Die Erde hat einen Zwilling...jedenfalls fast...

 
Nach vierjähriger Messung wurde im System Alpha Centauri (sonnennächster Stern, 4,3 Lichtjahre entfernt) ein Planet entdeckt, der in etwa die Masse und die Größe unserer Erde besitzt. Alpha Centauri ist ein Doppelsternsystem, das nur in einem Fernrohr getrennt gesehen werden kann. Die beiden Sonnen A und B umkreisen sich in knapp 80 Jahren in einem mittleren Abstand von etwa 3 Milliarden km. Beide Sterne sind etwa 6,5 Milliarden Jahre alt. Alpha Centauri A ist sonnenähnlich, während Alpha Centauri B etwas kleiner und kühler wie unsere Sonne ist.

Der neu entdeckte Planet umkreist den Stern B in 3,2 Tagen und einem Abstand von 6 Millionen km!

Zum System Alpha Centauri gehört noch ein dritter Stern, Proxima Centauri, der geringfügig näher zur Erde steht.

Die Entdeckung konnte gelingen, weil der Planet durch seine Schwerkraft den Stern B etwas hin- und herwackeln lässt....dieses Wackeln entspricht einer zusätzlichen Sternbewegung von 0,5 m/sec (langsamer als ein Fußgänger!) und musste aus viel stärkeren Signalen in einer vierjährigen Beobachtungszeit herausgelesen werden. U.a. zeigt der Stern "Sternflecken" (wie Sonnenflecken), die durch die Sterndrehung viel stärkere Geschwindigkeitdsschwankungen hervorrufen.
Die Messungen wurden an der europäischen Südsternwarte in La Silla in Chile am 3,6 m Teleskop mit HARPS gemacht. HARPS bedeutet "High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher". Dies ist ein speziell für die Suche nach Exoplaneten entwickeltes Instrument, das kleinste Änderungen der Wellenlänge von Licht registrieren kann. Solche Wellenlängenänderungen entstehen, wenn sich eine Lichtquelle bewegt. Wir kennen einen entsprechenden Effekt, wenn ein Einsatzfahrzeug mit Sirene auf uns zu und an uns vorbeifährt. Hier hören wir eine Änderung der Tonhöhe. Die Physiker sprechen vom Dopplereffekt. Bei Licht beobachtet man eine Farbänderung, die aber nur mit extrem genauen Messinstrumenten registriert werden kann und für unser Auge nicht wahrnehmbar ist.

Insgesamt hat man bisher weit über 800 Exoplaneten bei anderen Sternen gefunden.

 
Leider umkreist der neu entdeckte Planet des Alpha Centauri Systems den Stern B nicht in der bewohnbaren Zone, sondern in sehr geringem Abstand, so dass auf ihm eine Oberflächentemperatur von etwa 1200 Grad Celsius herrschen wird. Ein Zwilling der Erde, von Größe und Masse her gesehen, aber nicht von der möglichen Bewohnbarkeit. Als bewohnbare Zone eines Sternes gilt der Bereich, innerhalb dem Wasser auf einem Planeten in flüssiger Form vorkommen kann.

 
Trotzdem ist diese Beobachtung ein gewaltiger Erfolg, denn der Nachweis erdgroßer Planeten bei anderen Sternen ist extrem schwierig. Und vielleicht findet man ja andere Planeten um Alpha Centauri B, die in der bewohnbaren Zone um ihren Stern kreisen. Eine Entfernung von gut 4 Lichtjahren lässt ein Informationsaustausch mit Radiosignalen durchaus möglich erscheinen, nur knapp 9 Jahre würden zwischen Frage und Antwort bei einem möglichen Kontakt liegen. Aber noch ist es nicht soweit, aber ein wichtiger Meilenstein in der Erforschung der Exoplaneten ist erreicht.
2016 soll ein neues Instrument am VLT (Very Large Telescope) in Betrieb genommen werden, mit dem endgültig der Einfluss von erdgroßen Planeten auf ihren Stern nachgewiesen werden kann, die weiter außen in der bewohnbaren Zone um ihre Sonne kreisen. Die Nachweisgrenze für die Wackelbewegung des Sternes liegt dann bei 10 Zentimeter pro Sekunde!

Weitere Informationan: www.eso.org  und www.pro-physik.de

 
Am Freitag gibt es aus aktuellem Anlass um 18.00 Uhr einen öffentlichen Vortrag im Schülerforschungszentrum Parkstr.16 über Exoplaneten : Wie findet man Planeten anderer Sterne?, Referent: Ilian Eilmes.  Bei schönem Wetter ist nach dem Vortrag auch die Sternwarte auf dem SFN geöffnet.

Astronomen der ESO haben die Bewegungen von 400 Sternen in einer Sonnenumgebung bis zu 13000 Lichtjahren Entfernung genau untersucht. Die Bewegungen lassen sich perfekt durch die in diesem Bereich beobachteten Massen beschreiben, Dunkle Materie ist nicht notwendig.

Zumindest zeigt dies, dass in der Sonnenumgebung keine Dunkle Materie vorzukommen scheint. Wenn das stimmt, dürften alle Experimente, die versuchen Teilchen der Dunklen Materie auf der Erde nachzuweisen, zum Scheitern verurteilt sein.

Weitere Informationen findet man hier:http://www.eso.org/public/news/eso1217/

Korrektur (25.5.12):

Die Annahme der Sterngeschwindigkeiten war falsch und widersprach Messungen. Nach der Korrektur wurde die Existenz DM bestätigt. Ind er Nähe der Sonne beträgt die Dichte der DM 0,008 +/- 0,002 Sonnenmassen pro Kubikparsec (1 pc = 3,26 Lj)

Schwarze Witwe im Weltall

 

Neues Projekt beschert Radioastronomen die Entdeckung eines Millisekunden-Pulsars

   



Einen schnellen Erfolg feiert das erst 2009 gegründete Team "Radioastronomische Fundamentalphysik" am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie. Nur wenige Wochen nach dem Start eines Pulsar-Suchprogramms am 100-Meter-Teleskop in Effelsberg konnten die Forscher jetzt ihren ersten Millisekunden-Pulsar nachweisen. Das Objekt trägt die vorläufige Bezeichnung PSR J1745+10, wurde auf der Position einer mit dem Weltraumobservatorium Fermi entdeckten Gammastrahlungs-Punktquelle gefunden und scheint gerade dabei zu sein, seinen Begleitstern zu verdampfen.

 

Abb. Position des mit dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg neu entdeckten Millisekunden-Pulsars, markiert auf einer Himmelskarte, die der Gammastrahlensatellit Fermi erstellt hat.

Bild: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Pulsare sind Neutronensterne, die bei der Explosion von massereichen Sonnen als Supernovae entstehen. Diese Sterne geben entlang ihrer Magnetpole gebündelte Radiostrahlung ab. Weil die magnetische Achse gegen die Rotationsachse geneigt ist, überstreicht der Strahlenkegel einmal pro Umdrehung die Erde, das heißt, der Stern blinkt regelmäßig wie ein Leuchtturm. Bis heute kennt man rund 2000 Pulsare, die überwiegend mithilfe von Radioteleskopen entdeckt wurden.

Mit einer Rotationsdauer von typischerweise unter zehn Millisekunden besitzen manche dieser Pulsare eine sehr hohe Drehzahl. Außerdem "ticken" sie extrem präzise: Ihre Rotationsstabilität lässt sich mit dem Gang der genauesten Atomuhren vergleichen. Bei diesen Objekten handelt es sich um sogenannte recycelte Pulsare - also Neutronensterne, die sich zunächst sehr langsam um ihre eigene Achse gedreht haben, dann aber durch den Materiefluss von einem Begleitstern in ihrer Rotation nahezu 1000-fach beschleunigt wurden. Am Ende dieses Prozesses steht ein Doppelsternsystem aus einem Millisekunden-Pulsar und einem Weißen Zwerg.

Das jetzt gefundene Objekt PSR J1745+10 ist ein besonders schnell rotierender Pulsar, der sich in nur 2,65 Millisekunden einmal um seine Achse dreht. "Das sind fast 23000 Umdrehungen pro Minute, also deutlich mehr als der Motor eines Formel-1-Rennwagens", erklärt Lucas Guillemot, Fermi-Wissenschaftler in der Bonner Gruppe. Der Neutronenstern und sein Begleiter bewegen sich in weniger als 18 Stunden um den gemeinsamen Schwerpunkt.

Der Begleiter scheint extrem leicht zu sein und zu jenen etwa 20 bekannten Systemen zu gehören, bei denen die Masse des Pulsar-Partners nur wenige Hundertstel einer Sonnenmasse beträgt. Daher, so vermuten die Forscher, wird die hochenergetische Strahlung des Pulsars den Begleiter mit der Zeit vollständig verdampfen. "Schwarze Witwe" nennen die Astronomen passenderweise einen solchen Neutronenstern. "Das ist fast ein wenig undankbar, da der Begleiter den Millisekunden-Pulsar erst durch die Massenübertragung auf hohe Drehgeschwindigkeiten gebracht hat", sagt Michael Kramer, Leiter der neuen Forschungsabteilung. "Nach der kompletten Verdampfung des Partners existiert der Pulsar als Einzelstern weiter."

Am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie wurde im Jahr 2009 ein Projekt ins Leben gerufen, mit dem mindestens 500 neue Pulsare entdeckt werden sollen. Dabei verfolgen die Forscher zwei Strategien. Die erste ist ein sogenannter All-Sky-Survey, für den das 100-Meter-Radioteleskop bei einer Wellenlänge von 21 Zentimetern den gesamten nördlichen Himmel absucht. Der Empfänger sowie auch das angeschlossene Instrument wurden am Institut entwickelt; sie können mit hoher Zeitauflösung sieben benachbarte Positionen am Firmament beobachten.

Die anfallende Datenmenge, die nach Pulsar-Signalen durchsucht werden muss, stellt selbst für modernste Computersysteme eine gewaltige Herausforderung dar. Dazu erarbeiten die Wissenschaftler in enger Zusammenarbeit mit ihren Kollegen am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik Lösungen, etwa wie sich mit dem Projekt "Einstein@Home" die nötigen Rechenkapazitäten erzielen lassen. 

Ein Hauptziel dieses Projekts ist es, eine genügende Zahl an Millisekunden-Pulsaren zu finden, durch die ein direkter Nachweis von Gravitationswellensignalen möglich wird. Diese wellenförmigen Verzerrungen des Raumes führen nämlich zu kleinen Schwankungen in den Ankunftszeiten der Pulsar-Signale, die mit Hilfe der größten verfügbaren Radioteleskope der Erde nachweisbar sein sollten. Dazu Bruce Allen, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover: "Tatsächlich könnten die Pulsar-Forscher das weltweite Rennen um die erste direkte Detektion von Gravitationswellen gewinnen. Es wird spannend!"

Parallel dazu verfolgen die Forscher eine zweite Strategie. Der im Juni 2008 gestartete Gammastrahlensatellit Fermi hat eine Reihe von Punktquellen entdeckt, bei denen es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um Neutronensterne handelt. Diese Punktquellen werden derzeit mit den größten Radioteleskopen der Welt systematisch nach pulsierenden Radiosignalen abgesucht - 17 davon wurden bereits als Pulsare identifiziert. Seit kurzem beteiligt sich auch das Forschungsteam von Michael Kramer an dieser Suche und konnte bereits nach wenigen Wochen den ersten Erfolg vermelden. "Wir sind erst am Anfang, aber trotzdem: Bingo - da geht uns ein Pulsar ins Netz", sagt Ewan Barr, der das neue Objekt am 29. Januar in seinen Daten entdeckt hat. Der Pulsar, dessen Name PSR 1745+10 seine Position am Himmel widerspiegelt, steht im Sternbild Ophiuchus (Schlangenträger).

[HOR / NJ]

Verwandte Links:

[1] Homepage des Satelliten Fermi

[2] Das europäische Pulsar-Netzwerk EPN

[3] Einstein@home

Im Zentrum unserer Milchstraße ist ein supermassives Schwarzes Loch, das aber zur Zeit nicht sonderlich aktiv ist. Astronomen haben 2011 eine Gaswolke entdeckt und deren Bewegung verfolgt. Sie fliegt auf das zentrale Schwarze Loch zu und wird dort in einem Jahr, im Juni 2013, hineinfliegen. Zum ersten mal wird man live verfolgen können, wie Gezeitenkräfte eine Gaswolke zerreißen und das Schwarze Loch aktiv wird. Die Gaswolke ist größer als usner Sonnensystem und dreimal so massereich wie die Erde.

Simulationen der Bahn und der Wechselwirkung mit dem Schwarzen Loch sowie einen spannenden 10-minütigen Vortrag findet man

hier: http://www.spektrum.de/alias/videos-aus-der-wissenschaft/kosmische-raubtierfuetterung-live/1147601

 

Neuer Entfernungsrekord für Schwarze Löcher

Mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO haben Astronomen in einer anderen Galaxie das fernste bislang bekannte Schwarze Loch entdeckt, das als Überrest eines explodierenden Sterns entstanden ist. Seine Masse von mehr als 15 Sonnenmassen ist die zweitgrößte bislang nachgewiesene Masse für Schwarze Löcher dieser Art. Das Schwarze Loch ist Teil eines Doppelsternsystems, dessen anderer Partner ebenfalls zu einem Schwarzen Loch werden wird.


ESO PR Photo 04a/10
Das Schwarze Loch im Zentrum 
der Röntgenquelle NGC 300 X-1 
(künstlerische Darstellung)


ESO PR Photo 04b/10
Die Röntgenquelle 
NGC 300 X-1 in der 
Spiralgalaxie NGC 300 


ESO PR Photo 04c/10
Die Röntgenquelle 
NGC 300 X-1 in der 
Spiralgalaxie NGC 300 


ESO PR Photo 04d/10
Die Umgebung von NGC 300 


ESO PR Video 04a/10
Künstlerische Darstellung 
des stellaren Schwarzen 
Lochs in NGC 300


ESO PR Video 04b/10
Zoomfahrt zum stellaren 
Schwarzen Loch NGC 300 X1


ESO PR Video 04c/10
Künstlerische Darstellung 
des stellaren Schwarzen 
Lochs in NGC 300


Diejenigen stellaren Schwarzen Löcher – Überreste von Sternexplosionen [1] –, die Astronomen in unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, gefunden haben, sind mit Massen bis zum Zehnfachen der Masse unserer Sonne sicherlich keine Leichtgewichte. Allerdings sind in anderen Galaxien einige deutlich größere stellare Schwarze Löcher nachgewiesen worden. Nun wurde ein neues Exemplar mit einer Masse von mehr als fünfzehn Sonnenmassen entdeckt – erst das dritte Schwarze Loch mit einer so hohen Masse.

Das neuentdeckte Schwarze Loch befindet sich in einer Spiralgalaxie mit der Katalognummer NGC 300, rund sechs Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. „Dies ist das bislang entfernteste stellare Schwarze Loch, dessen Masse bestimmt werden konnte, und das erste Mal, das wir ein solches Objekt außerhalb unserer kosmischen Nachbarschaft, der lokalen Gruppe [von Galaxien], nachweisen konnten“, so Paul Crowther, Professor für Astrophysik an der Universität Sheffield und Erstautor des Fachartikels, der das neue Ergebnis vorstellt. Partner des Schwarzen Loches ist ein so genannter Wolf-Rayet-Stern, der ebenfalls rund 20 Mal soviel Masse besitzt wie die Sonne. Ein Wolf-Rayet-Stern ist ein Stern, der gegen Ende seines Sternenlebens einen Großteil der Materie aus seinen äußeren Schichten abstößt, bevor er als Supernova explodiert – und seine Zentralregion zu einem Schwarzen Loch kollabiert.

Die Entdeckung vollzog sich in mehreren Schritten. Zunächst hatte das Röntgenobservatorium XMM-Newton der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) das damals noch nicht identifizierte Schwarze Loch als stärkste Röntgenquelle der Galaxie NGC 300 nachgewiesen. Im Jahre 2007 unterzog dann ein Röntgenteleskop an Bord des NASA-Satelliten Swift diese Röntgenquelle einer genaueren Untersuchung: „Wir stellten periodisch äußerst starke Röntgenabstrahlungen fest – ein Hinweis darauf, dass dort ein Schwarzes Loch lauert“, so Stefania Carpano von der ESA, ein Mitglied des Forscherteams. Dank neuer Beobachtungen mit dem Instrument FORS2, das am Very Large Telescope der ESO installiert ist, konnten die Astronomen diesen Verdacht jetzt bestätigen. Die neuen Daten zeigen, dass dort ein Schwarzes Loch und ein Wolf-Rayet-Stern mit einer Umlaufzeit von 32 Stunden umeinander kreisen. Dabei entzieht das Schwarze Loch seinem Tanzpartner bei jedem Umlauf Materie.

Die Partner dieses Paares stehen einander sehr nahe“, sagt Robin Barnard, ein weiteres Mitglied des Teams. „Es ist uns ein Rätsel, wie diese enge Bindung die stürmischen Entwicklungsphasen, die der Entstehung des Schwarzen Lochs vorangegangen sein müssen, überlebt hat.

Obwohl Astronomen eine Reihe von Systemen kennen, in denen sich ein Schwarzes Loch und ein Stern umkreisen, ist dies erst das zweite Mal, dass ein System aus einem Wolf-Rayet-Stern und einem Schwarzen Loch gefunden wurde. Ausgehend von den bislang bekannten Systemen vermuten die Forscher einen Zusammenhang zwischen der Masse des Schwarzen Lochs und der Zusammensetzung seiner Heimatgalaxie: „Wir haben festgestellt, dass sich die massereichsten stellaren Schwarzen Löcher vorwiegend in kleineren Galaxien finden, die weniger 'schwere' chemische Elemente enthalten“,  so Crowther [2]. „Größere Galaxien wie unsere Milchstraße, die größere Mengen an schweren Elementen enthalten, bringen offenbar nur stellare Schwarze Löcher mit geringerer Masse hervor.“ Die Astronomen gehen von einem systematischen Zusammenhang aus, bei dem der Gehalt an schwereren Elementen die Entwicklung massereicher Sterne beeinflusst, so dass sie größere Mengen an Hüllenmaterial in den Raum blasen. Das Schwarze Loch, das beim anschließenden Kollaps entsteht, kann dann nur noch weniger Materie in sich vereinigen, und besitzt eine entsprechend geringere Masse.        

In weniger als einer Million Jahren wird der Wolf-Rayet-Stern an der Reihe sein, als Supernova zu explodieren und zu einem Schwarzen Loch zu werden. Crowther weiter: „Wenn das System diese zweite Explosion überlebt, werden die Schwarzen Löcher nach einiger Zeit verschmelzen und dabei gewaltige Mengen an Energie in Form von Gravitationswellen aussenden.“ [3]  Bis zur eigentlichen Verschmelzung werden nach der Explosion noch Milliarden von Jahren vergehen. Allerdings gilt, wie Crowther weiter ausführt: „Unsere Studie zeigt, dass Systeme dieser Art sehr häufig sein könnten. Einige davon, die bereits zu einem doppelten Schwarzen Loch geworden sind, könnten sich mit Gravitationswellendetektoren wie LIGO oder Virgo nachweisen lassen.“ [4]

Infos:

[1] Stellare Schwarze Löcher sind die Überreste massereicher Sterne. Solche Sterne explodieren gegen Ende ihres Lebens als Supernova, während ihre Kernregionen zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Die Massen solcher Schwarzer Löcher liegen zwischen einigen und einigen Dutzend Sonnenmassen. Bislang konnten rund 20 stellare Schwarze Löcher nachgewiesen werden. Deutlich mehr Masse, nämlich einige Millionen bis Milliarden Sonnenmassen, haben die so genannten supermassereichen Schwarzen Löcher, die sich im Zentrum der meisten Galaxien nachweisen lassen.

[2] Im Sprachgebrauch der Astronomen sind „schwere Elemente“ oder „Metalle“ alle Elemente, die mehr Masse besitzen als Helium.

[3] Gravitationswellen sind Störungen der Raumzeitgeometrie, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Ihre Existenz wird von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Beträchtliche Mengen an Gravitationswellen werden erzeugt, wenn sich extrem starke Gravitationsfelder mit der Zeit hinreichend schnell verändern, wie es beispielsweise beim Verschmelzen zweier sich umkreisender Schwarzer Löcher der Fall ist. Der direkte Nachweis von Gravitationswellen – bislang sind nur indirekte Nachweise gelungen – ist eine der großen Herausforderungen, denen sich die Physik in den kommenden Jahren gegenübersieht.

[4] Die interferometrischen Gravitationswellendetektoren LIGO (in den Vereinigten Staaten) und Virgo (in Italien) sind die derzeit größten Detektoren, mit denen der direkte Nachweis von Gravitationswellen versucht wird.

Hintergrundinformationen

Die hier vorgestellten Ergebnisse werden als P. A. Crowther et al., “NGC 300 X-1 is a Wolf–Rayet/Black Hole binary” in der Fachzeitschrift  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erscheinen.

Das Forscherteam besteht aus Paul Crowther und Vik Dhillon (Universität Sheffield, Großbritannien), Robin Barnard und Simon Clark (The Open University, Großbritannien), sowie Stefania Carpano und Andy Pollock (ESAC, Madrid).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 14 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts, und VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO das European Extremely Large Telescope (E-ELT) für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, mit 42 Metern Spiegeldurchmesser ein Großteleskop der Extraklasse.

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-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Links

Kontakt

Markus Pössel (ESO Science Outreach Network)
Haus der Astronomie/Max-Planck-Institut für Astronomie
Tel.: (06221) 528-261
E-Mail: eson (at) mpia.de

Paul Crowther (Erstautor des Fachartikels)
Universität Sheffield, Großbritannien
Tel: +44-114 222 4291
E-Mail: Paul.Crowther (at) sheffield.ac.uk

Stefania Carpano (Koautorin des Fachartikels)
ESTEC, ESA
Niederlande
Tel.: +31-71-5654827
E-Mail: scarpano (at) rssd.esa.int