Gemeinsamkeiten

Was haben die Supernova SN2014J in M82 und Hiroshima gemeinsam?

Auf den ersten Blick … nichts!

Aber der Name Hiroshima ist bekannt, schließlich wurde hier vor bald 70 Jahren erstmals eine Nuklearwaffe zum Einsatz gebracht. Einer Sprengkraft von etwa 13 Kilotonnen TNT fielen unmittelbar bis zu 90.000 Menschen zum Opfer.

Und genau weil dies eigentlich jedermann bekannt ist, eignet sich dieses zerstörerische und grausame menschliche Tun, die Dimension eines ungleich größeren Ereignisses zu veranschaulichen. Vergleicht man die zerstörerische Kraft von „Little Boy“ (so der verniedlichende Name der Hiroshima-Bombe) mit der Supernova SN2014J, so wird man aus dem Staunen nicht mehr herauskommen – versprochen!

Rechenspiele

Dazu brauchen wir aber ein klein wenig Mathematik:

Die Hiroshima-Bombe hatte etwa einen Durchmesser von 0,71m und eine Länge von 3,20 m. Nimmt man nun der Einfachheit halber an, daß die Bombe eine zylindrische Form hat, dann ergibt sich mit

Volumen(Zylinder) = pi * radius^2 * hoehe

Volumen(LittleBoy) = 3,14 * (0,355 m)^2 * 3,20 m =1,26 m^3

Wie in meinem letzten Bericht „Typ Ia-Supernova in M82“ geschrieben, setzen Typ Ia-Supernovae eine Energiemenge frei, die sich in der Größenordnung von 10^44 Joule bewegt, was der Energie entspricht, die 1,7*10^30 Hiroshima Bomben freisetzen würden.

Diese 1,7*10^30 „Little Boys“ haben ein rechnerisches Volumen von 2,142*10^30 m^3 oder (da steckt jetzt der Faktor 10^-9 drin) 2,142*10^21 km^3 (Kubikkilometer!). 

So, und jetzt vergleichen wir … sagen wir mal, mit der Erde!

Die Erde stellen wir uns – wieder der Einfachheit halber – als ideale Kugel mit dem Durchmesser 12.700 km vor. Diese hat ein Volumen von

Volumen(Kugel) = 4/3 * pi * radius^3

Volumen(Erde) = 4/3 * pi * (6350 km)^3 = 1,07*10^12 km^3

Mehr als gewaltig!

Setzen wir nun beide Volumina ins Verhältnis, dann ergibt sich folgendes:

Volumen(Typ Ia-Supernova-Little-Boys) = 2.001.869.159 * Volumen(Erde)

oder anders formuliert:

Eine Typ Ia-Supernova hat so viel Sprengkraft,

wie 2 Milliarden erdgroße Hiroshima Bomben !!!

(genauso leicht auszurechnen:

Volumen(Typ Ia-Supernova-Little-Boys) = 1.519 * Volumen(Sonne)

oder: Eine Typ Ia-Supernova hat so viel Sprengkraft, wie 1.519 sonnengroße Hiroshima Bomben!)

Jetzt versteht man vielleicht besser, warum ich in meinem Supernova Artikel geschrieben habe:

Es gibt im gesamten Universum nichts, aber auch gar nichts,

das eine größere Energiefreisetzung aufweist, als eine Typ Ia-Supernova!

Bildquellen:

1) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/Atombombe_Little_Boy_2.jpg/539px-Atombombe_Little_Boy_2.jpg

2) http://www.sterne-und-weltraum.de/fm/912/thumbnails/supernova.jpg.379490.jpg

3) Google Earth

4) http://img0.mxstatic.com/wallpapers/d76fbd639fce7b660a4d4cc17371f783_large.jpeg

Typ Ia-Supernova in M82

Die Supernova SN2014J in der Zigarrengalaxie M82 (in der Nähe des Großen Wagens) wurde erstmals am Abend des 21. Januar an der Sternwarte des University College London vom Lehrerkollegen Steve Fossey und den Teilnehmern eines Astronomieseminars – Ben Cooke, Tom Wright, Matthew Wilde und Guy Pollack – als unbekannte Lichtquelle in der ansonsten vertrauten Galaxie beobachtet.

Ihre maximale Helligkeit soll die Supernova Anfang Februar erreichen und dann auch mit kleineren Amateurteleskopen zu sehen sein (laut apod.nasa.gov).

Supernovae vom Typ Ia

Spektren lassen darauf schließen, daß SN2014J vom Typ Ia ist – die Explosion eines weißen Zwergs, der Material von einem Begleitstern akkretiert (aufsammeln von Materie versursacht durch Gravitation) hat.

Diese Akkretion endet – akutellen wissenschaftlichen Erkenntnissen zu Folge – aprupt, sobald der weiße Zwerg eine Masse von 1,44 Sonnemassen (sog. Chandrasekhar-Grenzmasse) erreicht hat. Dann wird der weiße Zwerg instabil und zündet in seinem Inneren einen Kohelstofffusionsprozess, der dazu führt, daß der innere Druck in dem weißen Zwerg schlagartig zunimmt. Auf Grund seiner Zusammensetzung (sogenanntes „entartetes Elektronengas“) kann sich der Stern aber nicht weiter ausdehnen und nicht abkühlen (für genauere Informationen empfehle ich an dieser Stelle das hervorragende weil verständlich geschriebene Buch „Sterne“ von Harald Lesch und Jörn Müller vom Goldmann-Verlag). Dieser Fusionsprozess frisst sich immer weiter durch den weiße Zwerg, bis explosionsartig weitere Fusionsprozesse zünden: zuerst das Sauerstoffbrennen, dann Neon- und letztlich das Siliziumbrennen.

Nichts bleibt übrig …

Die dadurch frei werdende Energiemenge ist so gewaltig, daß der weiße Zwerg schließlich in einer Supernova regelrecht zerrissen wird – da bleibt nichts übrig!

Die frei werdende Energiemenge bewegt sich im Bereich von etwa 10^44 Joule (das wären dann so ungefähr 1,7*10^30 Hiroshima Atombomben) und die entstehende Helligkeit wächst bis auf 20 Magnituden an. Es gibt im gesamten Universum nichts, aber auch gar nichts, das eine größere Energiefreisetzung aufweist, als eine Typ Ia-Supernova!

Die beobachtete Supernova in M82 ist etwa 12 Millionen Lichtjahre entfernt – allein schon die Tatsache, daß ein kosmisches Ereignis über diese Entfernung „zu sehen“ ist, sollte die Dimension des Ereignisses deutlich machen.

Übrigens nicht nur 12 Millionen Lichtjahre entfernt, sondern auch vor 12 Millionen Jahren, denn so lange war das Licht dieses „Knalls“ bis zu uns unterwegs.

Supernova in Erdnähe, und dann?

Wir Erdenbewohner sollten froh sein, daß diese Supernova so weit weg geschah, denn geschähe dies in unserer Nähe – wobei der Begriff „Nähe“ immer noch Entfernungen von 150 Lichtjahren meint – dann könnten wir ein solches Ereignis getrost als globalen Killer bezeichnen.

Laut Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova) könnten die entstehenden Gammastrahlen unsere Ozonschicht und damit auch recht kurzfristig alles Oberflächenleben auf unserem Planeten vernichten – „sayonara„, das war’s dann!

Erst bei Supernovae, die weiter als 3000 Lichtjahre entfernt sind, können wir uns einigermaßen sicher fühlen.

Damit aber bei den interessierten Lesern zumindest ein gewisses Unwohlsein bleibt :-):

Als erdnächster bekannter Kandidat für eine künftige Supernova dieses Typs gilt IK Pegasi in etwa 150 Lichtjahren Entfernung.

Bild- und Informationsquellen:

1. M82:  http://apod.nasa.gov/apod/ap140124.html (die Ausschnittsvergrößerung ebenfalls)

2. Typ Ia-Supernova: http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova#Thermonukleare_Supernovae_vom_Typ_Ia

3. http://www.starobserver.org/ap140124.html (deutsche Übersetzung der englischen APOD-Seite)

4. Lesch/Müller: „Sterne – Wie das Licht in die Welt kommt“, Goldmann-Verlag

Kinder stellen einem oft so eine Frage wie z.B:  „Warum ist der Himmel  blau “ , bei einem klaren und sonnigen Tag  ? Da steht man ganz schön ratlos da und versucht mit stotternden Sätzen das allerbeste daraus zu machen und zu erklären.  Aus dem folgenden Beitrag kann der ein oder andere vielleicht ein paar Brocken herausangeln um dieses Phänomen zu beschreiben…..

Bei wolkenlosem Himmel erscheint der Taghimmel in blauer Farbe. Warum gerade blau und nicht gelb, grün, rot oder gar schwarz? Einen sehr dunklen Taghimmel, an dem wir sogar neben der Sonne die Sterne beobachten können, hätten wir zu erwarten, wenn die Erde keine Atmosphäre hätte. Bei einer totalen Sonnenfinsternis kann man für kurze Zeit die Planeten und auch die Sterne sehen. Vom Mond aus können wir dieses Schauspiel erleben.

Die Atmosphäre machts möglich

Das wir also tagsüber einen hellen Himmel haben und keine Sterne sehen , liegt an unserer Atmosphäre. An den Molekülen der Lufthülle und an den schwebenden Staubteilchen und Wassertröpfchen werden die Sonnenstrahlen nach allen Richtungen hin zerstreut. Dabei passiert nun etwas Merkwürdiges: Das Sonnenlicht setzt sich ja aus verschiedenen Wellenlängen  oder Farben zusammen , man nennt es auch Spektrum.  Nur wenn unsere Netzhaut von allen Farben des Spektrums gleichzeitig getroffen wird, erhalten wir den Eindruck „weiß“.

Ein tiefblauer Himmel in schöner Abendstimmung bei untergegangener Sonne  . Bei genauem Hinsehen wird die zarte Mondsichel und ein paar Planeten , die sich in westlicher Richtung scheinbar begegnen, zu einem Augenschmaus.

Die Lichtstreuung an Molekülen erfasst aber vorzugsweise die kurzwelligen blauen Strahlen. Das blaue Sonnenlicht wird also viel stärker über das Himmelsgewölbe gestreut als das rote, gelbe oder grüne Licht. So erklärt sich die blaue Himmelsfarbe. Sie ist umso intensiver, je weniger Wassertröpfchen und Staubteilchen die Luft enthält. In südlichen Länder oder im Hochgebirge erscheint der Himmel daher in einem viel reineren Blau als bei uns. Wenn viele Wassertröpfchen in der Luft sind, wirkt der Himmel mehr weißlich oder grau.

Da durch die Streuung dem Sonnenlicht der blaue Strahlenanteil stark entzogen ist, erscheint uns die Sonne etwas gelblich  oder gar rötlich . Besonders auffallend ist das bei einem tiefen Stand der Sonne über dem Horizont, wenn die Strahlen einen langen Weg durch die Erdatmosphäre zurücklegen müssen. Die Streuung ist dann so strark, dass  uns praktisch nur noch der langwellige Teil der Sonnenstrahlung erreicht. Die Sonne erscheint rot. Die rötliche Verfärbung der Sonne beim Auf  -und Untergang hat also diesselbe Ursache wie das blaue Himmelslicht.

In einer Zeit als unsere Erde noch relativ jung war, hätte ein Beobachter einen orangefarbenen Himmel an einem klaren Tag wahrgenommen. Das lag daran, dass sehr viel Methangas in der Uratmosphäre vorhanden war. Schönes Gedankenexperiment — aber leider hochgiftig…….

Das ganze Team der Rieser Sternfreunde

wünscht allen ein frohes und besinnliches Weihnachtsfest und ein gesundes und glückliches neues Jahr und jede Menge klarer Nächte!

Mit 2013 ringt sich das Jahr der Kometen dem Ende zu. Dieses Jahr gab es soviele Kometen zu sehen , wie sonst nur in mehreren Jahren zusammengenommen. Da f ällt es auch nicht ins Gewicht, dass ISON sich eher enttäuschend entwickelte  und letztlich der Sonne zum Opfer gefallen ist. Eine diffuse Staubwolke blieb übrig.

So ist der Komet Lovejoy aus dem „Schatten“ von ISON  getreten und wird sich am 22. Dezember seinem sonnennächsten Punkt nähern. Im Gegensatz zu ISON soll  (C/2013R1) ,wie man Lovejoy auch noch benennen kann ,allerdings genügend Abstand wahren um diese Begegnung zu überleben.

Dann gibts zum Ende des Jahres vielleicht doch noch ein optisches  Spektakel am Nachthimmel.

Komet Lovejoy ( C/2013R1 )  am 9.12.2013      Foto: NASA

Der  als  „Jahrhundertkomet“  bis vor ein paar Wochen gefeierte Komet ISON hat die Sonnenpassage am 28. November nicht überstanden. Nun gab es ja schöne Aufnahmen von größeren Teleskopen vor dieser Annäherung, aber ich denke Komet Hale- Bopp aus dem Jahre 1997 ist immer noch der Favorit, der uns in Erinnerung geblieben ist. Das war mit bloßem Auge ein riesen Erlebnis und das für ettliche Wochen. Die folgende Aufnahme des Satelliten-Observatoriums  „Soho“ zeigt, das auf   „ein Uhr“  rechts oben nur noch eine diffuse Nebelwolke vorhanden ist.

Foto: NASA

Wir sind alle sehr gespannt wie sich der angebliche Jahrhundertkomet entwickelt. Astronomen gehen gegen Ende dieses Monats von  einer Helligkeit der Magnitude von -8 m aus. Bei uns ist das Wetter momentan zu schlecht, als dass unsere Astrofotografen eine längere Beobachtungs -bzw. Fotoperiode machen könnten. Bei den Forschern sorgt dieser Komet derzeit für Verwirrung, da zum Zeitraum seiner Entdeckung er anscheinend in einem Ausbruch seiner Oberfläche war. Danach ist die Helligkeit weniger gestiegen als es vorhergesagt wurde. Als er in die Nähe des Mars kam, startete die Wasserbildung , was zu einem  erwarteten Helligkeitsschub geführt hat. Danach hat sich die Entwicklung des Schweifes wieder verlangsamt. Diverse Quellen , denen ich nachgegangen bin sagen, dass die Gasproduktion gleich bleibt, anstatt weiter anzusteigen. Teleskope ab einem Spiegeldurchmesser von einem halben Meter zeigen zwei Jets, dass wiederum zeigt, dass es aktive Regionen auf der Oberfläche gibt.
ISON ist für jede Überraschung zu haben. Sicher ist es aber mit aller Wahrscheinlichkeit , dass der Kern noch nicht zerbrochen ist oder erlischt. In 2-3 Wochen werden wir wir mehr sehen. Da kommt die entscheidene Phase in seinem Kometendasein. Ison hat eine extreme Annäherung an die Sonne. Er fängt bei etwa 2000 Grad an sehr zu schwitzen. Forscher  sowie  Hobby-Astronomen versuchen ISON mit früheren Kometen wie Hale -Bopp oder Hyakutake zu vergleichen…….. Warten wir´s mal ab.  Und wenn´s von uns brauchbares Fotomaterial gibt, dann kommt´s sofort auf unsere Webseite.

Diese Aufnahme zeigt ISON im Oktober 2013 mit einem größeren Teleskop vom Mt. Lemmon Observatorium in Arizona

Foto:  Mount Lemmon Sky Center

ISON am Morgen des 14.November. Die  Aufnahme entstand in Süd-Kenia. Rechts das  Negativ herausvergrößert.

Quelle: APOD NASA

Fotograf : Tafreshi

Oft wurde und werde ich bei Sternwartenführungen oder anderen astronomischen Veranstaltungen gefragt , warum der Mond nicht auf die Erde fällt. Diesen Artikel habe ich vor ein paar Wochen in den Rieser Nachrichten veröffentlicht und nun soll er auch auf unsere Webseite um dies so einfach wie möglich zu erklären….

Jede Menge alter Satelliten , die unsere Erde in nicht allzu großer Entfernung umkreisen, sind ein Problem! Irgendwann werden sie abstürzen bzw. in der Atmosphäre verglühen. Als Beispiel geschah im Herbst 2011  Folgendes:

Nach 21 Jahren verglühte der Forschungssatellit  „Rosat“ (Röntgensatellit) in unserer Lufthülle und seine tonnenschwere Reste krachten in den Golf von Bengalen.

Wie alle Gegenstände folgte Rosat dem Gesetz der Schwerkraft. Unser Planet mit seiner großen Masse zieht alles an, was ebenfalls eine Masse besitzt. Das hat bereits Sir Isaac Newton im Jahre 1666 erkannt. Wieso fällt aber ein Fußball , der Schlüsselbund oder unser Kugelschreiber und mancher alte Weltraumschrott unweigerlich auf die Erde– der Mond aber nicht?  Auch auf ihn wirkt ja schließlich die Gravitation der Erde. Und doch umkreist der Trabant bereits seit rund 4,4 Milliarden Jahren unseren Planeten . Das Geheimnis liegt in der Bewegung des Mondes. Stünde er still und starr da oder wäre langsamer, würde es schwer rumpeln auf der Erde. Tatsächlich aber saust er mit einer Geschwindigkeit von etwa 3600 km/h um unseren Planeten. Könnte man die Schwerkraft ausknipsen, so würde der Mond geradlinig weiterfliegen, wie die Metallkugel eines Hammerwerfers nach dem  Loslassen. Denn das ist eine Eigenheit , die jeder bewegte Körper besitzt. Wirkt keine Kraft auf ihn, ändern sich weder seine Geschwindigkeit noch seine Bewegungsrichtung.

Diese beeindruckende Aufnahme machte die Besatzung der internationalen

Raumstation ISS . Der Erdmond über dem Horizont unseres blauen Planeten.

Man könnte glauben, er fällt in einen Ozean aus Wolken. Dieser natürliche Trabant

beeinflusst die globalen Abläufe sehr trotz seiner Entfernung von etwa 400 000 Kilometern.

FOTO: NASA

Senkrecht zur Bahn des Mondes wirkt jedoch die Schwerkraft der Erde, die den Trabanten mit Macht in Richtung Erdmittelpunkt drängt. So zwingt sie ihn auf seine fast kreisförmige Umlaufbahn, als hinge er an einem Seil. Man könnte durchaus sagen, dass der Mond zur Erde fällt -rund 1,4 Millimeter  pro Sekunde. Doch weil er sich in der gleichen Zeit auch einen Kilometer geradeaus bewegt, ergibt sich insgesamt eine Kreisbahn und sein Abstand zur Erde bleibt gleich. Er stürzt quasi permanent um die Erde herum. Bei einer Achterbahn herrscht das gleiche Prinzip: Weil die Wagen am höchsten Punkt des Loopings sehr schnell sind und es bleiben, fallen sie nicht runter. Satelliten im Erdorbit sind normalerweise schnell genug, um nicht abzustürzen. Allerdings kreisen viele nur einige hundert Kilometer über der Oberfläche und dort gibt es noch Reste der Atmosphäre . Die Reibung dieser Luftteilchen bremst die Satelliten allmählich ab. Dadurch sinken sie immer tiefer, bis sie schließlich herunterfallen . Die höher fliegenden Körper können dagegen beliebig lange weiterfliegen.

Das unser natürlicher Trabant bei seiner Bewegung um die Erde dem gleichen Gesetz gehorcht wie ein Apfel , der vom Baum fällt, war eine geniale Idee Newtons. Sein Gravitationsgesetz ist bis heute eines der Fundamente der Physik. Doch warum sich Masse überhaupt anzieht-die Ursache der Schwerkraft also- ist bis heute ungeklärt.

Was ich noch erwähnen möchte ist, dass der Mond sich jedes Jahr um etwa 4 cm von der Erde entfernt. Man schießt Laserstrahlen auf die von den   Apollomissionen aufgestellten Reflektoren und bekommt exakte Entfernungsergebnisse von Erde-Mond. Dies ist aber ein seperates Thema, dass an dieser Stelle mal behandelt werden sollte. Eines steht jedenfalls fest, je weiter der Mond entschwindet um so langsamer wird die Erdrotation , sprich die Tage werden länger !Das wird uns aber alle nicht mehr spürbar belasten denn bis dahin vergehen noch einige Millionen Jahre……….

Und hier noch ein paar Erinnerungsfotos einer wirklich tollen Veranstaltung.

Bis zur nächsten „Langen Nacht des Rieskratermuseums“………. 🙂

Eine Nachlese.

Das Rieskratermuseum hat in Kooperation mit den „Freunden des Rieskratermuseums“ und den „Rieser Sternfreunden“ auch in diesem Jahr wieder eine „Lange Nacht“ durchgeführt. Allerdings stand der Abend unter dem Motto der Astronomie, nicht der Astrologie, wie fälschlich in den „Rieser Nachrichten“ berichtet, so dass leider keine Horoskope erstellt werden konnten.

Nichtsdestotrotz erfreuten sich die Zuschauer an den unterschiedlichsten Vorträgen.

Der erste Open-Air Vortrag lief dann als Kooperation zwischen Prof. Dr. Harald Hiesinger als Vortragender in Nördlingen und Martin Elsässer in der Sternwarte München, der die passenden Mondbilder dazu lieferte. Als ob sie schon wochenlang geübt hätten, arbeiteten die beiden Hand in Hand zusammen. Martin Elsässer fuhr mit seinem Teleskop immer genau auf die Stellen, die Prof. Hiesinger in seinem Vortrag gerade hervorhob.

Der zweite Vortrag auf dem Freigelände wurde dann von Martin Elsässer alleine durchgeführt. Voller Enthusiasmus berichtete er über planetraische Nebel und ferne Galaxien, die mit bloßem Auge in Normalfall nicht zu erkennen sind.

Besonders viel Mühe gab sich auch Hannes Marcinkowski, der vor allem mit seinem Vortrag „War die Mensch wirklich auf dem Mond“ die Besucher anzog. Basierend auf Bildern des Lunar Reconnaissance Orbiter,  dessen Kamerasystem übrigens entscheidend von Prof. Hiesinger mitentwickelt wurde, konnte er Bilder der auf dem Mond verbliebenen Landegestelle der Mondfähren und sogar die Fahrspuren der Mondfahrzeuge auf die Leinwand werfen. Hartnäckige Zweifler mögen hier zwar einwenden, dass auch der LRO von der NASA ins All geschossen wurde, durch die internationale Zusammenarbeit am Projekt, kann man diese Zweifel aber guten Gewissens ausschließen.

Auch sein zweites Thema, die Erstellung eines Mondpanoramas aus den Bildern einer „normalen“ Webcam in Verbindung mit einem Teleskop, überzeugte vor allem durch das beeindruckende Endergebnis!

Ein wie immer eifriger Unterstützer der Veranstaltungen des Rieskratermuseums, Dr. Karl Wimmer, führte eindrucksvoll durch die Sonderausstellung des Museums zum Cheljabinsk-Meteoritenfall. Ganz aktuell wieder in den Medien, da ein großes Trümmerstück mit mehr als einer 1/2 Tonne Gewicht kürzlich geborgen wurde, konnte er viele Detailinformationen nachliefern. Dr. Wimmer hat sich vor allem dadurch einen Namen gemacht, indem er aus Bildern des Neuschwansteinmeteoritenfalls die Flugbahnen der Trümmer berechnet hat, und auf dieser Basis auch eines der Stücke gefunden hat, das jetzt im Museum ausgestellt wird.

Last, but not least, lieferte Günther Holzhey mit seiner Laterna Magica historische Betrachtungen zum Thema Mond.

Final nicht zu vergessen sind die Rieser Sternfreunde, die mit ihren Teleskopen Blicke auf den Mond, aber auch auf andere astronimische Objekte ermöglichten.

Wir möchten an dieser Stelle noch ein paar Hintergrundinformationen zur Veranstaltung liefern: Knapp 600 zahlende Besucher mit Kindern und sonstigen Beteiligten ergaben einen Gesamtstand von ca. 700 Teilnehmern.

Für die Live Video-Übertragung stand im Rieskratermuseum keine passende Internetverbindung zur Verfügung, Deshalb wurde über eine WLAN Bridge eine Verbindung zum nahgelegenen Zerin geschaltet, die dann für die Bild und Tonübetragung zur Sternwarte München genutzt wurde.

Für die Bilderzeugung in München wurde ein S/W Kamersystem genutzt, das mit einer von Martin Elsässer selbst entwickelten Software zusammenarbeitet, die automatisch Einzelbilder „aufaddiert“, so dass die Kamera als effektiver Photonensammler dient.

Vielen Dank auch an die hier namentlich nicht erwähnten Helfer, die wir hier aber mit einem Gruppenbild verewigen möchten!