Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience/Gaia, 30. September 2025

Seit etwa hundert Jahren wissen wir, dass sich die Sterne der Galaxie um ihr Zentrum drehen, und Gaia hat ihre Geschwindigkeiten und Bewegungen gemessen. Seit den 1950er Jahren wissen wir, dass die Scheibe der Milchstraße verbogen ist. Im Jahr 2020 entdeckte Gaia dann, dass diese Scheibe im Laufe der Zeit wackelt, ähnlich wie die Bewegung eines Kreisels.
Und nun ist klar geworden, dass eine große Welle die Bewegung der Sterne in unserer Galaxie über Entfernungen von Zehntausenden von Lichtjahren von der Sonne aus beeinflusst. Wie ein Stein, der in einen Teich geworfen wird und Wellen nach außen ausbreitet, erstreckt sich diese galaktische Welle von Sternen über einen großen Teil der äußeren Scheibe der Milchstraße.

Die unerwartete galaktische Welle ist in der rechten Abbildung dargestellt. Hier sind die Positionen Tausender heller Sterne in Rot und Blau auf den Gaia-Karten der Milchstraße eingezeichnet.
Auf dem linken Bild betrachten wir unsere Galaxie von „oben“. Auf der rechten Seite sehen wir einen vertikalen Ausschnitt der Galaxie und betrachten die Welle von der Seite. Diese Perspektive zeigt, dass sich die „linke” Seite der Galaxie nach oben und die „rechte” Seite nach unten krümmt (dies ist die Verformung der Scheibe). Die neu entdeckte Welle ist in Rot und Blau dargestellt: In den roten Bereichen liegen die Sterne oberhalb und in den blauen Bereichen unterhalb der verformten Scheibe der Galaxie.
Auch wenn kein Raumschiff über unsere Galaxie hinausfliegen kann, ermöglicht die einzigartig genaue Sicht von Gaia – in allen drei räumlichen Richtungen (3D) plus drei Geschwindigkeiten (auf uns zu und von uns weg sowie quer über den Himmel) – Wissenschaftlern die Erstellung dieser Karten von oben und von der Seite.
Daraus lässt sich erkennen, dass sich die Welle über einen großen Teil der galaktischen Scheibe erstreckt und Sterne in einer Entfernung von mindestens 30.000 bis 65.000 Lichtjahren vom Zentrum der Galaxie beeinflusst (zum Vergleich: Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren).
„Was dies noch faszinierender macht, ist unsere Fähigkeit, dank Gaia auch die Bewegungen von Sternen innerhalb der galaktischen Scheibe zu messen“, sagt Eloisa Poggio, Astronomin am Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Italien, die das Team von Wissenschaftlern leitete, das die Welle entdeckt hat.
„Das Faszinierende daran ist nicht nur das visuelle Erscheinungsbild der Wellenstruktur im 3D-Raum, sondern auch ihr wellenartiges Verhalten, wenn wir die Bewegungen der Sterne innerhalb dieser Struktur analysieren.“

Die Bewegungen der Sterne werden durch die weißen Pfeile in der links abgebildeten Seitenansicht der Milchstraße sichtbar gemacht. Auffällig ist, dass das Wellenmuster der vertikalen Bewegungen (dargestellt durch die Pfeile) gegenüber dem Wellenmuster, das durch die vertikalen Positionen der Sterne gebildet wird (angezeigt durch die Farben Rot/Blau), leicht horizontal verschoben ist.
„Dieses beobachtete Verhalten entspricht unseren Erwartungen an eine Welle“, erklärt Eloisa.
Stellen Sie sich eine „Welle“ vor, die von einer Menschenmenge in einem Stadion gemacht wird. Da galaktische Zeiträume viel länger sind als unsere, stellen Sie sich vor, Sie würden diese Stadionwelle in der Zeit eingefroren sehen, ähnlich wie wir die Milchstraße beobachten. Einige Personen würden aufrecht stehen, andere hätten sich gerade hingesetzt (als die Welle vorbeizog) und wieder andere würden sich darauf vorbereiten, aufzustehen (wenn die Welle sich ihnen nähert).
In dieser Analogie entsprechen die aufrecht stehenden Personen den rot gefärbten Bereichen in unseren Frontal- und Randkarten. Und wenn wir die Bewegungen betrachten, sind die Personen mit den größten positiven vertikalen Bewegungen (dargestellt durch die größten weißen Pfeile, die nach oben zeigen) diejenigen, die gerade beginnen aufzustehen, bevor die Welle sie erreicht.
Eloisa und ihre Kollegen konnten diese überraschende Bewegung aufspüren, indem sie die genauen Positionen und Bewegungen junger Riesenstern und Cepheidensterne untersuchten. Dabei handelt es sich um Sternarten, deren Helligkeit sich auf vorhersehbare Weise verändert und die mit Teleskopen wie Gaia über große Entfernungen hinweg beobachtet werden können.
Da sich junge Riesenstern und Cepheiden mit der Welle bewegen, vermuten die Wissenschaftler, dass auch das Gas in der Scheibe an dieser großräumigen Welle beteiligt sein könnte. Es ist möglich, dass junge Sterne die Erinnerung an die Welleninformationen aus dem Gas selbst, aus dem sie entstanden sind, bewahren.
Die Wissenschaftler kennen den Ursprung dieser galaktischen Erschütterungen nicht. Eine mögliche Erklärung könnte eine frühere Kollision mit einer Zwerggalaxie sein, aber sie müssen dies noch weiter untersuchen.

Die große Welle könnte auch mit einer kleineren Wellenbewegung in Verbindung stehen, die 500 Lichtjahre von der Sonne entfernt beobachtet wurde und sich über 9000 Lichtjahre erstreckt, der sogenannten Radcliffe-Welle.
„Die Radcliffe-Welle ist jedoch ein viel kleineres Filament und befindet sich in einem anderen Teil der Galaxienscheibe als die in unserer Arbeit untersuchte Welle (viel näher an der Sonne als die große Welle). Die beiden Wellen können miteinander in Verbindung stehen oder auch nicht. Deshalb möchten wir weitere Forschungen durchführen“, fügt Eloisa hinzu.
„Die bevorstehende vierte Datenveröffentlichung von Gaia wird noch genauere Positionen und Bewegungen der Sterne der Milchstraße enthalten, darunter auch variable Sterne wie Cepheiden. Dies wird Wissenschaftlern helfen, noch bessere Karten zu erstellen und damit unser Verständnis dieser charakteristischen Merkmale unserer Heimatgalaxie zu verbessern“, sagt Johannes Sahlmann, Gaia-Projektwissenschaftler der ESA.

„The great wave: Evidence of a large-scale vertical corrugation propagating outwards in the Galactic disc” von E. Poggio et al. wurde in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht. https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/07/aa51668-24/aa51668-24.html

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• GAIA

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Quelle: Universität Bern 5. Juni 2024.

5. Juni 2024 – Das Projekt «ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph» ANDES wird etwa 120 Millionen Euro kosten, und die Schweiz ist einer der Hauptbeitragsleistenden sowohl in instrumenteller als auch in wissenschaftlicher Hinsicht. Dieser Spektrograf der zweiten Generation für das Extremely Large Telescope (ELT), das zukünftige Riesenteleskop der ESO mit 39 Metern Durchmesser, welches derzeit in der chilenischen Atacamawüste gebaut wird. ANDES wird es unter anderem ermöglichen, die Atmosphäre von Exoplaneten nach Spuren von Leben zu durchforsten oder Exoplaneten zu untersuchen, die sich in ihrer protoplanetaren Scheibe bilden.

Die Vereinbarung über die Planung und den Bau von ANDES zwischen der ESO und einem Konsortium von Institutionen, dem auch die Universität Genf und die Universität Bern angehören, wurde heute am Hauptsitz der ESO in Deutschland von Xavier Barcons, dem Generaldirektor der ESO, und Roberto Ragazzoni, dem Präsidenten des italienischen Nationalinstituts für Astrophysik (INAF), unterzeichnet. Das INAF leitet das Konsortium für das 120 Millionen Euro teure Instrument, das einem kleinen Raumfahrtsatelliten entspricht.

Suche nach Spuren von Leben auf Exoplaneten
ANDES ist ein leistungsfähiger Spektrograf, ein Instrument, das Licht in seine verschiedenen Farben zerlegt, damit Forschende die Eigenschaften astronomischer Objekte, wie z. B. ihre chemische Zusammensetzung, bestimmen können. Er wird am ELT der ESO installiert. Das Instrument wird eine Rekordgenauigkeit im sichtbaren und nahen Infrarotbereich aufweisen und zusammen mit dem leistungsstarken Spiegelsystem des ELT den Weg für Forschungsarbeiten ebnen, die viele Bereiche der Astronomie abdecken.

«Der Beitrag der Universität Genf konzentriert sich hauptsächlich auf einen der vier Spektrografen, aus denen ANDES bestehen wird, den RIZ-Spektrografen (in den Wellenlängen Rot und Nahinfrarot) für die instrumentelle Seite und auf die Anwendungen von ANDES im Bereich der Planetensysteme für die wissenschaftliche Seite», erklärt Christophe Lovis, assoziierter Professor an der Universität Genf und Schweizer Vertreter für das ANDES-Konsortium. «ANDES wird es ermöglichen, die Atmosphäre von Exoplaneten auf der Suche nach Biosignaturen zu untersuchen. Es wird den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Centre pour la Vie dans l’Univers, des neu gegründeten Forschungszentrums der Universität Genf, das sich mit der schwierigen Frage des Lebens ausserhalb der Erde befasst, eine grosse Hilfe sein», so Christophe Lovis.

Während heute die offizielle Unterzeichnung stattfindet, herrscht bei den Teams der Astronomieabteilung der Universität Genf bereits rege Betriebsamkeit. «Wir haben bereits ein solides optisches Design für den RIZ-Spektrografen, aber es gibt noch einige Herausforderungen zu bewältigen. Ein Beispiel: Das Teleskop ist so gross, dass die optischen Teile des Spektrografen, die selbst sehr gross sein werden, auf den Zehntausendstel der Dicke eines Haares ausgerichtet bleiben müssen, damit wir das Signal einer Exo-Erde erkennen können», sagt Audrey Lanotte, Optikingenieurin an der Universität Genf. «Das Projekt beschäftigt bereits ein Dutzend Fachleute an der Universität. Diese Art von Projekt erfordert eine hervorragende Koordination zwischen den verschiedenen Berufsgruppen. Das ist alles sehr aufregend», fügt Audrey Lanotte hinzu.

Gefragte Schweizer Expertise
Die Universität Bern ihrerseits trägt zu ANDES bei, indem sie ein weiteres Kernstück für den Spektrografen liefert: das Lichtverteilungssystem. Dieses wird die Kalibrierung der verschiedenen Spektrografen mit stabilen Lichtquellen ermöglichen. «Die Schweiz ist einer der Hauptbeitragszahler zu diesem Instrument. Die Expertise und die jahrzehntelange Zusammenarbeit der Universität Bern und der Universität Genf, die in den letzten Jahren durch den NFS PlanetS gefestigt wurde, ermöglicht es der Schweiz, sich als internationale Referenz in der Forschung und im Design von hochpräzisen Instrumenten zur Beobachtung und Untersuchung von Exoplaneten, einschliesslich ihres Entstehungsprozesses, zu positionieren», sagt Christoph Mordasini, Professor und Leiter der Abteilung für Weltraumforschung und Planetologie (WP) an der Universität Bern.

Das Extremely Large Telescope (ELT)
Das ELT mit seinem 39 Meter grossen Durchmesser wird voraussichtlich im Jahr 2028 «sein erstes Licht sehen», und ANDES wird einige Jahre später, etwa 2032, dort installiert.

Neben ihrem entscheidenden Beitrag zur Erforschung von Exoplaneten und Leben im Universum wird die Kombination aus ELT und ANDES auch in anderen Bereichen der Astrophysik bahnbrechende Fortschritte ermöglichen, z. B. bei der Messung der fundamentalen Konstanten der Physik, der Untersuchung ferner Galaxien oder der Entdeckung der ersten Sterne des Universums.

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• ESO Teleskop ELT

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Quelle: OHB SE 13. März 2024.

Oberpfaffenhofen, 13. März 2024. Am bayerischen Standort des industriellen Hauptauftragnehmers OHB System AG wird derzeit die Integration des ersten Satzes von Kameras in die sogenannte optische Bank vorbereitet. Am Ende wird der Satellit über 26 Kameras verfügen, die nach erdähnlichen Planeten in der Umlaufbahn um Sterne außerhalb unseres Sonnensystems suchen werden. Um die Beobachtungen ungestört durchführen zu können, wird PLATO von der Sonne aus gesehen hinter der Erde am Lagrange-Punkt L2*) positioniert. Vertreter der Projektpartner, die das wissenschaftliche Instrument konzipiert und entwickelt haben, nahmen gestern an einer Konferenz in Oberpfaffenhofen teil, um den Beginn der Integrationsaktivitäten im neuesten ISO 5-Reinraum der OHB zu feiern.

Thomas Walloschek, PLATO-Projektleiter bei der ESA: „Es ist wirklich großartig zu sehen, wie die Dinge zusammenkommen, wenn das Industrieteam unter der Leitung von OHB als Hauptauftragnehmer, das internationale PLATO-Konsortium, das für die Entwicklung der Nutzlast verantwortlich ist, und das ESA-Team, das die Gesamtmission verantwortet, ihre Kräfte bündeln. Dies kann nur gelingen, wenn alle kooperativ und konstruktiv zusammenarbeiten und das gleiche Ziel verfolgen: den Erfolg der wissenschaftlichen Mission. Der nächste große Schritt für das Nutzlastmodul beginnt jetzt mit der Fertigstellung des neuen Reinraums und dem Beginn der Integration der Kameras und der Datenverarbeitungssysteme der Nutzlast.“

Prof. Dr. Heike Rauer, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Koordinatorin des internationalen PLATO-Missionskonsortiums, das Mitglieder aus 15 Ländern umfasst: „Es ist großartig zu sehen, wie unser Traum von einem Teleskop, das erdähnliche Planeten um Sterne wie unsere Sonne aufspüren und charakterisieren kann, Schritt für Schritt Wirklichkeit wird. Mit der Fertigstellung des ersten Satzes von Flugkameras bewegt sich das Projekt auf den Start der Mission in nicht allzu ferner Zukunft zu. Ich arbeite sehr gerne in diesem Team, das Wissenschaftler und Ingenieure aus der Industrie unter der Leitung von OHB, der ESA und wissenschaftlichen Einrichtungen aus ganz Europa zusammenbringt, die alle auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten.“

Chiara Pedersoli, Vorstandsvorsitzende der OHB System AG: „Ich habe den Austausch mit den am PLATO-Projekt beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sehr genossen, er war wirklich inspirierend. Unser neuer Reinraum ist optimal für die Anforderungen des Instruments und die anschließende Satellitenintegration ausgestattet. Er verfügt über einen ISO 8- und einen ISO 5-Bereich, die je nach den spezifischen Projektanforderungen flexibel konfiguriert werden können. Mit einer nach unseren Anforderungen konzipierten Thermalvakuumkammer haben wir hier im OHB-Raumfahrtzentrum Optik und Wissenschaft nun auch die Möglichkeit, einige Umwelttests selbst durchzuführen. Unsere neuen Einrichtungen sind ein Bekenntnis zu wissenschaftlichen Missionen mit ihrem hohen Bedarf an Flexibilität und zum Raumfahrtstandort Bayern.“

Neben den Vertretern der ESA und des DLR sind auch Repräsentanten des Italienischen Nationalen Institust für Astrophysik (INAF – Istituto Nazionale di AstroFisica), das die Entwicklung und Produktion der PLATO-Kameras koordiniert, sowie Wissenschaftler und Ingenieure verschiedener anderer europäischer Forschungseinrichtungen nach Oberpfaffenhofen gekommen, um den Reinraum zu besichtigen und einen Blick auf die Integration der Flughardware zu werfen.

Die Mission: Exoplaneten und ihre Sterne
In einer Entfernung von 1,5 Millionen Kilometern von der Erde wird PLATO nach „neuen Welten“ Ausschau halten. Dazu beobachtet das Observatorium helle Sterne über längere Zeiträume ununterbrochen photometrisch, um regelmäßige Lichtverluste zu erkennen, die auftreten, wenn Planeten ihre Sterne passieren und dabei einen Teil des Sternenlichts vorübergehend ausblenden. Um diese Aufgabe erfüllen zu können, muss die optische Nutzlast perfekt ausgerichtet und stabilisiert sein.

PLATO wird den Wissenschaftlern neue Erkenntnisse sowohl über Exoplaneten**) als auch über ihre Sterne liefern. Zum einen geht es darum, die Entstehung und Entwicklung von Planeten zu verstehen. Zudem erwarten die Wissenschaftler Antworten auf die Fragen, ob unser Sonnensystem einzigartig ist und welche Eigenschaften erdähnliche Planeten in der bewohnbaren Zone anderer Sterne haben. Zum anderen ist die Messung der seismischen Aktivitäten von Sternen ein Ziel der Forschungsarbeiten. Die Beobachtungen ermöglichen eine genauere Charakterisierung von Sternen außerhalb unseres Sonnensystems, einschließlich ihres Alters. Die Kenntnis der physikalischen Struktur von Sternen ist von grundlegender Bedeutung für die Beurteilung der Möglichkeit, Exoplaneten mit ähnlichen Merkmalen wie unsere Erde zu finden, auf denen Leben möglich ist.

Die Projektpartner: Europäische Wissenschaft und Industrie
Die OHB System AG wurde von der ESA als Hauptauftragnehmer für die Entwicklung von PLATO, der dritten M-Klasse-Mission (M-Klasse = Mission mittlerer Größe) im Rahmen des Cosmic-Vision-Programms, ausgewählt. Der Auftrag umfasst neben der Lieferung des zweieinhalb Tonnen schweren Satelliten auch die Unterstützung bei der Startkampagne und der Inbetriebnahmephase im Orbit. Das Engagement von OHB endet erst mit der In-Orbit-Verifikation, bei der die volle Funktionsfähigkeit des Satelliten im Orbit nachgewiesen wird.

Bei der Entwicklung und Produktion des PLATO-Satelliten setzt OHB auf die Kernpartner Thales Alenia Space in Frankreich (Avionik, d.h. das On-Board-Handling der Daten sowie die Lage- und Bahnkontrolle des Satelliten) und Großbritannien (Integration und Test der Satellitenplattform), sowie Beyond Gravity Schweiz (optische Bank für die Kameras). Weitere europäische Unternehmen, darunter die Schwesterunternehmen OHB Sweden, OHB Hellas und OHB Czechspace, sind als Unterauftragnehmer beteiligt. Die 26 etwa kniehohen Kameras und das das On-Board-Datenverarbeitungssystem des Instruments wurden von einem Konsortium europäischer Forschungsinstitute unter der Gesamtkoordination der ESA entwickelt und hergestellt. Der erste Satz von zehn Kameras wurde kürzlich an die OHB System AG in Oberpfaffenhofen, Bayern, geliefert und wird nun schrittweise in die optische Bank integriert.

*) Der Satellit behält auf diesem Orbit seine Orientierung in Bezug auf Sonne und Erde bei. Seine der Sonne zugewandten Solarpanels erzeugen die erforderliche Energie. Auf die in der Regel dreimonatigen Beobachtungszeit folgt ein Schwenkmanöver, das die Nutzlast vor der dann direkten Sonneneinstrahlung schützt.

**) Während es sich bei Planeten um Objekte handelt, die sich im gravitativen Einfluss unserer ‎Sonne befinden, diese also umkreisen, befinden sich Exoplaneten (oder extrasolare Planeten) außerhalb unseres Sonnensystems, also im Gravitationsfeld anderer Sterne.‎

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• PLATO

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 5. März 2024.

5. März 2024 – Um Abertausende von Sonnenflecken in historischen Zeichnungen der Sonne zu zählen, sucht ein gemeinsames Forschungsprojekt des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) aus Göttingen und des italienischen Nationalen Instituts für Astrophysik (INAF) die Unterstützung engagierter Amateurforscher*innen. Ihre Aufgabe ist es, die fast täglichen Beobachtungen der Sonne zu sichten, die der Astronom Angelo Secchi und seine Mitarbeiter zwischen 1853 und 1878 in detaillierten Zeichnungen festgehalten haben. Die Sammlung ist einer der umfassendsten Datensätze zu Sonnenfleckenbeobachtungen des 19. Jahrhunderts. Solche historischen Daten helfen zu verstehen, wie aktiv unser Stern einst war – und was er in Zukunft für uns bereithalten könnte. Das Projekt „Sunspot Detectives“ wurde heute auf der Citizen Science Plattform Zooniverse freigeschaltet.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts entstand in Rom eine einzigartige Sammlung von Beobachtungsdaten der Sonne. Vom neu errichteten Observatorium der Jesuitenschule Collegio Romano auf dem Dach der Kirche Sant‘Ignazio schauten der Jesuitenpater und Astronom Angelo Secchi, seine Mitarbeiter und Assistenten mehr als drei Jahrzehnte lang regelmäßig auf unser Zentralgestirn und übertrugen ihre Beobachtungen in beinahe tägliche Bleistiftzeichnungen. Mit feinen Strichen markierten sie darin unter anderem Größe, Form und Lage aller dunklen Flecke, die sie mit Hilfe ihrer Teleskope erkennen konnten. Seit vergangenem Jahr sind die mehr als 5400 Zeichnungen, die dem italienischen Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) gehören und im Astronomischen Observatorium Rom bewahrt werden, vollständig digitalisiert und damit für die Forschung nutzbar. Das riesige Konvolut auszuwerten ist eine gewaltige Aufgabe. Forscher*innen des MPS und des INAF setzen deshalb auf die Citizen Science Plattform Zooniverse.

Solare Geschichtsforschung
„Wenn wir heute auf die Sonne schauen, sehen wir nur eine Momentaufnahme, einen winzigen Ausschnitt in ihrem schon 4,6 Milliarden Jahre währenden Leben“, erklärt Dr. Theodosios Chatzistergos vom MPS, der das Zooniverse-Projekt „Sonnenfleck-Detektive“ ins Leben gerufen hat. „Erst ein Blick zurück in die Geschichte der Sonne hilft uns einzuschätzen, zu welchem Verhalten unser Stern prinzipiell fähig ist – und was in Zukunft möglicherweise von ihm zu erwarten ist“, fügt er hinzu. Bekannt ist, dass die Sonne Phasen schwächerer und stärkerer Aktivität durchläuft. Einem grob elfjährigen Aktivitätszyklus sind dabei deutlich längere Schwankungen überlagert. In aktive Phasen ist die Sonne ein Feuerwerk: Häufig kommt es zu Teilchen- und Strahlungsausbrüchen; der Sonnenwind, der stetige Strom geladener Teilchen von der Sonne, „weht“ besonders stark; die Gesamtstrahlungsintensität der Sonne nimmt zu; und viele dunkle Sonnenflecke – häufig in Gruppen angeordnet – überziehen ihre Oberfläche. In ruhigen Phasen zeigen sich solch dunkle Gebiete nur selten oder bleiben ganz aus.

In der „solaren Geschichtsforschung“ kommt den Sonnenflecken deshalb eine zentrale Rolle zu. Da sie sich schon mit einfachen Hilfsmitteln beobachten lassen, verfolgen Astronom*innen ihre Anzahl und Entwicklung seit mehr als vier Jahrhunderten. „Die Anzahl der Sonnenflecken ist die wichtigste historische Messgröße zur Sonnenaktivität der Neuzeit. Sie ist das einzige direkte Maß für die Aktivität unseres Sterns über die vergangenen vier Jahrhunderte“, so Chatzistergos. „Die Sonnenfleckenzahl erlaubt es uns, das Verhalten der Sonne über mehrere hundert Jahre zurückzuverfolgen und mit dem heutigen Zustand der Sonne zu vergleichen“, fügt er hinzu.

Eine Sonne, viele Beobachter
Umso wichtiger ist es, dass Forschenden möglichst präzise Beobachtungsdaten zur Sonnenfleckenzahl vorliegen. Die bisher nicht systematisch ausgewerteten Aufzeichnungen, die von 1853 bis 1886 am Collegio Romano entstanden, versprechen besonders aussagekräftig zu sein. Die meisten anderen Beobachtungsreihen aus demselben Jahrhundert, die etwa in Dessau, Palermo, Potsdam oder Surrey entstanden, umfassen kürzere Zeiträume, sind weniger detailreich gezeichnet oder enthalten nur tabellarisch die Anzahl der Flecken.

„Die Aufzeichnungen von Secchi und seinen Mitarbeitern sind die detailliertesten Daten über Sonnenflecken und andere ruhige und magnetische Regionen, die in diesem Zeitraum von der Sonnenoberfläche entstanden sind“, sagt Dr. Illaria Ermolli vom INAF. „Zusätzlich zu den Informationen über die Position und die Fläche der Sonnenflecken enthalten viele Zeichnungen auch Daten über Sonnenfackeln, Spikulen und Protuberanzen sowie darüber, wie sich diese Regionen entwickelt haben. Zudem weisen Anmerkungen auf historische und natürliche Ereignisse hin, wie beispielsweise Feindseligkeiten in der Stadt und die Beobachtung spektakulärer Polarlichter“, ergänzt Ermolli. Als Sonnenfackeln bezeichnen Wissenschaftler*innen besonders helle Gebiete auf der Sonnenoberfläche, die oftmals mit Sonnenflecken einhergehen; Spikulen und Protuberanzen sind Strukturen, die sich am Sonnenrand zeigen.

Den Datenschatz Secchis wissenschaftlich auszuwerten, ist ein gewaltiges Unterfangen – und das nicht nur wegen des riesigen Umfangs des Konvoluts, das mehrere tausend Ansichten der gesamten Sonnenscheibe umfasst. Die Skizzen, die Secchi und seine Mitstreiter sorgfältig auf Papier anfertigten, zeigen deutlich Spuren ihres Alters: Auf vielen Seiten finden sich dunkle Verfärbungen, die oft nur schwer von den gemalten Sonnenflecken zu unterscheiden sind. Zudem haben die verschiedenen Beobachter – neben Secchi lassen sich mindestens fünf weitere identifizieren – die Sonnenflecken sehr unterschiedlich zu Papier gebracht. Während Secchi selbst die Sonnenflecke eher in groben Umrissen andeutete, waren einige seiner Mitstreiter mit mehr Liebe zum Detail (und möglicherweise zeichnerischem Talent) bei der Sache. Mit feinen Bleistiftstrichen hielten sie detailreich die Feinstruktur jedes einzelnen Flecks fest.

„Um alle Sonnenflecken zu identifizieren, braucht es einen sorgfältigen und vor allem menschlichen Blick auf jede Zeichnung“, so Chatzistergos. Versuche, diese Aufgabe in einem automatisierten Prozess zu erleichtern, lieferten keine befriedigende Ergebnisse.

Viele helfende Augen
Ab heute stehen auf der Plattform Zooniverse mehr als 15.000 Bilder bereit, die Ausschnitte der historischen Zeichnungen zeigen. Die Ausschnitte enthalten jeweils Gruppen eng benachbarter und zum Teil recht kleiner Sonnenflecke. Die Forschenden hoffen nun auf viele Sonnenfleck-Detektive. Um verlässliche Zahlen zu bekommen, müssen möglichst viele Laienforscher jeden Bildausschnitt bearbeiten. Ein Jahr lang sind die Bilder zugänglich.

Das Webportal Zooniverse bietet eine Plattform für Forschungsprojekte, die auf die Mithilfe von Laien setzen, so genannte Citizen Science Projekte. Das Portal wird betrieben von der Citizen Science Alliance, die sich aus Vertreter*innen sieben renommierter Forschungs- und Bildungseinrichtungen zusammensetzt. Zu diesen Einrichtungen zählen etwa das Adler Planetarium in Chicago (USA), die Oxford University (England) und die Johns Hopkins University (USA). Die mehr als 90 Forschungsprojekte auf Zooniverse sind äußerst vielfältig und stammen aus Bereichen wie Astronomie, Biologie, Medizin, Geschichte und Linguistik. So können die Hobbyforscher*innen etwa Seevögel zählen, einzelne Elefanten an Hand ihrer charakteristischen Ohrenmerkmale identifizieren, historische Handschriften transkribieren oder die ersten Sprechversuche von Kleinkindern interpretieren. Projekte aus dem Bereich der Astronomie und Weltraumforschung zählten zu den ersten Citizen Science Projekten und sind auch bei Zooniverse stark vertreten.

Originalveröffentlichung
I. Ermolli, T. Chatzistergos et al.:
Solar Observations by Angelo Secchi. I. Digitization of Original Documents and Analysis of Group Numbers over the Period of 1853–1878,
The Astrophysical Journal Supplement Series, 269:53 (19pp), 2023 December
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/ad0886
pdf: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/ad0886/pdf

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• Unsere Sonne

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie 21. Februar 2024.

Mittwoch, 21. Februar 2024: In einem feierlichen Rahmen wurde heute die erste MeerKAT+-Antenne in der Karoo-Region in Südafrika übergeben. Das markiert einen weiteren wichtigen Schritt in Richtung des Mittelfrequenzteleskops (SKA-MID) für das SKA-Observatorium (SKAO), in das die 14 Antennen der MeerKAT-Erweiterung in den nächsten Jahren integriert werden. Neben Vertretern der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), des South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) und des Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), die diese 14 Antennen gemeinsam finanzieren, nahmen geladene Gäste der beteiligten Partnerländer und des SKAO an der Übergabezeremonie teil.

In ihren Begrüßungsansprachen betonten Angus Paterson, der Deputy CEO der National Research Foundation in Südafrika, Takalani Nemaungani, leitender Direktor für den Bereich Astronomie des südafrikanischen Ministeriums für Wissenschaft und Innovation, Enrico Brandt, stellvertretender Botschafter der deutschen Botschaft in Südafrika, und Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, die Bedeutung der Veranstaltung für die Zukunft der Radioastronomie.

Gemeinsam mit Pontsho Maruping, der geschäftsführenden Direktorin des „South African Radio Astronomy Observatory“ (SARAO), sprach Michael Kramer über die Entwicklung der MeerKAT-Erweiterungs- (MeerKAT+) Antenne und die hervorragende Zusammenarbeit während des gesamten Prozesses. „Es ist unglaublich beeindruckend, was bereits jetzt mit dem MeerKAT-Teleskop erreicht wurde, und mit der Erweiterung wird in Zukunft noch Größeres gelingen“, so Kramer. Höhepunkt des Festaktes war schließlich die Fahrt zum Antennenfeld in der südafrikanischen Karoo-Halbwüste, wo die MeerKAT+-Antenne offiziell von Fabrice Scheid, Geschäftsführer des Standorts Mainz von OHB Digital Connect, übergeben wurde.

Mit dem Ausbau des MeerKAT-Teleskops wird die wissenschaftliche und technologische Zusammenarbeit weiter vertieft, die bereits durch die enge Zusammenarbeit zwischen SARAO und der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) in Deutschland im Rahmen von MeerKAT begonnen hat. „Das Projekt ist erst 2019 gestartet und es ist großartig zu sehen, dass die ersten Erfolge dieses gemeinsamen Projekts bereits sichtbar sind“, sagt Pontsho Maruping. „Das Ausbauprojekt MeerKAT+ wird die Empfindlichkeit, Winkelauflösung und Bildqualität des MeerKAT-Radioteleskops erheblich verbessern.“ Denn durch die Erweiterung der derzeit 64 Parabolantennen von MeerKAT um mindestens weitere 14 Antennen erhält man ein riesiges virtuelles Teleskop, das aus der Beobachtung schwacher Radioquellen detaillierte Radiobilder entstehen lässt.

Die Fähigkeiten des gesamten Teleskops werden noch weiter zunehmen, wenn die MeerKAT-Antennen zu einem Teil des riesigen SKA-MID-Teleskopnetzwerks mit einer Gesamtzahl von 197 Antennen werden, das derzeit am gleichen Standort gebaut wird.

„Die Erweiterung von MeerKAT erhöht die Empfindlichkeit der Empfangssysteme um ca. 50 % und ermöglicht damit nicht nur eine wesentlich schnellere Kartierung des Himmels, sondern auch den Nachweis von extrem schwachen astronomischen Quellen“, ergänzt Angus Paterson. Dennis Winkelmann, Geschäftsführer des Industriepartners OHB Digital Connect, ist mit dem Ergebnis zufrieden: „Wir haben bewiesen, dass das Design exzellent ist, dass es für den wissenschaftlichen Einsatz funktioniert und dass es für die Serienproduktion im industriellen Maßstab geeignet ist.“

„Dieses Projekt ist ein weiteres Beispiel für die hervorragende und vertrauensvolle Zusammenarbeit zwischen SARAO und MPIfR“, sagt Michael Kramer und fügt hinzu: „Es ist fantastisch zu sehen, dass damit die erste Antenne für MeerKAT+ fertiggestellt wurde. Dies ist eine Leistung von Partnern aus Wissenschaft und Industrie, national und international. Und ich kann es kaum erwarten, die ersten Daten von der Antenne zusammen mit dem Rest des Arrays zu sehen.“

Hintergrundinformation
MeerKAT: Gebaut und betrieben vom South African Radio Astronomy Observatory (SARAO) ist das MeerKAT-Teleskop mit 64 Antennen das größte Radioteleskop der südlichen Hemisphäre und eines von zwei SKA-Vorläuferinstrumenten in Südafrika. Das in der Karoo-Region gelegene Radioteleskop wird demnächst um eine zusätzliche Anzahl von Antennen im Rahmen des Projekts „MeerKAT+“ ergänzt, das 2019 gemeinsam von SARAO und der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) in Deutschland und ab 2020 mit dem Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) finanziert wird. Das Teleskop wird später schrittweise in das Mid-Teleskop von SKAO in Südafrika integriert.

SARAO: Das South African Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Research Foundation in Südafrika, zuständig für die Verwaltung aller Radioastronomie-Initiativen und -Einrichtungen in Südafrika, einschließlich des MeerKAT-Radioteleskops in der Karoo-Region und der Geodäsie- und VLBI-Aktivitäten an der HartRAO-Einrichtung. SARAO koordiniert auch das afrikanische Very Long Baseline Interferometry Network (AVN) für die acht SKA-Partnerländer in Afrika sowie den südafrikanischen Beitrag zur Infrastruktur und technischen Planung für das Square Kilometre Array Radio Telescope (SKA).

MPG: Die Max-Planck-Gesellschaft ist eine gemeinnützige Organisation mit 86 Instituten und Forschungseinrichtungen. Zu den Instituten der Gesellschaft gehört das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn als wichtiger Akteur im Dish-Engineering-Konsortium des SKA. Gemeinsam mit deutschen Industriepartnern, wie dem Teleskopantennenspezialisten MT Mechatronics (MTM), und internationalen Partnern ist das Dish-Konsortium für das Design des SKA-Mittelfrequenz-Arrays (SKA-Mid) verantwortlich.

SKAO: Das SKA-Observatorium (SKAO) ist eine zwischenstaatliche Organisation, die Nationen aus der ganzen Welt zusammenbringt. Ihre Aufgabe ist es, hochmoderne Radioteleskope zu bauen und zu betreiben, um unser Verständnis des Universums zu verändern und Nutzen für die Gesellschaft zu bringen durch globale Zusammenarbeit und Innovation. Das Observatorium hat eine globale Ausrichtung und besteht aus dem SKAO-Hauptquartier im Vereinigten Königreich, den beiden SKAO-Teleskopen an radioruhigen Standorten in Südafrika und Australien sowie zugehörigen Einrichtungen zur Unterstützung des Betriebs der Teleskope. Sobald das SKAO in Betrieb ist, wird es ein globales Observatorium darstellen, das zwei Teleskopanlagen auf drei Kontinenten im Auftrag seiner Mitgliedsstaaten und Partner betreibt.

INAF: Das Istituto Nazionale di Astrofisica ist das wichtigste italienische Forschungsinstitut zur Erforschung des Universums und wurde 1999 gegründet. Das INAF finanziert und betreibt siebzehn separate Forschungseinrichtungen, die ihrerseits Wissenschaftler, Ingenieure und technisches Personal beschäftigen. Die von ihnen durchgeführten Forschungen decken die meisten Bereiche der Astronomie ab, von der Planetenforschung bis zur Kosmologie.

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• Square Kilometre Array (SKA)

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Quelle: ESON 21. Dezember 2023.

Die riesige Sternenkinderstube befindet sich im Sternbild Centaurus (der Zentaur), etwa 6500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Junge Sterne in diesem Nebel geben eine intensive Strahlung ab, die das Wasserstoffgas in der Umgebung in rosa Tönen leuchten lässt.

Der Running Chicken (Laufendes Huhn)-Nebel besteht eigentlich aus mehreren Regionen, die wir alle in diesem riesigen Bild sehen können, das sich über eine Fläche am Himmel von etwa 25 Vollmonden erstreckt [1]. Die hellste Region innerhalb des Nebels heißt IC 2948, wo manche den Kopf des Huhns sehen und andere sein Hinterteil. Die feinen pastellfarbenen Konturen sind flüchtige Schwaden aus Gas und Staub. In der Mitte des Bildes, gekennzeichnet durch die helle, vertikale, fast säulenartige Struktur, befindet sich IC 2944. Das hellste Funkeln in dieser besonderen Region ist Lambda Centauri, ein mit bloßem Auge sichtbarer Stern, der uns viel näher ist als der Nebel selbst.

In IC 2948 und IC 2944 selbst gibt es jedoch viele junge Sterne – und die sind zwar hell, aber ganz sicher nicht heiter. Da sie riesige Mengen an Strahlung ausstoßen, zerlegen sie ihre Umgebung, ähnlich wie, nun ja, ein Huhn. Einige Regionen des Nebels, die sogenannten Bok-Globulen, können dem heftigen Bombardement durch die ultraviolette Strahlung, die diese Region durchdringt, standhalten. Wenn Sie das Bild vergrößern, können Sie sie vielleicht kleine, dunkle und dichte Inseln aus Staub und Gas sehen, die über den Nebel verteilt sind.

Andere Regionen, die hier abgebildet sind, sind oben rechts Gum 39 und 40 und unten rechts Gum 41. Neben den Nebeln gibt es unzählige orange, weiße und blaue Sterne, die wie ein Feuerwerk am Himmel wirken. Insgesamt gibt es auf diesem Bild mehr zu bestaunen, als man beschreiben kann – zoomen Sie heran und schwenken Sie hinüber, und Sie werden ein Fest für die Augen erleben.

Dieses Bild ist ein großes Mosaik aus Hunderten von Einzelbildern, die sorgfältig zusammengefügt wurden. Die Einzelbilder wurden durch Filter aufgenommen, die Licht in verschiedenen Farben durchlassen, die dann zu dem hier gezeigten Endergebnis kombiniert wurden. Die Beobachtungen wurden mit der Weitwinkelkamera OmegaCAM am VST durchgeführt, einem Teleskop des Nationalen Instituts für Astrophysik in Italien (INAF), das von der ESO am Standort Paranal in der chilenischen Atacama-Wüste betrieben wird und sich ideal für die Kartierung des südlichen Himmels im sichtbaren Licht eignet. Die Daten, die in dieses Mosaik eingeflossen sind, wurden im Rahmen der VST Photometric Hα Survey of the Southern Galactic Plane and Bulge (VPHAS+) aufgenommen, einem Projekt zum besseren Verständnis des Lebenszyklus von Sternen.

Endnoten
[1] Dieses Bild erstreckt sich von Kante zu Kante über eine Breite von 270 Lichtjahren. Ein durchschnittliches Huhn würde fast 21 Milliarden Jahre brauchen, um es zu durchqueren. Das ist viel länger, als es unser Universum schon gibt.

Weitere Informationen
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie.

Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• ESO

Der Beitrag ESO: 1,5-Milliarden-Pixel-Bild zeigt Running Chicken Nebel in noch nie dagewesenem Detail erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie 11. August 2022.

11. August 2022 – Ein internationales Team von Astronomen aus Italien und Deutschland hat unter maßgeblicher Beteiligung des MPIA-Forschers Henrik Beuther zum ersten Mal Gasströme, die von einer Akkretionsscheibe ausgehen, direkt hin zu einem Jet nachgezeichnet, der Material in den freien Weltraum schleudert. Die vom INAF geleitete Studie bestätigt das theoretisch durch die Magnetohydrodynamik erklärte Szenario von Scheibenwinden, die von Akkretionsscheiben um astrophysikalische Objekte wie schwarze Löcher oder neu entstehende Sterne ausgehen. In der neuen Studie, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, werden die Gasströmungen von der Scheibe um einen sich bildenden Stern bis zum Jet durch die Beobachtung von Wassermaser-Emissionen sichtbar.

Viele astrophysikalische Objekte, wie supermassereiche schwarze Löcher, Sterne und riesige Gasplaneten, sind während ihrer Entstehung von Akkretionsscheiben umgeben und stoßen mächtige Jets aus. Diese Jets bestehen aus ionisiertem Gas, das entlang der Rotationsachse der Scheibe gebündelt wird. Die Verbindung zwischen Akkretion, dem Prozess, bei dem Gas auf Himmelsobjekte gelenkt wird, und dem Ausstoß ist für ihre Entstehung entscheidend. Sie kollabieren während des Prozesses der Gasakkumulation, was aufgrund der Drehimpulserhaltung zu sehr hohen Drehgeschwindigkeiten führt. Jets entziehen diesen Systemen Drehimpuls und sorgen so für eine anhaltende Akkretion auf das zentrale Objekt.

Mit der neuen Studie haben Astronomen aus Italien und Deutschland zum ersten Mal durch Beobachtungen Gaspakete entlang der Bahn des Gasflusses von der Akkretionsscheibe in den Jet verfolgt. Die rekonstruierten Stromlinien stimmen mit den Vorhersagen eines Prozesses überein, den Wissenschaftler vor 40 Jahren entwickelt haben: magnetohydrodynamische Scheibenwinde. Die Magnetohydrodynamik beschreibt die Bewegung von ionisiertem Gas, auch Plasma genannt, das durch ein Magnetfeld beeinflusst wird. Magnetohydrodynamische Scheibenwinde sind der vermutete Mechanismus, der einen Teil des Akkretionsstroms ablenkt und ihn entlang der Rotationsachse der Scheibe beschleunigt, während er einen doppelpoligen gebündelten Jet bildet.

Luca Moscadelli und Alberto Sanna, beide vom Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Florenz und Cagliari, Italien, Henrik Beuther vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Heidelberg, André Oliva von der Universität Tübingen und Rolf Kuiper von der Universität Duisburg-Essen, alle drei in Deutschland, haben in das Herz eines neu entstehenden massereichen Sterns geschaut. Unter Astronomen trägt er die Bezeichnung IRAS 21078+5211. Mit Hilfe der Radiointerferometrie beobachteten sie eine bestimmte Emission von Radiowellen mit einer Frequenz von etwa 22 GHz oder einer Wellenlänge von 1,4 Zentimetern.

Diese Emission deutet auf die Existenz von geschocktem Wasserdampf hin, der in Sternentstehungsgebieten als heller natürlicher Maser – das Laseräquivalent im Mikrowellenbereich – zu beobachten ist. Wie Laser sind Maser intensive und stark gebündelte Strahlen im Radiofrequenzbereich. Die Wassermaser zeichnen die Gasbewegung nach, so dass das Team unmittelbar zwei Bewegungsmuster beobachten konnte, die für einen magnetohydrodynamischen Scheibenwind typisch sind: spiralförmige Bewegungen in der Nähe der Rotationsachse und ein mitrotierender Strom bei größeren Abständen.

Die Astronomen nutzten das globale Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Array mit 26 Radioteleskopen, die über Europa, Asien und die USA verteilt sind. Diese Stationen haben 24 Stunden lang gleichzeitig die Wassermaseremission in Richtung des entstehenden Sterns beobachtet. Diese Technik ermöglicht es, ein Riesenteleskop mit einem Durchmesser zu simulieren, der mit dem der Erde vergleichbar ist. Dadurch wird eine hohe Winkelauflösung erreicht, die der Beobachtung eines metergroßen Objekts auf dem Mond von der Erde aus entspricht. Diese Eigenschaft war wichtig, um die räumliche Verteilung der Wassermaser in der Nähe des entstehenden Sterns zu studieren.

Luca Moscadelli, der Hauptautor der neuen Studie, sagt: „Unsere Arbeit zeigt, dass die Very Long Baseline Interferometrie von Wassermasern in der Nähe von sich bildenden Sternen ein effektives Werkzeug sein kann, um die Physik von Scheibenwinden mit noch nie dagewesenen Details zu untersuchen. Wir haben neuartige Beobachtungen der Wassermaseremission durchgeführt, indem wir alle im VLBI-Netzwerk verfügbaren Teleskope einbezogen haben, um die Radiointerferometer der nächsten Generation zu simulieren, die die derzeitigen Empfindlichkeiten um mehr als eine Größenordnung verbessern werden.“

Bisher war der beste empirische Nachweis für magnetohydrodynamische Scheibenwinde die Bestimmung dessen, was Astronomen einen Geschwindigkeitsgradienten senkrecht zur Jetachse nennen. Diese Methode ist jedoch der neu angewandten Technik unterlegen, da sie nicht zwischen einzelnen Gasbahnen unterscheiden kann. Stattdessen erscheinen alle Bewegungen überlagert. Daher liefert sie nur indirekte Hinweise und ist anfällig für Fehlinterpretationen und systematische Fehler. Die Verfolgung der für einen magnetohydrodynamischen Scheibenwind typischen Stromlinien über die räumlichen Positionen und Geschwindigkeiten von Masern, d. h. Gaspaketen entlang der Strombahnen, ist ein viel überzeugenderer Beleg.

„Obwohl Wissenschaftler die Jets in der Theorie schon lange gut beschrieben haben, können wir mit diesen Daten zum ersten Mal die Gasverteilung entlang des Magnetfeldes im Detail beobachten und analysieren“, sagt Henrik Beuther vom MPIA. „Es ist toll zu sehen, wie gut Modellierung und Beobachtung zusammenspielen.“

Originalpublikation:
Luca Moscadelli, Alberto Sanna, Henrik Beuther, André Oliva, Rolf Kuiper, „Snapshot of a magnetohydrodynamic disk wind traced by water maser observations“, Nature Astronomy (2022), DOI: 10.1038/s.41550-022-01754-4

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• Sternentstehung

Der Beitrag Schnappschuss eines Winds, der einen gebündelten Gas-Jet speist erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DESY.

2. März 2022 – Das wissenschaftliche Datenzentrum des internationalen Gammastrahlenobservatoriums CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory) wird bald im Brandenburgischen Zeuthen stehen. Brandenburgs Wissenschaftsministerin Manja Schüle und Volkmar Dietz, Leiter der Unterabteilung Großgeräte und Grundlagenforschung im Bundesforschungsministerium, legten heute zusammen mit Federico Ferrini, dem geschäftsführenden Direktor der CTAO gGmbH, und DESY-Direktor Helmut Dosch den Grundstein für das Science Data Management Centre (SDMC) des Großprojekts der Astroteilchenphysik.

Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger teilte in einem Grußwort zur Grundsteinlegung mit: „Deutschland gehört in der Astrophysik weltweit zu den führenden Forschungsnationen. Diesen Anspruch untermauert die Ansiedlung des neuen Science Data Management Centre in Zeuthen auf eindrucksvolle Weise. Es soll Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt anziehen, die die Daten des CTAO analysieren und uns wichtige Erkenntnisse über unser Universum liefern. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung wird diesen Prozess weiter unterstützen und die Partner in Europa und der ganzen Welt weiter eng einbinden.“

Manja Schüle, Forschungsministerin des Landes Brandenburg, sagt: „DESY-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler sind seit Jahrzehnten an wesentlichen internationalen Forschungsprojekten der Astroteilchenphysik beteiligt. Die Entscheidung, das wissenschaftliche Zentrum des internationalen Gammastrahlenobservatoriums CTAO in Zeuthen anzusiedeln, wertet diesen mit Forscherinnen und Forschern aus über 30 Nationen international aufgestellten und gleichsam regional verwurzelten Forschungsstandort im Land Brandenburg enorm auf. Dort werden bald nicht nur gewaltige Datenmengen verarbeitet und koordiniert. Dort entstehen auch Räume für Vorträge, Schulungen und – wichtiger denn je – für Begegnungen. Ich bin überzeugt: Wissenschaft und Forschung werden auch künftig Menschen zusammenbringen. Doch seit dem Angriffskrieg Russlands auf die Ukraine ist eine vertrauensvolle institutionelle Zusammenarbeit mit russischen und belarussischen Institutionen nicht mehr möglich. Deshalb unterstützen wir die Entscheidung von DESY, alle wissenschaftlichen Kooperationen mit Russland und Belarus auszusetzen. Wissenschaft und Forschung bauen Brücken – doch diese müssen von beiden Seiten gebaut werden. Angesichts dieses Krieges in Europa darf und kann es kein einfaches ‚Weiter so‘ geben. Wir stehen voll und ganz an der Seite der friedens- und freiheitsliebenden Menschen in der Ukraine – und aller Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die sich gegen den Krieg ausgesprochen haben. Ich bin sicher: Das neue Science Data Management Centre wird ein Juwel der Brandenburger Forschungslandschaft – und neue Brücken bauen.“

Das Cherenkov Telescope Array Observatory wird ein einzigartiges, weltumfassendes Observatorium für Gammastrahlungsastronomie, das erste erdgebundene dieser Art. Aufbauend auf der Technologie der aktuellen Generation von Gammastrahlungsteleskopen wie H.E.S.S., MAGIC und VERITAS (an allen dreien sind DESY-Forschungsgruppen beteiligt) wird CTAO bis zu zehnmal empfindlicher sein und eine noch nie dagewesene Genauigkeit beim Nachweis hochenergetischer Gammastrahlen aufweisen. Wenn diese hochenergetische Strahlung aus dem Universum auf die Erdatmosphäre trifft, entstehen in der oberen Atmosphäre kurze Lichtblitze, sogenannte Cherenkovstrahlung, die mit Hilfe der CTAO-Teleskope detektiert und dann analysiert werden. Mit mehr als 60 Teleskopen verschiedener Größe, die in der ersten Bauphase an zwei Standorten in der nördlichen und südlichen Hemisphäre errichtet werden, wird das Observatorium einzigartige astronomische Beobachtungen ermöglichen und der Astroteilchenphysik einen bisher unerreichten Einblick in unser Universum geben. Das SDMC bildet das wissenschaftliche Tor zum Gammastrahlungsobservatorium CTAO.

„Mit dem neuen CTAO Science Data Management Centre macht DESY in Zeuthen einen weiteren großen Schritt auf dem Weg zu einem internationalen Zentrum für Astroteilchenphysik in Deutschland und zu einem der innovativsten Forschungszentren in der Region“, sagt Helmut Dosch, Vorsitzender des DESY-Direktoriums.

„DESY betreibt in Zeuthen eine der weltweit größten Forschungsgruppen in der Gammaastronomie. Mit dem SDMC stärken wir diese Kompetenz weiter und werden Gastgeber für viele, viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dieser Disziplin. Das wird unseren Campus für die nächsten Jahrzehnte entscheidend prägen“, erklärt Christian Stegmann, DESY-Direktor für Astroteilchenphysik und Leiter des DESY-Standorts Zeuthen.

Bereits jetzt zählt DESY in Zeuthen mit ca. 280 Angestellten zu den größten Wissenschaftseinrichtungen in Brandenburg. Durch die Errichtung des SDMC werden etwa 60 zusätzliche Arbeitsplätze entstehen. Darüber hinaus werden künftig weitere Gastwissenschaftlerinnen und Gastwissenschaftler das Institut besuchen. Perspektivisch werden bis zu 400 Personen auf dem Campus beschäftigt sein.

Federico Ferrini, geschäftsführender Direktor der CTA-Observatorium gGmbH, sagt: „Das CTA-Observatorium ist ein wahrhaft internationales Projekt. An seinen beiden Standorten in Chile und La Palma wird es große Mengen an kostbaren Messdaten generieren, die von der wachsenden weltweiten Community von Astrophysiker*innen und Astroteilchenphysiker*innen analysiert werden. Es ist großartig, das Science Data Management Centre hier in Zeuthen wachsen zu sehen; es ist eine der entscheidenden Komponenten für den Erfolg von CTAO.“

Über das CTAO SDMC
Dutzende von Petabyte (PB) an simulierten und gemessenen Daten, die an den beiden CTAO-Teleskopstandorten gesammelt werden, werden im SDMC gespeichert, weiterverarbeitet und zugänglich gemacht. Das CTAO-Rechenzentrum im SDMC wird dafür zuständig sein, Software Systeme zu entwickeln und implementieren, die die wissenschaftliche Aktivitäten unterstützen, von der Organisation von Beobachtungsvorschlägen/-anträgen über die Planung von Beobachtungen, die Steuerung der Teleskope, die Verarbeitung und Archivierung der Daten auf allen Ebenen bis hin zur Verbreitung von Datenprodukten und wissenschaftlichen Werkzeugen für die Öffentlichkeit unter Verwendung offener Standards und FAIR-Prinzipien (FAIR= findability, accessibility, interoperability, and reusability; Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität/Verknüpfbarkeit und Wiederverwendbarkeit). Im SDMC widmen sich die CTAO-Mitarbeitenden den Themen „wissenschaftliche Datenverarbeitung“, „Softwareentwicklung und -wartung“, „User Support & Training“, „Servicebetrieb (Daten und Wissenschaft)“, „Kontrolle der Datenqualität“ und „elektronischer Helpdesk“. Die Arbeit in der Datenverarbeitung und Softwareentwicklung erfordert Möglichkeiten hochkonzentrierten Arbeitens, als auch der spontanen oder gezielten Kommunikation für wissenschaftlichen Austausch und Wissenstransfer. Das neue direkt am Zeuthener See gelegene SDMC-Gebäude wird ca. 1200 Quadratmeter Nutzfläche in einem flachen Sockelgebäude und einem darüber liegenden, auskragenden Büroriegel zur Verfügung stellen. Vorgesehen sind außerdem ca. 500 Quadratmeter für eine neue Kantine, die der steigenden Anzahl der zukünftig auf dem Campus Beschäftigten gerecht wird.

Das Gebäude wird im Rahmen einer institutionellen Zuwendung an das Helmholtz-Forschungszentrum DESY mit Bundesmitteln von rund 9,9 Mio. Euro und Mitteln des Landes Brandenburg in Höhe von 1,1 Mio. Euro finanziert. Das SDMC-Gebäude soll nach dem Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) mit dem Prädikat Silber zertifiziert werden. Die Bauarbeiten begannen Ende 2021, der Einzug ist für 2023 vorgesehen.

Über das CTAO
Das Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO; www.cta-observatory.org) wird das erste erdgebundene Gammastrahlen-Observatorium und das weltweit größte und empfindlichste Instrument für den Nachweis hochenergetischer Gammastrahlen sein. Die unvergleichliche Genauigkeit und der beispiellose Energiebereich (20 GeV – 300 TeV; GeV=Giga-Elektronenvolt, TeV=Tera-Elektronenvolt) des CTAO werden neue Einblicke in die extremsten und stärksten Ereignisse im Universum ermöglichen und Fragen in der Astrophysik und darüber hinaus aufgreifen, die sich auf drei Hauptthemen beziehen: das Verständnis des Ursprungs und der Rolle relativistischer kosmischer Teilchen, die Erforschung extremer Umgebungen (wie der Umgebung Schwarzer Löcher) und die Erforschung der Grenzen der Physik (inklusive der Erforschung Dunkler Materie). Zu diesem Zweck verfügt das CTAO über zwei Teleskopstandorte: Einen in der nördlichen Hemisphäre in La Palma, Spanien, und einen in der südlichen Hemisphäre in der Atacama-Wüste, Chile. Das Hauptquartier des CTAO befindet sich in Italien beim Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Bologna, und das wissenschaftliche Datenzentrum SDMC ist in Deutschland beim Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Zeuthen angesiedelt. CTAO wird auch das erste Instrument seiner Art sein, das der weltweiten Gemeinschaft der Astronomie und Astroteilchenphysik Daten aus einzigartigen, hochenergetischen astronomischen Beobachtungen zur Verfügung stellt.

Die Vorbereitung des Designs und der Implementierung des CTAO werden von der CTAO gGmbH geleitet, für den Bau und den Betrieb des Observatoriums soll später das noch zu gründende CTAO ERIC (European Research Infrastructure Consortium) zuständig sein. Die CTAO gGmbH wird vom CTAO-Council geleitet, das sich aus Gesellschaftern aus 11 Ländern und einer zwischenstaatlichen Organisation (ESO) sowie aus assoziierten Mitgliedern aus zwei Ländern zusammensetzt. Die CTAO gGmbH arbeitet eng mit dem CTA-Konsortium (CTAC) zusammen, einer Gruppe von mehr als 1500 Wissenschaftler*innen und Ingenieur*innen aus 25 Ländern, die zur Definition des Instrumentendesigns und des wissenschaftlichen Programms beitragen.

Über das DESY
Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY zählt mit seinen Standorten in Hamburg und Zeuthen zu den weltweit führenden Zentren in der Forschung an und mit Teilchenbeschleunigern. Die Mission des Forschungszentrums ist die Entschlüsselung von Struktur und Funktion der Materie, als Basis zur Lösung der großen Fragen und drängenden Herausforderungen von Wissenschaft, Gesellschaft und Wirtschaft. Dafür entwickelt, baut und betreibt DESY modernste Beschleuniger- und Experimentieranlagen für die Forschung mit hochbrillantem Röntgenlicht und unterhält internationale Kooperationen in der Teilchen- und Astroteilchenphysik und in der Forschung mit Photonen. DESY ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands, und wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent von den Ländern Hamburg und Brandenburg finanziert.

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• Cherenkov Telescope Array

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Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Die südafrikanische “National Research Foundation”, vertreten durch das “South African Radio Astronomy Observatory” (SARAO), und die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) begrüßen das „Istituto Nazionale di Astrofisica“ (INAF) als weiteren Partner im MeerKAT-Erweiterungsprojekt (MeerKAT+).

Die von SARAO und MPG begründete MeerKAT+ Erweiterung ermöglicht eine Verbesserung sowohl der Empfindlichkeit als auch der räumlichen Auflösung des bereits in Betrieb befindlichen MeerKAT-Teleskopnetzwerks und wird damit ein sehr leistungsfähiges Instrument zur Untersuchung der Entstehung und Entwicklung von Galaxien in der Geschichte des Universums darstellen.

Das Erweiterungsprojekt MeerKAT+ umfasst den Ausbau des zur Zeit aus 64 Einzelantennen bestehenden MeerKAT-Teleskopnetzwerks um 20 zusätzliche Antennen als zunächst gemeinsam finanziertes Projekt von SARAO in Südafrika und der deutschen Max-Planck-Gesellschaft.

Die italienische INAF-Institution wird nun MeerKAT+ mit einem zusätzlichen Investment von sechs Millionen Euro unterstützen. Damit werden die wissenschaftlichen Möglichkeiten des Instruments weiter verbessert; dazu wird das Projekt auch von der Beteiligung der INAF-Wissenschaftler profitieren.

MeerKAT besteht im Moment aus insgesamt 64 Teleskopspiegeln. Durch die Erweiterung wird deren Gesamtzahl auf 84 erhöht. Ein wichtiger Aspekt dabei ist, dass durch die Erweiterung der maximale Abstand zwischen einzelnen Teleskopen auch von acht auf siebzehn Kilometer vergrößert wird. Beides zusammen führt dazu, dass einerseits die Empfindlichkeit von MeerKAT für das Aufspüren schwacher Radioquellen vergrößert wird, andererseits aber auch die Bildauflösung durch den größeren Abstand verbessert wird. Insgesamt werden durch diese Maßnahmen auch die Leistungsanforderungen für die Datenverarbeitung auf das Zehnfache ansteigen.

Insgesamt wird MeerKAT+ ein deutlich leistungsfähigeres Instrument zur Untersuchung der Entstehung und Entwicklung von Galaxien in der Geschichte des Universums darstellen.

Die MeerKAT-Erweiterung wird die Empfindlichkeit des Instruments um rund 50% verbessern und es damit ermöglichen, einerseits große Bereiche des Himmels schneller zu kartieren, andererseits aber auch extrem schwache Radioquellen aufzuspüren.

MeerKAT+ wird dann zu einem späteren Zeitpunkt in das SKA1-Mid-Teleskopnetzwerk integriert, die erste Ausbaustufe des SKA-Teleskops, die aus ingesamt 197 Einzelantennen bestehen wird.

Das MeerKAT+ Projekt wurde im Jahr 2019 angestoßen und mit gründlicher wissenschaftlicher Begutachtung und technischer Planung fortgesetzt. Größere Ausschreibungen für MeerKAT+ sind bereits auf dem Weg und erste Installationen am Standort selbst sind für Mitte 2021 vorgesehen. Die Vollendung des Aufbaus und die wissenschaftliche Inbetriebnahme sind für das Jahr 2023 vorgesehen.

Weitere Informationen
Das South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), eine Einrichtung der „National Research Foundation“ in Südafrika, ist verantwortlich für die Organisation aller radioastronomischen Initiativen und Forschungseinrichtungen in Südafrika, darunter das MeerKAT-Radioteleskop in der Karoo-Halbwüste, sowie geodätische und VLBI-Aktivitäten am HartRAO (Hartebeesthoek). SARAO koordiniert außerdem das “African Very Long Baseline Interferometry Network” (AVN) für acht SKA-Partnerländer in Afrika und den südafrikanischen Beitrag zu Infrastruktur und Ingenieursplanung für das „Square Kilometre Array“-Radioteleskop (SKA).

Die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) ist eine gemeinnützige Organisation mit insgesamt 86 Instituten und Forschungseinrichtungen, darunter das Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn als einem Hauptakteur im „Dish Engineering Consortium“ für das SKA. Zusammen mit Industriepartnern in Deutschland wie MT Mechatronics (MTM), einem Spezialisten für Teleskopantennen, sowie weiteren internationalen Partnern ist dieses Konsortium verantwortlich für den Aufbau des SKA-Teleskopnetzwerks für den mittleren Radiofrequenzbereich (SKA-Mid). Das MPIfR und die MPG haben in Partnerschaft mit dem SARAO bereits früher für eine Summe von 16 Millionen Euro ein hochmodernes Empfängersystem für alle 64 Antennen des MeerKAT-Teleskopnetzwerks bereitgestellt, das mit einem sogenannten Beamformer und einem leistungsfähigen Computercluster für die Entdeckung von Radiopulsaren und transienten Radioquellen eingesetzt wird und auch bei der SKA-Max-Planck-Dish-Demonstrator-Antenne zum Einsatz kommt.

Das Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), gegründet im Jahr 1999, stellt die hauptsächliche italienische Forschungseinrichtung zur Untersuchung des Universums dar. INAF finanziert und betreibt insgesamt 17 unterschiedliche Forschungseinrichtungen, in denen sowohl Wissenschaftler als auch Ingenieure und technisches Personal beschäftigt sind. Die Forschungsrichtungen umfassen die meisten Gebiete der Astronomie, von Untersuchungen im Sonnensystem bis zur Kosmologie.

Das Square Kilometre Array (SKA) ist ein internationales Projekt zum Aufbau des weltgrößten Radioteleskops mit einer Sammelfläche von einem ganzen Quadratkilometer (oder einer Million Quadratmetern). Das SKA-Teleskopnetzwerk wird an zwei Standorten errichtet, ein Teil in Afrika und ein Teil in Australien. Es wird eine bisher nicht erreichte Spannweite der Beobachtungen umfassen und eine Bildschärfe erreichen, die diejenige des Hubble-Weltraumteleskops um das Fünfzigfache übertrifft, wobei es auch möglich sein wird, großskalige Bereiche am Himmel gleichzeitig zu vermessen.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net:

• Das MeerKAT-Erweiterungsprojekt (MK+) (16. September 2020)

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• Square Kilometre Array (SKA)

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Quelle: AIP.

Als Jellyfish-Galaxien werden Galaxien bezeichnet, die in das Zentrum eines Galaxienhaufens stürzen und dabei einen Gasschweif ausbilden. Dieser entsteht, während sich die Galaxie auf das Zentrum des Haufens zubewegt und dabei das interstellare Gas in die entgegengesetzte Richtung gedrückt wird. So erhalten die Galaxien ihr charakteristisches Erscheinungsbild, das an eine Qualle (englisch: Jellyfish) erinnert. In früheren Studien ließ sich bereits nachweisen, dass sich in diesem Gasschweif Sterne bilden können – allerdings war bisher unklar, welche Einflussgrößen dazu führen. So ist unter anderem bekannt, dass Magnetfelder in Galaxien zur Sternentstehung beitragen können. Doch spielen sie auch in den Gasschweifen von Jellyfish-Galaxien eine Rolle?

In einer aktuellen Veröffentlichung im Fachblatt Nature Astronomy geht ein deutsch-italienisches Team nun dieser Frage auf den Grund. Ancla Müller und Prof. Dr. Ralf-Jürgen Dettmar von der Ruhr-Universiät Bochum beschreiben die Ergebnisse gemeinsam mit Prof. Dr. Christoph Pfrommer und Dr. Martin Sparre vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) sowie Kolleginnen und Kollegen des Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) aus Padua, Selargius und Bologna. Sie analysierten die Magnetfeldstruktur der Jellyfish-Galaxie JO206 und konnten zeigen, dass nicht nur die Galaxienscheibe ein starkes Magnetfeld besitzt, sondern auch der Gasschweif. Aus dem ungewöhnlich hohen Anteil an polarisierter Strahlung konnten sie schließen, dass das Feld sehr genau entlang des Schweifs ausgerichtet ist. „Während die Galaxie auf das Zentrum des Galaxienhaufens einfällt, findet eine Wechselwirkung mit dem Medium zwischen den einzelnen Galaxien und dessen Magnetfeld statt“, erklärt Ancla Müller. Dieser Prozess könnte das Magnetfeld von JO206 verstärken und auch den hohen Anteil an polarisierter Strahlung erzeugen.

Um diese ungewöhnlichen Parameter zu erklären, kamen im Anschluss Computersimulationen zum Einsatz, mittels derer die Wissenschaftler eine Theorie entwickelten: Demnach stürzt JO206 mit hoher Geschwindigkeit ins Zentrum des Galaxienhaufens, sodass die Magnetfelder wechselwirken und heiße Winde aus dem Medium zwischen den Galaxien zu Ansammlungen von Plasma führen. Teile dieses Gemischs aus Ionen, Elektronen und neutralen Teilchen kondensieren an den äußeren Schichten des Gasschweifs und mischen sich dort mit der restlichen Materie. “Während die Jellyfish-Galaxie durch den Galaxienhaufen fliegt, legt sich dessen Magnetfeld wie ein Mantel um die Galaxie und wird durch die große Galaxiengeschwindigkeit und Kühleffekte weiterhin verstärkt und geglättet” erklärt Prof. Pfrommer. Die magnetische Schicht schützt den Gasschweif davor, auseinanderzufallen. Diesen Ergebnissen zufolge wäre ausreichend Material für die Sternentstehung im Gasschweif von JO206 vorhanden. Weitere Messungen an anderen Objekten müssen nun zeigen, ob sich diese Theorie bestätigen lässt.

Animation:
Visualisierung einer Simulation einer Jellyfish-Galaxie
Eine Visualisierung einer Simulation einer Jellyfish-Galaxie, die mit dem heißen magnetisierten Gas in einem Galaxienhaufen wechselwirkt. Aufgrund der schnellen Bewegung der Galaxie legt sich das Magnetfeld (mit den 3 Komponenten auf der linken Seite) über die Galaxie (Dichteverteilung auf der rechten Seite) und im Sog der Galaxie werden die Magnetfeldlinien am Schweif der Galaxie ausgerichtet (wie man im mittleren Magnetfeldbild sieht). Dichtes Gas kann überleben, wenn es stromabwärts transportiert wird, da sich das heiße Gas im Wind aufgrund der Wechselwirkung auch abkühlt. Credit: AIP/M. Sparre

Originalpublikation:
Ancla Müller, Bianca Poggianti, Christoph Pfrommer, Björn Adebahr, Paolo Serra, Alessandro Ignesti, Martin Sparre, Myriam Gitti, Ralf-Jürgen Dettmar, Benedetta Vulcani, Alessia Moretti (2020): Highly ordered magnetic fields in the tail of the jellyfish galaxy JO206. Nature Astronomy
DOI: 10.1038/s41550-020-01234-7

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• Galaxien – Entstehung und Entwicklung

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Quelle: ESON.

Astronomen haben mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der ESO sechs Galaxien gefunden, die sich um ein supermassereiches schwarzes Loch herum befanden, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war. Zum ersten Mal wurde eine solch enge Ansammlung so kurz nach dem Urknall beobachtet. Diese Entdeckung trägt zum besseren Verständnis bei, wie supermassereiche schwarze Löcher, wie dasjenige im Zentrum unserer Milchstraße, so schnell entstanden und zu ihrer enormen Größe anwuchsen. Das Ergebnis unterstützt die Vermutung, dass schwarze Löcher rasch innerhalb großer, netzartiger Strukturen mit einem hohen Anteil an Gas wachsen können.

„Diese Untersuchung wurde hauptsächlich von dem Bemühen angetrieben, einige der anspruchsvollsten astronomischen Objekte zu begreifen – supermassereiche schwarze Löcher im frühen Universum. Es handelt sich dabei um extreme Systeme, für deren Existenz wir bisher keine gute Erklärung hatten“, sagt Marco Mignoli, ein Astronom am Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Bologna, Italien, und Hauptautor der neuen Forschungsarbeit, die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde.

Die neuen Beobachtungen mit dem VLT der ESO zeigen mehrere Galaxien, die ein supermassereiches schwarzes Loch umgeben, die alle in einem kosmischen „Spinnennetz“ aus Gas eingebettet sind, das sich über die 300-fache Größe der Milchstraße erstreckt. „Die Filamente des kosmischen Netzes sind wie Spinnennetzfäden“, erklärt Mignoli. „Die Galaxien liegen und wachsen dort, wo sich die Filamente kreuzen. Entlang der Filamente können Gasströme fließen, die sowohl den Galaxien als auch dem zentralen supermassereichen schwarzen Loch als Nahrung zur Verfügung stehen.“

Das Licht dieser großen netzartigen Struktur mit seinem schwarzen Loch von einer Milliarde Sonnenmassen machte sich zu einer Zeit auf den Weg zu uns, als das Universum erst 0,9 Milliarden Jahre alt war. „Unsere Studien haben ein wichtiges Teil zu dem weitgehend unvollständigen Puzzle beigesteuert, das die Entstehung und das Wachstum solch extremer, aber relativ häufig vorkommender Objekte so schnell nach dem Urknall beschreibt“, sagt Co-Autor Roberto Gilli, ebenfalls Astronom am INAF in Bologna, und bezieht sich dabei auf supermassereiche schwarze Löcher.

Die allerersten schwarzen Löcher, von denen man annimmt, dass sie durch den Kollaps der ersten Sterne entstanden sind, müssen sehr schnell gewachsen sein, um innerhalb der ersten 0,9 Milliarden Jahre des Universums Massen von einer Milliarde Sonnen zu erreichen. Aber die Astronomen haben sich bisher schwer damit getan zu erklären, wie ausreichend große Mengen an „Nahrung“ für schwarze Löcher zur Verfügung gestanden haben könnten, damit diese Objekte in so kurzer Zeit zu solch enormen Größen heranwachsen konnten. Die neu gefundene Struktur bietet eine wahrscheinliche Erklärung: Das „Spinnennetz“ und die Galaxien darin enthalten genügend Gas, um den Stoff zu liefern, den das zentrale Schwarze Loch braucht, um schnell zu einem supermassereichen Riesen zu werden.

Aber wie sind solche großen netzartigen Strukturen überhaupt entstanden? Astronomen halten riesige Halos aus mysteriöser dunkler Materie für den Schlüssel. Man nimmt an, dass diese großen Regionen unsichtbarer Materie im frühen Universum riesige Mengen an Gas anzogen; zusammen bilden das Gas und die unsichtbare dunkle Materie die netzartigen Strukturen, in denen sich Galaxien und schwarze Löcher entwickeln können.

„Unsere Ergebnisse unterstützen die Idee, dass die am weitesten entfernten und massereichsten schwarzen Löcher in massereichen Halos aus dunkler Materie in großräumigen Strukturen entstehen und wachsen. Das Fehlen früherer Nachweise solcher Strukturen war wahrscheinlich auf Einschränkungen durch die Beobachtungstechnik zurückzuführen“, sagt Colin Norman von der Johns Hopkins University in Baltimore, USA, der ebenfalls Mitautor der Studie ist.

Die jetzt entdeckten Galaxien gehören zu den schwächsten, die heutige Teleskope beobachten können. Ihr Nachweis erforderte mehrstündige Beobachtungen mit den größten verfügbaren optischen Teleskopen, darunter dem VLT der ESO. Mit den Instrumenten MUSE und FORS2 am VLT des Paranal-Observatoriums der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste bestätigte das Team die Verbindung zwischen vier der sechs Galaxien und dem schwarzen Loch. „Wir denken, dass wir gerade die Spitze des Eisbergs gesehen haben und dass die wenigen Galaxien, die bisher um dieses supermassereiche schwarze Loch herum entdeckt wurden, nur die hellsten sind“, sagte Co-Autorin Barbara Balmaverde, eine Astronomin am INAF in Turin, Italien.

Diese Ergebnisse tragen zu unserem Verständnis der Entstehung und Entwicklung supermassereicher schwarzer Löcher und großer kosmischer Strukturen bei. Das derzeit in Chile im Bau befindliche Extremely Large Telescope der ESO wird auf diesen Forschungsergebnissen aufbauen können, indem es mit seinen leistungsstarken Instrumenten viel mehr schwächere Galaxien um massereiche schwarze Löcher im frühen Universum beobachten wird.

Weitere Informationen
Diese Untersuchung wurde in der Arbeit „Web of the giant: Spectroscopic confirmation of a large-scale structure around the z = 6.31 quasar SDSS J1030+0524“ vorgestellt, die in Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202039045) erscheinen wird.

Das Team setzt sich zusammen aus M. Mignoli (INAF, Bologna, Italien), R. Gilli (INAF, Bologna, Italien), R. Decarli (INAF, Bologna, Italien), E. Vanzella (INAF, Bologna, Italien), B. Balmaverde (INAF, Pino Torinese, Italien), N. Cappelluti (Fachbereich Physik, Universität Miami, Florida, USA), L. Cassarà (INAF, Mailand, Italien), A. Comastri (INAF, Bologna, Italien), F. Cusano (INAF, Bologna, Italien), K. Iwasawa (ICCUB, Universitat de Barcelona & ICREA, Barcelona, Spanien), S. Marchesi (INAF, Bologna, Italien), I. Prandoni (INAF, Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italien), C. Vignali (Abteilung für Physik und Astronomie, Universität Bologna, Italien & INAF, Bologna, Italien), F. Vito (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italien), G. Zamorani (INAF, Bologna, Italien), M. Chiaberge (Space Telescope Science Institute, Maryland, USA), C. Norman (Space Telescope Science Institute & Johns Hopkins University, Maryland, USA).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner.

Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Web of the giant: Spectroscopic confirmation of a large-scalestructure around the z=6.31 quasar SDSS J1030+0524 (.pdf)
Wissenschaftlicher Artikel

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• Galaxien – Entstehung und Entwicklung

Der Beitrag Galaxien im Netz von supermassereichem schwarzen Loch erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE).

Laborexperimente am Zentrum für Astrochemische Studien (CAS) des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) in München führten zusammen mit astronomischen Beobachtungen des Italienischen Nationalen Instituts für Astrophysik (INAF) zur Identifizierung eines neuen Moleküls in der Molekülwolke G+0.693-0.027 in der Nähe des galaktischen Zentrums. Das neu entdeckte Molekül heißt Propargylimin: Nach Meinung der Experten könnte diese chemische Spezies eine fundamentale Rolle bei der Bildung von Aminosäuren spielen, die zu den wichtigsten Bestandteilen des Lebens, wie wir es kennen, gehören.

Propargylimin hat die chemische Formel HCCCHNH und ist eine instabile Verbindung. Es ist sehr schwierig, es unter den normalen Bedingungen der Erdatmosphäre zu isolieren; bei den für das interstellare Medium typischen niedrigen Dichten und Temperaturen fühlt es sich aber wohl. Luca Bizzocchi, der Hauptautor der Studie, der die Molekülspektroskopie am MPE untersucht hat, erklärte: „Die Besonderheit dieser chemischen Spezies liegt in ihrer Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindung, die ihr eine hohe Reaktivität verleiht. Mit dieser Doppelbindung ist es ein grundlegender Bestandteil der chemischen Ketten, die von den einfachsten und am häufigsten im Weltraum vorkommenden Molekülen mit Kohlenstoff und Stickstoff – zum Beispiel Formaldehyd (H2CO) oder Ammoniak (NH3) – zu den komplexeren Aminosäuren, den Grundbausteinen der terrestrischen Biologie, führen“.

Jedes Molekül absorbiert und emittiert Strahlung bei bestimmten Wellenlängen, wodurch ein Muster entsteht, das es eindeutig beschreibt, wie der menschliche Fingerabdruck. Mit dem Ziel, das Vorhandensein von Propargylimin im Weltraum nachzuweisen, wurde in den Max-Planck-Laboratorien eine spektroskopische Analyse durchgeführt, um das „Identikit“ des Moleküls zu erstellen.

„Wenn ein Molekül im interstellaren Medium rotiert, sendet es Photonen mit sehr präzisen Frequenzen aus. Diese Informationen, kombiniert mit Daten von Radioteleskopen, erlauben uns herauszufinden, ob ein Molekül in den Molekülwolken, wo Sterne und Planeten entstehen, tatsächlich vorhanden ist“, fährt Bizzocchi fort.

In diesem Fall wurden die Labordaten mit den Ergebnissen von Beobachtungen verglichen, die am 30-m-Radioteleskop in der Sierra Nevada, Spanien, gemacht wurden. „Unser Molekül war schon da“, sagte Víctor M. Rivilla M., Marie Skłodowska-Curie-Forschungsstipendiat am INAF Florenz, der die Beobachtungen des INAF leitete, die zur Bestätigung von Propargylimin in der G+0.693-0.027-Umgebung führten. „Es lag in unseren Daten der Molekülwolke, aber wir konnten es nicht identifizieren, ohne seine genaue Spektroskopie zu kennen, d.h. die vollständige Beschreibung seines Emissionsfrequenzmusters. Sobald wir das bekamen, stellten wir dank der Messungen im Labor fest, dass Propargylimin zweifellos vorhanden war und darauf wartete, dass es jemand erkannte.“

Tatsächlich nehmen Moleküle mit einer solchen Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindung an der so genannten Strecker-Synthese teil, einem chemischen Verfahren, das zur Synthese von Aminosäuren im Labor weit verbreitet ist. Unter günstigen Bedingungen dürften ähnliche Reaktionen auch in einer Reihe extraterrestrischer Umgebungen wie dem gefrorenen Mantel um interstellaren Staub oder an der Oberfläche von Asteroiden auftreten, wie die jüngste Entdeckung von Glycin, der einfachsten Aminosäure, im Schweif des Kometen 67P Churyumov-Gerasimenko zeigt.

„Hochpräzise Molekülspektroskopie ist eines der Ziele unserer Gruppe“, schloss Paola Caselli, die Direktorin des Zentrums für Astrochemische Studien am MPE und Mitautorin des Artikels. „Nur mit hochpräzisen Messungen der Frequenzen interstellarer Moleküle können wir solche Moleküle als leistungsfähige Diagnosewerkzeuge der physikalischen und chemischen Entwicklung interstellarer Wolken nutzen, in denen sich Sternsysteme wie das unsere bilden.“

Originalveröffentlichung
L. Bizzocchi et al.
Propargylimine in the laboratory and in space: millimetre-wave spectroscopy and first detection in the ISM
accepted for publication in Astronomy & Astrophysics
Quelle

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• Molekülwolken entdeckt

Der Beitrag Organisches Molekül in interstellarer Molekülwolke erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESO ESON.

Die Ergebnisse, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurden, helfen Astronomen, diese rätselhaften Sterne besser zu verstehen. Sie öffnen Türen zur Klärung anderer schwer zu lösender Rätsel der Sternastronomie.

Das Team unter der Leitung von Yazan Momany vom Astronomischen Observatorium des INAF in Padua in Italien untersuchte eine besondere Art von Sternen, die als extreme Horizontalaststerne bekannt sind – Objekte mit etwa der Hälfte der Masse der Sonne, aber vier- bis fünfmal heißer. „Diese heißen und kleinen Sterne sind etwas Besonderes, weil wir wissen, dass sie eine der letzten Lebensphasen eines typischen Sterns umgehen und vorzeitig sterben werden“, sagt Momany, der zuvor als Astronom am Paranal-Observatorium der ESO in Chile tätig war. „In unserer Galaxie werden diese merkwürdigen heißen Objekte im Allgemeinen mit einem nahen Begleitstern in Verbindung gebracht.“

Überraschenderweise scheint jedoch die große Mehrheit dieser extremen Horizontalaststerne, wenn sie in dicht gepackten Sterngruppen beobachtet werden, die Kugelsternhaufen genannt werden, keine Begleiter zu haben. Die Langzeitbeobachtung dieser Sterne durch die Forschergruppe, die mit ESO-Teleskopen durchgeführt wurde, zeigte auch, dass an diesen mysteriösen Objekten etwas mehr dran war. Bei der Untersuchung von drei verschiedenen Kugelsternhaufen stellten Momany und seine Kollegen fest, dass viele der darin enthaltenen extremen Horizontalaststerne im Laufe von nur wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen regelmäßige Helligkeitsänderungen aufwiesen.

„Nachdem alle anderen Szenarien eliminiert worden waren, gab es nur noch eine einzige Möglichkeit, die beobachteten Helligkeitsschwankungen zu erklären“, folgert Simone Zaggia, eine Mitautorin der Studie vom Astronomischen Observatorium des INAF in Padua in Italien und ehemalige ESO-Stipendiatin: „Diese Sterne müssen von Flecken bedeckt sein!“

Flecken auf extremen Horizontalaststernen scheinen ganz anders zu sein als die dunklen Sonnenflecken auf der Sonne. Aber beide werden durch Magnetfelder verursacht. Die Flecken auf diesen heißen, extremen Sternen sind heller und heißer als die umgebende Sternoberfläche, im Gegensatz zur Sonne, wo wir Flecken als dunkle Verfärbungen auf der Sonnenoberfläche sehen, die kühler sind als ihre Umgebung. Die Flecken auf extremen Horizontalaststernen sind auch deutlich größer als Sonnenflecken und bedecken bis zu einem Viertel der Sternoberfläche. Diese Flecken sind unglaublich beständig und halten jahrzehntelang, während einzelne Sonnenflecken vorübergehend sind und nur einige Tage bis Monate überdauern. Während die heißen Sterne rotieren, erscheinen und verschwinden die Flecken auf der Oberfläche und verursachen die sichtbaren Helligkeitsveränderungen.

Neben den Helligkeitsänderungen aufgrund der Flecken entdeckte das Team auch einige extreme Horizontalaststerne, die Superflares zeigten – plötzliche Energieausbrüche und ein weiteres Anzeichen für die Existenz eines Magnetfeldes. „Sie ähneln den Flares, die wir auf unserer Sonne sehen, sind aber zehnmillionenmal energiereicher“, sagt der Mitautor der Studie, Henri Boffin, ein Astronom im deutschen Hauptsitz der ESO. „Ein solches Verhalten war sicher nicht zu erwarten und unterstreicht die Bedeutung von Magnetfeldern bei der Erklärung der Eigenschaften dieser Sterne“, sagt der Studienmitautor Henri Boffin.

Nachdem sechs Jahrzehnte lang versucht wurde, extreme Horizontalaststerne zu verstehen, haben die Astronomen nun ein vollständigeres Bild von ihnen. Darüber hinaus könnte dieses Ergebnis dazu beitragen, den Ursprung starker Magnetfelder in vielen Weißen Zwergen zu erklären, Objekten, die das letzte Stadium im Leben sonnenähnlicher Sterne darstellen und Ähnlichkeiten mit extremen Horizontalaststernen aufweisen. „Die übergeordnete Bedeutung“, so Teammitglied David Jones, ein ehemaliger ESO-Stipendiat, der jetzt am Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien, tätig ist, „besteht jedoch darin, dass die Helligkeitsänderungen aller heißen Sterne – von jungen sonnenähnlichen Sternen über alte extreme Horizontalaststerne bis hin zu längst verstorbenen Weißen Zwergen – alle miteinander in Verbindung gebracht werden könnten. Diese Objekte können daher so verstanden werden, dass sie kollektiv von magnetischen Flecken auf ihrer Oberfläche betroffen sind.“

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, benutzten die Astronomen mehrere Instrumente des Very Large Telescope (VLT) der ESO, darunter VIMOS, FLAMES und FORS2, sowie OmegaCAM, das am VLT-Survey-Teleskop (VST) des Paranal-Observatoriums angebracht ist. Außerdem setzten sie ULTRACAM am New Technology Telescope (NTT) am La-Silla-Observatorium der ESO, ebenfalls in Chile, ein. Der Durchbruch kam, als das Team die Sterne im nahen ultravioletten Teil des Spektrums beobachtete, wodurch sie die heißeren, extremen Sterne, die in Kugelsternhaufen unter den kühleren Sternen hell hervorstehen, sichtbar machen konnten.

Weitere Informationen
Diese Studie wird in der heute in Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4) veröffentlichten Arbeit „A plage of magnetic spots among the hot stars of globular clusters“ vorgestellt.

Das Team besteht aus Y. Momany (INAF Astronomisches Observatorium von Padua, Italien [INAF Padua]), S. Zaggia (INAF Padua), M. Montalto (Abteilung für Physik und Astronomie, Universität Padua, Italien [U. Padua]), D. Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias und Abteilung für Astrophysik, Universität La Laguna, Teneriffa, Spanien), H. M. J. Boffin (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland), S. Cassisi (INAF-Astronomische Sternwarte der Abruzzen und INFN Pisa, Italien), C. Moni Bidin (Instituto de Astronomia, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chile), M. Gullieuszik (INAF Padua), I. Saviane (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), L. Monaco (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andreas Bello, Santiago, Chile), E. Mason (INAF Astronomische Sternwarte von Triest, Italien), L. Girardi (INAF Padua), V. D’Orazi (INAF Padua), G. Piotto (U. Padua), A.P. Milone (U. Padua), H. Lala (U. Padua), P.B. Stetson (Herzberg Astronomie und Astrophysik, Nationaler Forschungsrat, Victoria, Kanada) und Y. Beletsky (Sternwarte Las Campanas, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Chile).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Sternentwicklung

Der Beitrag Sterne von riesigen magnetischen Flecken heimgesucht erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Neue Sterne und Planetensysteme entstehen in wolkenähnlichen Regionen aus Gas und Staub zwischen Sternen. So sind diese interstellaren Wolken der ideale Ort, um mit der Suche nach den Bausteinen des Lebens zu beginnen. «Leben entstand vor etwa 4 Milliarden Jahren auf der Erde, aber wir wissen immer noch nicht, welche Prozesse dies überhaupt möglich gemacht haben», sagt der Hauptautor der aktuellen Studie, Víctor Rivilla vom Nationalen Institut für Astrophysik INAF in Florenz. Die Studie, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, zeigt, dass Phosphormonoxid ein Schlüsselteil im Puzzle der Entstehung des Lebens ist.
Beteiligt an der Studie waren auch Forschende der Universität Bern, unter anderen die emeritierte Professorin Kathrin Altwegg vom Physikalischen Institut und Maria Drozdovskaya vom Center for Space and Habitability (CSH).

Blick mit Riesenteleskop dorthin, wo Sterne entstehen
Auf der Hochebene Chajnantor in der chilenischen Atacama-Wüste betreibt die Europäische Südsternwarte ESO gemeinsam mit internationalen Partnern das Riesenteleskop Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array ALMA (siehe Infobox unten). Die Beobachtungsstation besteht aus 66 Präzisionsantennen, die zu einem sogenannten Interferometer-Radioteleskop zusammengeschaltet werden. ALMA erlaubt einen detaillierten Blick in die Sternentstehungsregion AFGL 5142.

Die ALMA-Beobachtungen zeigten nun erstmals, dass sich phosphorhaltige Moleküle wie etwa Phosphormonoxid bilden, wenn neue Sterne entstehen. Maria Drozdovskaya erklärt: «Gasflüsse von jungen massereichen Sternen öffnen Hohlräume in den interstellaren Wolken, und entlang der Wände dieser Hohlräume entstehen dank fotochemischer Prozesse phosphorhaltige Moleküle».
Die Forschenden konnten auch zeigen, dass Phosphormonoxid das dort am häufigsten vorkommende phosphorhaltige Molekül ist.

In den Regionen, wo neue Sterne entstehen kann das Phosphormonoxid ausfrieren und im Eis, das die Staubkörner in der interstellaren Wolke umgibt, gefangen werden. Noch bevor sonnenähnliche Sterne voll ausgewachsen sind, verbinden sich die eisigen Staubkörner zu Kieselsteinen, zu Bausteinen von Planeten als auch zu Kometen.

Interstellare Reise von den Sternen über Kometen bis zur Erde
Um die interstellare Reise von Phosphormonoxid zu verfolgen, kombinierten die Forschenden die ALMA-Daten mit Daten des Berner Massenspektrometers ROSINA, das an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta Daten des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gesammelt hatte (siehe Infobox unten).
Kathrin Altwegg, die leitende Forscherin von ROSINA und Ko-Autorin der neuen Studie, erklärt: «Wir hatten zuvor in den ROSINA-Daten Hinweise auf Phosphor gefunden, wussten aber nicht, welches Molekül den Phosphor zum Kometen gebracht hatte.» Auf einer Konferenz sei sie von einer Astronomin, die mit ALMA Entstehungsgebiete von Sternen untersucht, angesprochen worden: «Die Forscherin sagte, dass Phosphormonoxid ein sehr wahrscheinlicher Kandidat wäre; also ging ich zurück zu unseren ROSINA-Daten, und da war es!»
«Phosphor ist essenziell für das Leben, wie wir es kennen», fügt Altwegg hinzu. «Kometen haben höchstwahrscheinlich große Mengen an organische Verbindungen zur Erde gebracht. Die Dokumentation der Reise von Phosphormonoxid stärkt diese Verbindung zwischen Kometen und dem Leben auf der Erde».

Die interstellare Reise des Phosphormonoxids aus den Sternenentstehungsgebieten bis zur Erde konnte dank interdisziplinärer Zusammenarbeit dokumentiert werden, wie Altwegg betont: «Der Nachweis von Phosphormonoxid war nur möglich dank der Kombination von ESO-Daten vom Teleskop ALMA am Boden mit solchen von ESA-Daten vom ROSINA-Instrument im Weltraum».

Angaben zur Publikation:
V. M. Rivilla, M. N. Drozdovskaya, K. Altwegg, P. Caselli, M. T. Beltrán, F. Fontani, F.F.S. van der Tak, R. Cesaroni, A. Vasyunin, M. Rubin, F. Lique, S. Marinakis, L. Testi, and the ROSINA team:
ALMA and ROSINA detections of phosphorus-bearing molecules: the interstellar thread between star-forming regions and comets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,
https://arxiv.org/pdf/1911.11647

Die Europäische Südsternwarte ESO
Die Europäische Südsternwarte, kurz ESO, ist in der Astronomie eine herausragende zwischenstaatliche Wissenschafts- und Technologieorganisation. Sie führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf Planung, Bau und Betrieb von leistungsfähigen, bodengebundenen astronomischen Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die wichtige wissenschaftliche Entdeckungen ermöglichen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die ESO eine maßgebliche Rolle. Die Teleskope der ESO befinden sich an drei Standorten in der Atacama-Wüste in Chile: auf La Silla, auf dem Paranal und auf Chajnantor.

ALMA: Auf der Suche nach unseren kosmischen Ursprüngen
Auf der Hochebene Chajnantor in der chilenischen Atacama-Wüste betreibt die ESO zusammen mit internationalen Partnern das Atacama Large Millimeter Array, kurz ALMA. Der neue Teleskopverbund soll das Licht einiger der kältesten Objekte im Universum auffangen. Die Wellenlänge der untersuchten Strahlung liegt bei etwa einem Millimeter, im Grenzbereich zwischen Infrarot- und Radiostrahlung. Das Licht wird dementsprechend Millimeter- bzw. Submillimeterstrahlung genannt. ALMA besteht aus 66 Präzisionsantennen, die bis zu 16 Kilometer voneinander entfernt stehen können und ist derzeit das größte bodengebundene Astronomieprojekt.

Die Europäische Weltraumorganisation ESA
Europa ist seit Beginn des Weltraumzeitalters in der Raumfahrt und der Weltraumforschung aktiv. 1975 wurde die Europäische Weltraumorganisation ESA gegründet, in der die beteiligten Staaten ihre Aktivitäten bündelten und koordinierten. Die Schweiz gehörte zu den zehn Gründungsmitgliedern der ESA; diese besteht heute aus 22 Mitgliedsstaaten. Berner Forschende wurden dank ihrer ausgewiesenen Expertise schon sehr früh in die Beratungskommissionen der ESA berufen. So haben sie auch Einfluss, welche Weltraumprojekte und Missionen aus den Vorschlägen der Wissenschaftsgemeinde ausgewählt werden.

Rosetta-Mission
Das Massenspektrometer ROSINA war ein Schlüsselexperiment der Rosetta-Mission der ESA. Die Rosetta-Sonde hat den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, während mehr als zwei Jahren im Detail untersucht und dabei sogar zum ersten Mal überhaupt ein Landemodul auf der Oberfläche eines Kometen abgesetzt. Das Massenspektrometer ROSINA (Rosetta-Orbiter Spektrometer für Ionen- und Neutralgasanalyse) wurde unter Leitung der Universität Bern entwickelt, gebaut, getestet und mittels Telekommandos beim Kometen betrieben. Es konnte viele Bestandteile der Atmosphäre von Chury nachweisen – einen Großteil davon sogar zum ersten Mal bei einem Kometen. ROSINA trug so maßgeblich dazu bei, neue Erkenntnisse zur Entstehung unseres Sonnensystems zu gewinnen. Die aktive Phase der Mission ging 2016 mit dem kontrollierten Absturz der Rosetta-Sonde auf die Oberfläche des Kometen Chury zu Ende. Seither werden in Bern aber noch über 2 Millionen Datensätze von ROSINA ausgewertet und für Forschende weltweit zur Verfügung gestellt.

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• Kometen

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