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Astronomie

Starterkit für Leben

Meldung vom 07.01.2008 - Roter Staub um Stern enthält bereits das große Kohlenstoffmolekül Tholin

Der Grundstoff für die Entwicklung von Leben wird Planeten möglicherweise schon in die Wiege gelegt. Astronomen konnten das große Kohlenstoffmolekül Tholin erstmals außerhalb unseres Sonnensystems in der Staubscheibe um den 220 Lichtjahre entfernten Stern HR 4796A nachweisen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass Tholin der Vorläufer für komplexere Moleküle ist, aus denen später Leben entsteht. Auch die junge Erde zeigte wahrscheinlich Spuren des Stoffes.

Entdeckt wurden der Stern HR 4796A und seine Staubscheibe schon im Jahr 1991, was eine kleine Sensation unter Astronomen bedeutete. Am Beispiel dieses Systems konnten Forscher sehr genau die letzte Phase der Bildung von Planeten aus einer rotierenden Staubscheibe beobachten. Jahre später rückte der Staub selbst in den Fokus der Wissenschaft. Um herauszufinden, aus welchen Bestandteilen er sich zusammensetzt, richteten John Debes und seine Kollegen das NICMO-Spektrometer des Hubble-Weltraumteleskops auf HR 4796A und analysierten das Spektrum des von der Staubscheibe reflektierten Lichts. Die eingehende Strahlung war so rot, dass als Quelle nur Tholin infrage kam.

Die Astronomen vermuten nun, dass alle Körper innerhalb der Staubschicht von einem Film überzogen sind, der die organische Verbindung enthält. Stoßen zwei dieser Körper zusammen, kann sich ein größeres Objekt bilden, das mit zunehmender Masse zu einem Planetoiden und zuletzt zu einem Planeten wird. Auf diese Weise könnten die Bausteine für Leben jedem Planeten schon bei seiner Bildung mitgegeben werden.

Wie und woraus das Kohlenstoffmolekül Tholin entsteht, ist nach wie vor unklar. Geprägt wurde der Name, der sich aus dem griechischen Begriff für schlammig ableitet, von dem Astronomen Carl Sagan. Der Forscher hatte in einem Experiment mit Gasen der Atmosphäre des Saturnmonds Titan eine Substanz entdeckt, die er als rötlichen organischen Bestandteil von Planetenoberflächen beschrieb. Auch auf Kometen wurde der Stoff später nachgewiesen, nicht aber auf der Erde. Sollte Tholin tatsächlich vor Jahrmillionen einmal Bestandteil unseres Planeten gewesen sein und den Grundstoff zur Entwicklung des Lebens geliefert haben, hätte die Entwicklung der sauerstoffhaltigen Atmosphäre jede Spur davon getilgt.

John Debes, Alycia Weinberger (Carnegie-Institut für Terrestrischen Magnetismus, Washington) und Glenn Schneider (Universität von Arizona, Tucson): Astrophysical Journal Letters, Band 673

wissenschaft.de – Livia Rasche

Totgesagte pulsen länger

Meldung vom 05.01.2008 - Weißer Zwerg sendet Röntgenstrahlung aus wie ein Pulsar

Japanische Wissenschaftler haben einen Weißen Zwerg entdeckt, der wie ein Pulsar Röntgenstrahlung ins All schleudert. Typischerweise haben solche Sternleichen keine Energie mehr für die Erzeugung von Strahlung. Die Forscher der amerikanischen und japanischen Weltraumbehörden Nasa und JAXA vermuten nun hinter der extrem hohen Rotationsgeschwindigkeit des Weißen Zwergs AE Aquarii die Erklärung für die Beobachtung. Möglicherweise gebe es im Weltall noch andere solcher Strahlungsquellen.

Weiße Zwerge und Pulsare entstehen nach dem Tod einer Sonne. Ist der Stern relativ klein, so wie unsere Sonne, formiert sich nach Verbrauch des letzten Kernbrennstoffs ein Weißer Zwerg. Die äußere Hülle verpufft ins All, der innere Kern zieht sich zusammen, bis er ungefähr die Größe der Erde und die Masse unserer Sonne erreicht. Von der Resthitze ist der Stern zunächst weißglühend, bis er über Milliarden von Jahren abkühlt und sich zuletzt in einen Schwarzen Zwerg verwandelt. Pulsare entstehen nach dem Tod von Riesensternen, die in einer Supernova explodierten. Sie sind noch dichter als Weiße Zwerge, so dicht, dass sie das Gewicht der Sonne in einer Kugel der Größe einer Stadt tragen. Sternleichen dieser Art geben Radiowellen, sichtbares Licht oder Röntgenstrahlung ab.

Warum sich AE Aquarii als Weißer Zwerg wie ein Pulsar verhält, klärten die Astronomen nach eingehender Beobachtung: Der Stern gehört zu einem Doppelsternsystem, in dem die zweite Sonne noch in ihrem normalen Leben steht. Durch die extrem hohe Rotationsgeschwindigkeit des Winzlings, der eine Drehung in 33 Sekunden vollendet, wird Materie vom Nachbarstern angezogen. Das durch die Rotation ebenfalls entstehende starke Magnetfeld fängt die Partikel ein und stößt sie mit Geschwindigkeiten nahe an der von Licht wieder ab. Bei der Reaktion der Sonnenmaterie mit dem Magnetfeld entsteht zusätzlich Röntgenstrahlung.

Yukikatsu Terada, Mitglied des Instituts für Forschung in Physik und Chemie der Universität Wako in Japan, fasst die Bedeutung des Fundes zusammen: "Der Weiße Zwerg AE Aquarii ist das Äquivalent zu einem Pulsar. Da bekannt ist, dass Pulsare Quellen für kosmische Strahlung sind, müssten demnach Weiße Zwerge ebenfalls stille Teilchenbeschleuniger sein, die viel zur Entstehung niederenergetischer kosmischer Strahlung in unserer Galaxie beitragen."

Robert Naeye, Rob Gutro (Goddard Space Flight Center, Greenbelt): Pressemitteilung

wissenschaft.de – Livia Rasche

Jüngster Planet außerhalb des Sonnensystems

Meldung vom 02.01.2008 - Kaum zu übersehen: Der Planet TW Hydrae b ist zehnmal schwerer als der Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems. Im Unterscheid zu ihm ist er aber noch ein "Baby". Die deutschen Entdecker waren zwar bei der Geburt nicht dabei, können aber trotzdem auf neue Erkenntnisse hoffen.

Heidelberger Wissenschaftler haben den bislang jüngsten Planeten außerhalb des Sonnensystems entdeckt. "Seinen Mutterstern umgibt noch jene Gas- und Staubscheibe, aus der er kürzlich geboren wurde“, teilte das Max-Planck-Institut für Astronomie mit. Der Planet TW Hydrae b gilt als "Schwergewicht“ – er hat etwa die zehnfache Masse des Jupiters, des größten Planeten in unserem Sonnensystem.

Dabei umkreist er seinen Zentralstern in nur 3,56 Tagen in einem Abstand von etwa sechs Millionen Kilometern – zum Vergleich: Die Erde ist etwa 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, Jupiter schon 780 Millionen Kilometer. Die Beobachtung, die im britischen Fachjournal "Nature“ erscheint, hilft Astronomen dabei, die Planetenentstehung zu verstehen.

So können die Wissenschaftler nun Rückschlüsse auf die obere Zeitdauer ziehen, die zur Planetenbildung nötig ist: Die Entstehung kann nicht länger als acht bis zehn Millionen Jahre gedauert haben, das ist das Alter des Muttersterns TW Hydrae, einer nahe gelegenen Sonne im Sternbild Wasserschlange (Hydra). Unsere Sonne ist bereits rund 500 Mal so alt. "Damit ist uns erstmals der direkte Beweis gelungen, dass in einer zirkumstellaren Scheibe tatsächlich Planeten entstehen“, sagte der Direktor der Abteilung Planeten- und Sternentstehung in Heidelberg, Thomas Henning.

Die systematische Erforschung der extrasolaren Planeten, also der Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, hat Mitte der 1990er Jahre begonnen. Seitdem wurden mehr als 250 extrasolare Planeten entdeckt. "Da Planeten nahe bei einem hellen Stern wie Glühwürmchen neben einem Flutlichtstrahler erscheinen, lassen sie sich meist (noch) nicht direkt beobachten“, heißt es in der Mitteilung des Instituts.

Die Astronomen sind daher auf indirekte Nachweismethoden angewiesen. Dabei machen sie es sich zunutze, dass große Planeten durch ihre Schwerkraft an ihrem Stern zerren, während sie ihn umkreisen. Dadurch wackelt der Stern messbar hin und her: "Einmal kommt er ein Stück auf uns zu, dann läuft er von uns weg.“

Die Heidelberger Wissenschaftler haben seit 2003 bei etwa 200 jungen Sternen nach diesen Veränderungen den sogenannten Radialgeschwindigkeiten gespäht. Beim Stern TW Hydrae fanden sie Hinweise auf einen „planetaren Begleiter“, der den Stern am inneren Rand seiner zirkumstellaren Scheibe umkreist. Entdeckt wurde der Planet mit Hilfe eines Spektrographen an einem Teleskop der Max- Planck-Gesellschaft und der Europäischen Südsternwarte in Chile.

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Reflektiertes Licht verrät unsichtbare Planeten

Meldung vom 28.12.2007 - Planeten außerhalb unseres Sonnensystems können wegen ihrer großen Entfernung auch mit dem besten Teleskop optisch nicht von ihren Muttersternen separiert werden. Ein internationales Forscherteam hat nun eine neue Methode gefunden, um extrasolare Planeten auch im Verborgenen aufzuspüren.

Bislang war die Bestimmung so genannter Exoplaneten meist nur auf indirektem Wege möglich: Dabei untersucht man das Licht eines Sterns, erkennt, dass sich dieser minimal bewegt und schlussfolgert daraus, dass in der Nähe ein Planet mit einer entsprechenden Anziehungskraft vorhanden sein muss. Das Verfahren wird als so genannte Doppler-Spektroskopie-Methode bezeichnet.

Doch Astronomen um Prof. Svetlana Berdyugina von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich ist es erstmals gelungen, das sichtbare gestreute Licht eines Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu beobachten. Die Forscher machten sich dabei die Polarisation von reflektiertem Licht zu Nutze.

Ähnlich wie eine Polaroid-Sonnenbrille grelles, reflektiertes Sonnenlicht herausfiltert, haben die Forscher durch die Messung von polarisiertem Licht das schwache, vom Exoplaneten reflektierte Licht aus dem viel helleren Sternlicht extrahiert. Dadurch konnten die Wissenschaftler nicht nur die Größe des Exoplaneten und dessen Atmosphäre bestimmen, sondern auch die planetare Umlaufbahn beschreiben. Das Forschungsteam benutzte dabei das ferngesteuerte 60cm Teleskop auf La Palma in Spanien.

Der untersuchte Exoplanet befindet sich im Sternbild Fuchs und ist etwa 60 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er umkreist den Zwergstern HD189733 so, dass er - von der Erde aus gesehen - bei jedem Umlauf vor dem Stern durchzieht. Der Exoplanet, der aufgrund seiner Nähe zum Mutterstern den Namen HD189733b trägt, wurde bereits vor zwei Jahren entdeckt. Man wusste bereits aus anderen Beobachtungen, dass es sich bei HD189733b um einen "heißen Jupiter" handelt, d.h. um einen Gasplaneten, der sich extrem nahe um den Mutterstern bewegt, wodurch sich seine Atmosphäre aufgrund der großen Hitze ausdehnt. Anders als der Planet Jupiter, welcher die Sonne in zwölf Jahre einmal umkreist, umrundet der Planet HD189733b seinen Mutterstern in etwas mehr als zwei Tagen.

Aus der gemessenen Polarisation ergibt sich, dass die Atmosphäre deutlich größer ist als der undurchsichtige Bestandteil des Planeten, der während den Transits beobachtete wurde. Wahrscheinlich besteht sie aus weniger als einem halben Mikrometer großen Teilchen, wie zum Beispiel aus Atomen, Molekülen, vielleicht teilweise auch Wassermolekülen, oder kleinen Staubteilchen.

"Die polarimetrische Entdeckung reflektieren Lichts von Exoplaneten eröffnet neue, weitreichende Möglichkeiten zur Erforschung der physikalischen Eigenschaften ihrer Atmosphären", sagt Berdyugina. "Außerdem können wir mehr über die Radien und Massen und dadurch die Dichten der Planeten lernen, auch im Fall von anderen Exoplaneten."

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50 Meter großer Asteroid rast auf Mars zu

Meldung vom 28.12.2007 - Noch 33 Tagen - dann könnte es richtig krachen auf dem Mars: Die Chance, dass ein rund 50 Meter große Himmelskörper mit dem kühlen Namen "2007WD5" auf dem Roten Planeten einschlägt, steht bei eins zu 75. Bei einem Treffer sehen wir die Staubwolke sogar von der Erde.

US-Forscher fiebern dem möglichen Einschlag eines großen Asteroiden auf dem Mars entgegen. Normalerweise liegt die Wahrscheinlichkeiten eines Einschlages in der Größenordnung eins zu einer Million. Doch die Chancen, dass der rund 50 Meter große Himmelskörper mit dem kühlen Namen „2007WD5“ am 30. Januar auf den Roten Planeten treffe, stünden Experten zufolge etwa eins zu 75.

„Das ist total ungewöhnlich“, sagt Astronom Steve Chesley vom Nasa-Projekt für Erdnahe Objekte („Neo“). Forscher des Projekts, die rund 5000 Objekte in der kosmischen Nachbarschaft der Erde im Blick haben, verfolgen die Bahn des Asteroiden seit November. „Schon bei einer Chance von eins zu hundert sitzen wir aufrecht auf unseren Stühlen“, so Chesley.

Der Brocken „2007WD5“ ähnelte in seinen Ausmaßen jenem Asteroiden, der 1908 über Sibirien explodierte und dabei auf einer Fläche von knapp 2200 Quadratkilometern insgesamt 80 Millionen Bäume fällte. Da die Atmosphäre des Mars' aber sehr dünn sei, rechnen Forscher nicht wie bei dem Fall vor hundert Jahren damit, dass der Asteroid auseinander bricht, sondern einen knapp einen Kilometer breiten Krater in den Roten Planten reißt.

Je nachdem, wo „2007WD5“ letzten Endes aufschlage, könnte die Staubwolke dann sogar von der Erde aus zu beobachten sein, sagte Chesley. Hören werden wir wohl nichts.

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by Dr. Radut