hubble Spektren während zweier kompletter Planetenumläufe aufgenommen“, erklärt Mitautor David Sing von der Johns Hopkins University in Baltimore, USA. Mit dieser Technik und unterstützt durch die Modellierung der Daten hat die Gruppe die obere Atmosphäre von WASP-121 b über den gesamten Planeten hinweg untersucht und dabei zum ersten Mal den kompletten Wasserkreislauf eines Exoplaneten beobachtet.

Der exotische Wasserkreislauf auf WASP-121 b
Auf der Erde ändert das Wasser ständig seinen Aggregatzustand. Festes Eis schmilzt zu flüssigem Wasser. Das Wasser verdampft zu Gas und kondensiert dann zu Tröpfchen, die Wolken bilden. Der Kreislauf schließt sich, wenn diese Tröpfchen zu Regentropfen heranwachsen, die schließlich herunterfallen und Flüsse und Ozeane speisen. Die neuen Hubble-Daten offenbaren jedoch einen Wasserkreislauf auf WASP-121 b, der völlig anders aussieht.

Auf der Seite des Planeten, die dem Zentralstern zugewandt ist, wird die obere Atmosphäre bis zu 3000 Grad Celsius heiß. Bei solchen Temperaturen beginnt das Wasser zu glühen, und viele der Moleküle zerfallen sogar in ihre atomaren Bestandteile. Die Hubble-Daten zeigen auch, dass die Temperatur auf der Nachtseite um etwa 1500 Grad Celsius sinkt. Dieser extreme Temperaturunterschied zwischen den beiden Hemisphären führt zu starken Winden, die den gesamten Planeten von Westen nach Osten umwehen und die aufgebrochenen Wassermoleküle mitreißen. Schließlich erreichen sie die Nachtseite. Die niedrigeren Temperaturen ermöglichen es den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, sich wieder zu verbinden und Wasserdampf zu bilden, bevor sie wieder auf die Tagseite geweht werden und der Zyklus sich wiederholt. Die Temperaturen sinken nie so weit ab, dass sich während des gesamten Zyklus Wasserwolken bilden können, geschweige denn Regen.

Metallwolken und Regen aus flüssigen Edelsteinen
Anstelle von Wasser bestehen die Wolken auf WASP-121 b hauptsächlich aus Metallen wie Eisen, Magnesium, Chrom und Vanadium. Frühere Beobachtungen haben die spektralen Signale dieser Metalle als Gase auf der heißen Tagseite nachgewiesen. Die neuen Hubble-Daten deuten darauf hin, dass die Temperaturen tief genug sinken, damit die Metalle auf der Nachtseite zu Wolken kondensieren können. Die gleichen ostwärts gerichteten Winde, die den Wasserdampf über die Nachtseite tragen, würden auch diese Metallwolken zurück auf die Tagseite blasen, wo sie erneut verdampfen.

Seltsamerweise waren Aluminium und Titan nicht unter den Gasen, die in der Atmosphäre von WASP-121 b nachgewiesen wurden. Eine wahrscheinliche Erklärung dafür ist, dass diese Metalle kondensiert und in tiefere Schichten der Atmosphäre geregnet sind, die für Beobachtungen nicht zugänglich sind. Dieser Regen wäre mit keinem anderen im Sonnensystem bekannten Regen vergleichbar. So kondensiert beispielsweise Aluminium mit Sauerstoff und bildet die Verbindung Korund. Mit Verunreinigungen aus Chrom, Eisen, Titan oder Vanadium ist er uns als Rubin oder Saphir bekannt. Auf der Nachtseite von WASP-121 b könnte es also flüssige Edelsteine regnen.

Die Aussichten mit dem Weltraumteleskop James Webb
„Es ist aufregend, Planeten wie WASP-121 b zu untersuchen, die sich sehr von denen in unserem Sonnensystem unterscheiden, denn sie ermöglichen es uns zu lernen, wie sich Atmosphären unter extremen Bedingungen verhalten“, sagt Mitautorin Joanna Barstow von der Open University in Milton Keynes, Großbritannien. Mikal-Evans fügt hinzu: „Um diesen Planeten besser zu verstehen, werden wir ihn mit dem James-Webb-Weltraumteleskop innerhalb des ersten Jahres seines Betriebs beobachten.“ Durch das Einbeziehen von Wellenlängen, die über die Reichweite von Hubble hinausgehen, kann das Team die Menge an Kohlenstoff in der Atmosphäre bestimmen, was Aufschluss darüber geben könnte, wie und wo WASP-121 b in der protoplanetaren Scheibe entstanden ist. Die Messungen werden sogar genau genug sein, um etwas über die Windgeschwindigkeiten in verschiedenen Höhen innerhalb der Atmosphäre zu erfahren.

Weitere Informationen
Das Team besteht aus Thomas Mikal-Evans (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland; Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA [MIT]), David K. Sing (Department of Earth & Planetary Sciences and Department of Physics & Astronomy, Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA), Joanna K. Barstow (School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, Großbritannien), Tiffany Kataria (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA), Jayesh Goyal (National Institute of Science Education and Research (NISER), HBNI, Jatni, Odisha, Indien; Department of Astronomy and Carl Sagan Institute, Cornell University, Ithaca, NY, USA [Cornell]), Nikole Lewis (Cornell), Jake Taylor (Institute for Research on Exoplanets, Department of Physics, Université de Montréal, Montréal, Kanada; Department of Physics (Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics), University of Oxford, Oxford, Großbritannien), Nathan. J. Mayne ( Physics and Astronomy, College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences, University of Exeter, Exeter, Großbritannien), Tansu Daylan (MIT; Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, Princeton, NJ, USA), Hannah R. Wakeford (School of Physics, University of Bristol, Bristol, Großbritannien), Mark S. Marley (Lunar and Planetary Laboratory, Department of Planetary Sciences, University of Arizona, Tucson, AZ, USA), Jessica J. Spake (Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA).

Originalveröffentlichung
Thomas Mikal-Evans et al.
Diurnal variations in the stratosphere of the ultrahot giant exoplanet WASP-121b
Nature Astronomy (2022), DOI: 10.1038/s41550-021-01592-w, https://www.nature.com/articles/s41550-021-01592-w
Source (pdf):
https://www.mpg.de/18278975/MPIA-PR_WASP-121b_Mikal-Evans_2022_Article.pdf

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• Exoplaneten

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Quelle: Universität zu Köln.

27. Juli 2021 – Bisher war bekannt, dass Ganymed eine dünne Atmosphäre aus Sauerstoff besitzt. Nun hat ein internationales Team unter Beteiligung des Kölner Geophysikers Joachim Saur nachgewiesen, dass auf der sonnenbeschienenen Seite des Mondes eine Wasserdampfatmosphäre vorhanden ist, die zur Mittagszeit auf dem Mond fünf Mal dichter ist als die Sauerstoffatmosphäre. Die Publikation erschien in der Zeitschrift Nature Astronomy unter dem Titel: A sublimated water atmosphere on Ganymede detected from Hubble Space Telescope observations.

Der Jupitermond Ganymed, der größte Mond unseres Sonnensystems, ist ein Eismond, dessen Oberfläche vornehmlich aus gefrorenem Wasser besteht. Unter der Eisoberfläche befindet sich ein riesiges Reservoir aus flüssigem Wasser. Die Wasserdampf-Atmosphäre entsteht durch Sublimation von gefrorenem Wasser. Dies ist ein Prozess, der auch vom Erwärmen von Trockeneis bekannt ist, bei dem tiefgefrorenes Kohlendioxid gasförmig wird, wenn es aufgewärmt wird. Die Entdeckung der Wasserdampfatmosphäre gelang mittels Beobachtungen des Hubble Weltraum Teleskops unter Leitung von Dr. Lorenz Roth von der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) Stockholm. Dazu wurden Spektren der Atmosphäre im ultravioletten Licht unter normalen Ganymed-Bedingungen und während einer Jupiterfinsternis des Mondes verglichen: Wasser- und Sauerstoff-Moleküle werden durch solare Photonen oder durch energiereiche Elektronen in ihre Atome gespaltet und zum Leuchten bei verschiedenen Wellenlängen angeregt. Aus den gemessen Lichtintensitäten bei den verschiedenen Wellenlängen kann die Zusammensetzung der Atmosphäre abgeleitet werden.

Die Wasserdampf- und Sauerstoff-Atmosphären auf dem Mond sind sehr dünn und nicht zum Atmen geeignet. Die Oberflächentemperatur von Ganymed am Mittagspunkt ist zudem eisige minus 120 Grad Celsius kalt und auf der Nachtseite noch frostiger.

„Nach jetzigem Wissensstand ist nicht davon auszugehen, dass die Wasseratmosphäre durch das Wasserreservoir unter der Eisoberfläche gespeist wird“, erklärt Professor Saur. „Die Kenntnis der Wasserdampf-Atmosphäre ist jedoch sehr wichtig, um andere Beobachtungen des Mondes, die auch die Charakterisierung des Ozeans betreffen, richtig einschätzen zu können.“

Der Mond Ganymed ist das Hauptziel der ESA-Raumsonde JUICE, die im Jahr 2029 im Jupiter-System ankommen wird. Diese Mission soll den Mond weiter vermessen, um dessen unter der Eisoberfläche liegenden Ozean, die Polarlichter von Ganymed und sein Magnetfeld besser zu verstehen. Ganymed ist der einzige bekannte Mond mit einem eigenen Magnetfeld und Polarlichtovalen. Die Charakterisierung des Jupitermondes und seines Ozeans erfolgt zurzeit auch im Rahmen des ERC Projects EXO-OCEANS von Joachim Saur.

Veröffentlichung:
A sublimated water atmosphere on Ganymede detected from Hubble Space Telescope observations

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• Jupitermonde

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