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Trailer - Vorstellung des Podcasts "Astronomie am Kepler"

Willkommen zu Astronomie am Kepler, dem Podcast des Mehrschulenkurses Astronomie am Keplergymnasium Graz, bei dem man in unseren Astronomieunterricht hineinhören kann! Dabei erzählen, diskutieren und plaudern wir über Astronomie und Raumfahrt, behandeln manchmal grundsätzliche, manchmal spezielle und manchmal auch aktuelle Themen.

Wir beantworten auch gerne Fragen der Hörerinnen und Hörer, besonders gerne die von Kindern und Jugendlichen (aber auch Erwachsene dürfen gerne was fragen!).

Besonders wichtig ist uns, dass alles gut für jung und alt verständlich ist und trotzdem richtig, ohne falsche Verkürzungen. Wir sind als wisspod-podcast geprüft und anerkannt und werden von der Universität Graz wissenschaftlich betreut. Ad astra und clear skies!

Man findet uns überall, wo man Podcasts hören kann! Mit einem Klick ins Bild kommt man jeweils zu unseren "Raumstationen":



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AK023 (11.11.2024): Die Atmosphären von Exoplaneten Teil 1

In dieser Folge stellen wir wieder einmal eine Astronomie-Abschlussarbeit aus dem BRG Kepler ins Zentrum: Kristof Szilas hat über die Atmosphären von Exoplaneten geschrieben. Der erste Exoplanet Dimidium (Pegasi 51b) wurde ja erst 1995 entdeckt; und so geht es zuerst einmal ausführlich um die Methoden der Exoplanetensuche. Danach gehen wir genauer darauf ein, wie sich eine Planetenatmosphäre überhaupt bildet und wie und wodurch sie sich verändert; dabei werfen wir insbesondere auch einen Blick auf die Entwicklung der Erdatmosphäre.

Eine tolle (kostenlose) Planetensystem-Bau-Spielwiese ist die Simulation „Mein Sonnensystem“ auf PhET. Wem das gefällt, für den ist vielleicht auch die (allerdings zu kaufende) großartige Universe Sandbox etwas.

AK022 (28.10.2024): Nova, Kilonova, Supernova: wenns im Universum kracht

In dieser Folge geht es um Sternexplosionen – die natürlich nicht wirklich krachen, denn im leeren Weltraum kann man nichts hören, wie wir später klären. Zuerst geht es aber in den Space News ausführlich um die kürzlich gestarteten Raummissionen Hera und Europa Clipper. Danach hanteln wir uns durch die Sternexplosionen – Flareausbrüche, Novae, Kilonovae, Supernovae, Hypernovae und GRBs.

Junge Rote Zwergsterne können extreme Protuberanzen erzeugen, viel stärker als die, die wir in der Aufnahmekursstunde in der Schulsternwarte aufgenommen hatten. Das kann einen solchen Flarestern mehr als 100x so hell machen wie sonst.

Ein anderer Ausbruch an der Oberfläche eines Sterns, diesmal allerdings eines weißen Zwergsterns, ist eine Nova. Zum Zeitpunkt der Aufnahme warten wir immer noch vergeblich auf den Ausbruch von T Coronae Borealis, von dem schon in AK013 die Rede war.

Helligkeiten misst man in der Astronomie mit Magnituden, einem etwas eigenartigen System, das wir hier nochmal erklären (wie früher schon in AK011 und AK013), bevor wir uns an die Erklärung der Nova machen.

Eine Kilonova ist tatsächlich etwa 1000x so hell wie eine Nova und entsteht völlig anders, nämlich durch eine Neutronensternkollision, und eine

Supernova ist nochmals um das zehn- bis tausendfache heller (je nach der Art der Supernova, ob eine Kernkllapssupernova Typ Ib oder Typ II oder eine thermonukleare Supernova Typ Ia, bei der ein Weißer Zwergstern zur Gänze explodiert).

Das hellste überhaupt ist aber ein GRB, ein Gammastrahlenausbruch (Gamma Ray Burst), halt nur, wenn der sehr enge Strahlenkegel des GRB genau die Erde trifft.

AK021 (14.10.2024): Das 40. ITT – Sternennächte auf der Emberger Alm

Unser Astronomiekurs vom BRG Kepler war auch heuer wieder am Internationalen Teleskop Treffen (ITT) auf der 1800m hohen Emberger Alm in Kärnten (schöne Eindrücke vergangener Treffen findet man hier). Das 40. Jubiläum des Treffens und unser 10jähriges Jubiläum, denn 2014 waren wir zum ersten Mal mit dabei – damals noch frierend in Zelten, mittlerweile längst gemütlich in der urigen Dünhofenhütte. Statt strahlendem Herbstwetter erwartete uns allerdings eine Reise in den Winter mit über 30cm Schnee und beständiger Wolkendecke. Dafür nutzten wir die Gelegenheit, die tollen Vorträge zu besuchen und die anwesenden Amateurastronomen zu interviewen! Und am letzten Tag, also Sonntag ab ca. 4 Uhr früh, erlebten die Standfestesten unter uns etwa zwei Stunden wundervollen Sternenhimmel. Impressionen unserer Exkursion gibt’s hier auf unserem flickr-Account!

2:27 Der Sänger, Astrophysiker, Astrohändler und Himmelsfotograf Lajos Szantho und TWAN

6:58 Interview mit Lajos Szantho

16:30 Erinnerungen an die Anfänge auf der Emberger Alm vor fast 30 Jahren

18:50 Marcel und Jannis interviewen Pedro aus Portugal

21:50.5 Levi und Vincent interviewenden Autor Ronald Stoyan

23:34 Levi und Vincent interviewen Markus Holinka aus Wien

24:56 Interview von Lukas mit Korbinian

26:47 Felix und Noah interviewen „Mr. M1“ Detlef Hartmann aus Berlin

32:48 Caroline und Christina interviewen Frank Bindel aus dem Westerwald

36:12 Elisa und Alisah interviewten Tommy Navratil von Lacerta Austria und erzählen davon – und wurden von der Wissenschaftsredaktion des ORF konterinterviewt (bei Veröffentlichung des Podcasts gabs allerdings noch keine Veröffentlichung des Interviews).

Bilder von unserem Besuch am 40. ITT findet ihr auf unserem flickr-Account.

Den Schnitt hat diesmal fast zur Gänze unser Astrokursteilnehmer Korbinian erstellt – vielen Dank!

AK020 (30.9.2024): Wer hat die schwarzen Löcher erfunden?

In dieser Folge geht es um die Ideengeschichte zum Thema Schwarze Löcher. Dazu passend gibt’s auch Space News: ein supermassereiches Schwarzes Loch einer fernen Galaxie schleuderte vor 7,5 Milliarden Jahre große Mengen an Materie und Energie über 10 Millionen Lichtjahre weit hinaus ins All, was Effekte auf die Entwicklung des kosmischen Netzes gehabt haben könnte, so ein Team um Dr. Martijn Simon Soen Liong Oei vom CalTech und Dr. Gabriela Calistro Rivera vom DLR in einem Paper in Nature, zu dem es diese Presseaussendung des DLR gibt.

Die Ideen zur Existenz dunkler Sterne geht zurück bis zur Lichtteilchentheorie von 1704 von Isaac Newton, der annahm, dass Lichtteilchen durch die Schwerkraft abgelenkt werden müssten. Der vielseitige Geologe John Michel (der u.a. die Cavendishwaage erfunden hat, als ersterErdbebenwellen korrekt beschrieben hat und korrekt ein Doppelsternsystem als Ursache der Helligkeitsänderung von Algol vorgeschlagen hat) hat diesen Ansatz weitergedacht und die Existenz dunkler Sterne vermutet, von denen Licht nicht entweichen kann. Pierre Simon de Laplace, der Philosoph und Begründer der Himmelsmechanik, der auch die Nebularhypothese der Entstehung des Sonnensystems gefunden hatte, hatte unabhängig davon die gleichen Ideen. Mit dem Siegeszug der Lichtwellentheorie gerieten diese Ideen in den Hintergrund, bis Einstein mit der Relativitätstheorie eine völlig neue Beschreibung der Gravitation ermöglichte. Karl Schwarzschild fand (an der Kriegsfront des 1. Weltkriegs) als erster eine Lösung zu dieser Theorie - und zwar die Lösung eines so dichten Objektes, dass das Licht nicht daraus entkommen könnte: die moderne Theorie der Schwarzen Löcher war geboren. Eine gute Hinführung zu dieser schwierigen Materie bietet die Abschlussarbeit unseres Absolventen Armin Pfeiffer.

Geniale theoretische Astronomen wie Roger Penrose konnten die reale Möglichkeit der schwarzen Löcher untermauern, und 1972 mit der Entdeckung des Röntgendoppelsterns Cygnus X1 wurde die Wahrscheinlichkeit der Existenz schwarzer Löcher untermauert. Die Wette zwischen den Astromathematikern Steven Hawking und Kip Thorne, ob Schwarze Löcher nun real existieren, wurde 2002 weitgehend durch Reinhard Genzel entschieden, der über die Sternbewegungen im Zentrum unserer Galaxie das supermassereiche schwarze Loch nachweisen konnte – und endgültig am 10. 4.2019 durch das erste Bild eines schwarzen Lochs mit dem Event Horizon Telescope.

Susanne fragt uns, ob Schwarze Löcher auch „überfüllt“ werden können, und Mattis klärt in seiner Antwort gleich grundlegende Fehlvorstellungen im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern auf. Wenn schon was aus schwarzen Löchern verschwindet, dann Masse, die sich bei einer Black-Hole-Kollision in Gravitationswellen umwandelt. Fabian will wissen, was passiert, wenn man in ein schwarzes Loch fällt, und wie das für einen Beobachter aussehen würde, und Lilli macht sich Gedanken über halb „eingesaugte“ Objekte. David E. versucht eine umfassende Antwort mit Hinweis auf ein cooles Video der NASA zum Fall in ein schwarzes Loch.

AK019 (16.9.2024): Die Suche nach Leben in unserem Sonnensystem

In der ersten Folge des neuen Schuljahres präsentiert unser Absolvent Pierre Wustinger-Seefelder seine VWA zu Leben im Sonnensystem – und welche Formen es annehmen könnte, mit Fokus auf die beiden Monde Europa (Jupiter) und Titan (Saturn).

Pierre erzählt zuerst, warum er genau die beiden Monde Europa und Titan für seine Arbeit zur Lebenssuche im Sonnensystem ausgewählt hat. Wir sprechen kurz über den Zwergplaneten Ceres. Und dann stellt David die Frage, ob wir nicht schon Leben von der Erde im Sonnensystem verteilt haben. Könnte schon sein, so robust wie z. B. Bärtierchen sind. Aber uns interessiert jetzt mehr echtes extraterrestrisches Leben, und warum gerade der Mond Europa mit seinem Unterwasserozean, seinen Tiefseequellen und seinen Wechselwirkungen mit seinem Mutterplaneten Jupiter da so interessant ist. Gerade darum sind ja bereits bzw. bald mit JUICE und Europa Clipper zwei Sondermissionen zu ihm unterwegs. Der „Höllenmond“ Io, auf dem es selbst schwerlich Leben geben kann, spielt da eine interessante Rolle.

Wie ausserirdisches Leben überhaupt aussehen könnte oder müsste, hängt wohl sehr von der Umgebung ab, in der es entsteht, wie wir feststellen.

Sucht man nach Leben, weil man weiß, dass es das eigentlich geben müsste, fragt Mahadi. Aber so weit sind wir noch nicht, wir kennen bis jetzt eben nur das Leben auf der Erde und noch kein zweites Beispiel, darum wissen wir überhaupt noch nicht, ob Leben häufig oder extrem selten im Universum vorkommt.

Nach einem Blick auf die kommende NASA-Mission Dragonfly zum Titan überlegen wir noch, auf welchen Elementen Leben aufgebaut sein könnte.

AK018 (2.9.2024): KTT Insights: Der Tanz der Planeten

In unserer vierten Sommerfolge blicken wir zurück auf den Vortrag zu Resonanzen in Planetensystemen von Dr. Szilárd Csizmadia vom DLR Berlin, den er Anfang Mai auf dem 5. KTT gehalten hat. Davor geht’s in den Space News um die private Weltraummission Polaris Dawn und um die Entdeckung, dass vor 3 Millionen Jahren ein Zusammenstoß des Sonnensystems mit einer kalten Gaswolke eine Eiszeit auf der Erde mitverursacht haben könnte. Und im Fragenteil beantworten wir Fragen zum Universum als Ganzem.

Der Milliardär Jared Isaakman, wie Elon Musk durch einen Internet-Bezahldienst zu Reichtum gekommen, ist wie dieser ein echter Weltraum-Enthusiast. Und mit diesem gemeinsam finanziert er die Mission Polaris Dawn, die Ende August mit einer vierköpfigen Crew einen fünftägigen Flug um die Erde samt Weltraumspaziergang in dafür neu entwickelten Raumanzügen von SpaceX absolvieren sollte. Der geplante Start am 28.9.2024 wurde verschoben, und so wussten wir zum Aufnahmezeitpunkt noch nicht, wie es ausgegangen ist.

Stattdessen berichten wir in den Space News von der Entdeckung, dass vor 3 Millionen Jahren das Sonnensystem mit einer kalten Gaswolke zusammengestoßen sein könnte, was möglicherweise eine Eiszeit auf der Erde ausgelöst hat. Professorin Merav Opher von einem Havard-Institut und der Boston University hat dazu in Nature Astronomy ein Forschungspaper veröffentlicht.

In der Hauptsache geht es aber um den Vortrag von Szilárd Csizmadia und den Tanz der Planeten – die Bahnresonanzen in Planetensystemen. Die gibt es in unserem eigenen Planetensystem, aber auch in besonderer Weise z. B. im System Kepler 90 und in dem im letzten Jahr neu entdeckten multiresonanten System um den Stern HD110067. Zum Start wird auch die Geschichte der Erforschung der Planetenbahnen beleuchtet, die kuriose Titius-Bode-Reihe und die Himmelspolizey vorgestellt, und gegen Ende kann man sich anhören, wie das System HD110067 klingt.

Im Frageteil beantworten wir Fragen, die wir von Aron, Niklas, Timea, Alexander, Andreas und Antonia zur Kosmologie bekommen haben, also zum Thema des Universums als Ganzem. Zum Schicksal des Universums hat unsere Absolventin Rilinda Bytyqi eine lesenswerte VWA mit dem Titel „Das Ende von allem“ verfasst.

AK017 (19.8.2024): WaF - wir antworten auf Fragen

Unsere 3. Sommerfolge startet mit kühlem Nass - allerdings etwas unzugänglich, denn es verbirgt sich tief im Marsboden, wie wir in den Space News erzählen. Und heute beantworten wir eure Fragen! Dabei gehts um den Sommersternhimmel, ob und wie man Planeten in Schubladen steckt, wo und wie uns Satelliten um die Ohren fliegen, es geht um Flüge durch Gasriesen, und wie kernig unser Mond ist.

Space News: In der mittleren Kruste des Mars gibts wahrscheinlich jede Menge Wasser, sagen Vashan Wright, Matthias Morzfeld und Michael Manga in diesem Forschungspaper. Auch Welt der Physik hat darüber berichtet.

Wir beantworten diesmal vor allem Fragen, darum sprechen Kathi und Alex heute mit mir über Sommersternbilder und wie man sie findet. Am Handy gibts da Apps wie z. B. Sky Safari, am PC zum Beispiel das Programm Stellarium und die Website In the Sky. Hier kann man sich auch eine drehbare Sternkarte auf den eigenen Wohnort konfigurieren und ausdrucken! Wir haben aber auch Fotos der Sommersternbilder:

Das Sommerdreieck in der späten Abenddämmerung

Das Sommerdreieck und die Sternbilder

Herkules

David hat eine Frage zu den Arten von Planeten, die von Mahadi ausführlich erklärt wird. Alexander beantwortet eine Frage zu den möglichen Satellitenbahnen; in dem Zusammenhang sprechen wir auch ein bisschen über die neue ESA-Mission EarthCare.

Ein Erstklässler des BRG Kepler möchte wissen, ob man durch den Jupiter durchfliegen könnte, womit sich Moritz beschäftigt hat.

Unsere Hörerin Rosalie, die uns schon einige Fragen gestellt hat, will wissen, ob der Mond auch einen Kern hat, und Jasmin und Mahadi haben sich das genauer angesehen.

AK016 (5.8.2024): KTT Insights: Sonne und Weltraumwetter 2. Teil

In der 2. Sommerfolge geht’s wieder um die Forschung zum Weltraumwetter und den tollen Vortrag von Manuela Stadlober-Temmer am 5. KTT. Zuvor gibt’s aber in den Space News Neuigkeiten zu Dunkler Materie, und danach beantworten wir drei Fragen, die wir zum Thema Sonne bekommen haben.

Schon länger weiß man, dass sich bei einer Galaxienkollision die dunkle Materie schneller bewegt als das Gas zwischen den Galaxien (das sogenannte Interclustermedium ICM, das dreimal so viel Masse hat als alle Sterne der Galaxien der Haufen zusammen), weil das Gas eben zusammenstößt - und die Dunkle Materie nicht, weil sie grundsätzlich nicht stoßen kann. Jetzt hat eine Doktorandin am CalTech mit ihrem Team durch Messungen in verschiedenen Wellenlängen die Geschwindigkeit der Dunklen Materie gemessen.

KTT-Insights: Das Weltraumwetter und die Sonne (Manuela Temmer)

Wir haben jetzt einige Beobachtungen des solaren Magnetfeldes an einzelnen Punkten im Sonnensystem. Was ist mit dem Rest? Modelle sind da sehr wichtig und „hot topic“, um die Beobachtungslücken zu füllen.

Sonnenwinde können mehrere Millionen km/h haben! In welche Richtung gehen die Ausbrüche, die man im Coronographen sieht? Zu uns, von uns weg, seitlich? Nicht so einfach festzustellen!

Die schnellsten CMEs erreichen die Erde in weniger als 24h.
Gute Beobachtungsdaten sind wichtig! Wenn man Betreiber von Stromnetzen, Satelliten usw. eine Weltraumwetterwarnung gibt, dass uns ein starker Sonnensturm treffen könnte, dann müssen diese Daten auch verlässlich sein.

Die meisten Magnetfeldlinien auf der Sonne sind geschlossen und gehen schleifenförmig zur Sonne zurück; über offene Magnetfeldlinien können aber Plasmateilchen in den interplanetaren Raum hinausgeschleudert werden. Besonders interessant sind auch koronale Löcher, die sich über eher inaktiven Gebieten bilden und die ein sehr schnelles Hinausströmen der Sonnenausbrüche erlauben.

Das Verstehen des Magnetfelds der Sonne (speziell die z-Komponente, also die in unsere Richtung) ist so etwas wie der heilige Gral der Sonnenwindforschung; verschiedene Orientierungen haben hier verschiedene Effekte auf das Erdmagnetfeld und damit auf die Erde.

Was gibts alles bei Sonnenausbrüchen?
• Erzeugt werden sie durch magnetische Kurzschlüsse auf der Sonne, die dadurch auftreten, dass der Äquator der Sonne schneller rotiert als die Polgebiete, wodurch die Magnetfelder durcheinander kommen
• die CMEs
• SEP (klingt sehr österreichisch, aber nicht Sepp aka Josef, sondern „Solar Energetic Particles“, entstehen ähnlich wie die Teilchen der Erdionosphäre, die Polarlichter erzeugen, bei Flares, und haben Geschwindigkeiten von bis zu einigen % der Lichtgeschwindigkeit (können die Erde in ½ h erreichen!). Tauchen als „Schneegestöber“ in den Aufnahmen auf.
• Flares
• Koronale Wellen
• kurzzeitige Verdunkelung der Corona

Kombinationen von Beobachtung und Modellen werden verwendet, um die magnetohydrodynamischen Prozesse zu verstehen.
→ wird für die Voraussagen verwendet.

Ähnlich einem Gewehrschuss gibt es einen Trigger, einen Treiber und eine Schockwelle: Schuss (magnetischer Kurzschluss), Patrone (CME), Schallwelle (magnetische Schockwelle, die sich mit einer speziellen Geschwindigkeit („magnetosonic speed“) ausbreitet, viel schneller als der CME selbst).

CMEs wechselwirken auch untereinander, was alles furchtbar kompliziert macht: schnelle Teilchenströme werden durch langsamere zusammengepresst, SIRs bilden sich (stream interface regions).

Wenn CIRs (induzierte Ströme im Erdkörper) und CMEs miteinander interagieren, können sogenannte Ringladungen in niederen Breiten um die Erde auftreten → weit südlich auftretende rote Polarlichter!
Es können sich auch infolge der SIRs magnetische Jets in der Erdmagnetosphäre bilden, die Richtung Erdboden gehen und dort wiederum Polarlichter usw. erzeugen können. Aktuelle interdisziplinäre Forschung zwischen Sonnenphysikern und Erd-Magnetosphärenforschern.

Die Effekte starker Sonnenstürme können eine beträchtliche Ausdehnung der Thermosphäre bewirken, die damit stärker in Satellitenbahnen hineinreicht und diese abbremsen kann.
Feb 2022: starlink event: 40 Starlink-Satelliten gingen verloren, Sonnensturm war mitverursachend.

ESA space safety program: https://swe.ssa.esa.int/ionospheric-weather: Registrieren und everyone can Daten über die Ionosphäre erhalten. Realtime!

Uni Graz/TU Graz: SODA (Satellite Orbit DecAy): prognostiziert den Höhenverlust von Satelliten in bestimmten Höhen aufgrund von Sonnenwinden.
Vorhersage: zwischen Bz min am L1 und dem max. Höhenverlust eines Satelliten liegen ca. 15-20h, die für die Berechnung des Höhenverlusts verwendet werden.

Wie weit sind wir in der Space Weather Vorhersage? Bei den Vorgängen an sich gut, beim Zeitpunkt um die 2 Tage daneben → noch kein Produkt, dass man der Industrie anbieten kann.
→ wir brauchen mehr Forschung, wieder einmal.

Wir sind gerade (2024) im Maximum des aktuellen Sonnenzyklus, doch gerade in der 2. Hälfte des Zyklus sind die stärksten Ausbrüche zu erwarten.

Sonnenforschung ist höchst aktuell! Und nicht zuletzt in Graz kann man sehr konkret in diese Richtung auch forschen (Uni, TU, Joanneum Research, IWF)

Nächste Folge:
Wir antworten auf eure Fragen – WaF: Sommersternhimmel, Satellitenbahnen, Mondkern und Flüge durch Gasplaneten!

AK015 (22.7.2024) KTT Insights: Das Weltraumwetter und die Sonne

Willkommen zu unserer ersten Sommerfolge bei Astronomie am Kepler! Sommerferientauglich geht es diesmal (und auch in der kommenden Folge 16) um die Sonne, genauer gesagt: um das Weltraumwetter, das vor allem aus den geladenen Teilchen besteht, die sie uns (respektive der Erde) um die Ohren haut. Außerdem beantworten wir auch zwei Hörerfragen zum Thema Sonne. Und in den Space News gibt’s ganz aktuelle Forschung zu schwarzen Löchern – aus Potsdam und Köln!

Maximilian Häberle, Doktorand am Max-Planck-Institut für Astronomie, hat anhand von über 500 Archivbildern des Weltraumteleskops Hubble die Geschwindigkeiten von 1,4 Millionen Sternen im Kugelsternhaufen Omega Centauri bestimmt – der ja vermutlich eher der Kern einer von der Milchstraße verspeisten Kleingalaxie ist. Er entdeckte dabei sieben Sterne mit hohen Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Bewegungsrichtungen in der zentralen Region. Diese lassen nur eine Erklärung zu: Der Sternhaufen Omega Centauri enthält in seinem Zentrum tatsächlich ein Schwarzes Loch mit mindestens 8200 Sonnenmassen. Das Forschungspaper dazu ist am 10. Juli 2024 in Nature erschienen.

Besonders coole Forschung zu mittelschweren Schwarzen Löchern wurde in The Astrophysical Journal am 18. Juli 2024 veröffentlicht: Ein internationales Team von Forschenden unter Leitung von Florian Peißker von der Uni Köln hat den Sternenhaufen IRS 13 in nur 0,1 Lichtjahren Entfernung zum supermassereichen Schwarzen Loch Sagittarius A Stern im Zentrum unserer Galaxie untersucht.

Den Forschenden war aufgefallen, dass die Sterne, die in IRS 13 enthalten sind, sich unerwartet geordnet bewegen. Das liegt zum einen natürlich am nahegelegenen supermassereichen Schwarzen Loch, zum anderen muss es etwas innerhalb des Sternenhaufens geben, damit dieser seine beobachtete kompakte Form behalten kann.

Multiwellenlängenbeobachtungen mit dem Very Large Telescope sowie dem Radioteleskop ALMA und dem Röntgenteleskop Chandra deuten nun darauf hin, dass der Grund für die kompakte Form von IRS 13 ein Schwarzes Loch mittlerer Masse sein könnte, welches sich im Zentrum des Sternenhaufens befindet.

Manuela Stadlober-Temmer, Leiterin des Fachbereichs Astrophysik am Institut für Physik der Uni Graz, hat am 5. KTT einen tollen Vortrag über Weltraumwetter gehalten. Auf Englisch, weshalb ich im Podcast immer wieder auf Deutsch erläutere und ergänze.

Weltraumwetter? Was ist das? Im Wesentlichen die Teilchenströme, die von der Sonne ausgehen.

Teilchen aus dem Magnetschweif der Erde, die durch die Effekte starker Sonnenwinde in unsere Richtung beschleunigt werden, erzeugen die Polarlichter; schön anzuschauen, aber kann auch unsere Technik auf Satelliten und sogar auf dem Erdboden stören: 2003 sind z. B. Transformatoren in Südafrika durchgebrannt, weil durch solche Effekte erzeuge Magnetfelder Spannungsspitzen in Stromleitungen am Boden erzeugten.

Was sind „Weltraumstürme“ und was verursachen sie? Das wird sehr interdisziplinär untersucht:

Sonnenphysik, Physik des interplanetaren Raums, Atmosphärenphysik, sogar Geologie (induzierte Ströme im Boden!) und Experten für die durch die Folgen von Sonnenstürmen beeinflusste Technik wie Stromnetze und Kraftwerke sind da beteiligt.

Die durch Fusion im Kern der Sonne erzeugte Energie irrt über 100.000 Jahre als Strahlung im Stern umher, bis sie schließlich in die Konvektionszone kommt, in der heiß blubbernden Sonnenhülle als Hitze nach oben getrieben wird und schließlich die Sonne verlassen kann. All das ist mit der Erzeugung starker Magnetfelder verbunden, d.h. wir haben Dynamoeffekte, die z. B. Sonnenflecken erzeugen, die die Quelle für die hochenergetischen Ausbrüche darstellen, die die Sonne verlassen.

Die wichtigsten Effekte fürs Weltraumwetter sind aber die CMEs, bei denen durch magnetische Kurzschlüsse Wolken aus Plasma hinausgeschossen werden, die wiederum Magnetfelder mit sich führen.

Wenn diese Plasmawolken die Erde treffen, verursachen sie viele Effekte: in Richtung Sonne wird das Erdmagnetfeld zusammengestaucht, das sonnenabgewandte Magnetfeld der Erde bekommt einen langen Schweif, und es kommt wieder – so wie auf der Sonne - zu magnetischen Kurzschlüssen, die dann eben z. B. die Polarlichter erzeugen können – und aber eben auch alle anderen Effekte.

Die Daten für die Space Weather Forschung erhalten wir aus Aufnahmen von der Erde aus, Aufnahmen von spezialisierten Weltraumteleskopen (wie etwa das SDO, Parker Solar Probe, Solar Orbiter usw.), Messungen des Sonnenwinds durch Raumsonden an verschiedensten Stellen des Planetensystems (Merkur, Venus, L1, Erde, Mars), von Bepicolombo auf der Merkurbahn bis zu MAVEN im Marsorbit.

Mehr zur Sonne gibt es in der nächsten Folge. Und am Schluss beantworten wir noch Fragen! Mahadi erklärt für Lara, wie die Sonne entstanden ist, und Levi schildert für Kian, warum der Prozess im Kern der Sonne für uns gar keine so gute Energiequelle wäre.

AK014 (8.7.2024) B.O.A.T – Neuigkeiten zum hellsten Gammablitz aller Zeiten

In AK014 starten wir in den Space News mit der chinesischen Chang'e 6 Mission, die erfolgreich zwei Kilogramm Material von der Rückseite des Mondes auf die Erde gebracht hat.

In der Hauptgeschichte gibts was über neue Forschung zum hellsten Gammablitz (GRB) aller Zeiten, BOAT. Mahadi, Magdalena, Lukas, David und Elisa haben sich mit dem Thema der Gammablitze und ihrer Entdeckung beschäftigt und plaudern mit Norbert darüber.

In WaF antwortet Flora auf Vincents Frage zu extrem dichten Objekten im Universum - und wie das mit den Anziehungskräften ist.

Space News: Landung von Chang'e 6 am Mond und Probenrückholung von Mondgestein zur Erde

BOAT, the brightest of all time: der hellste je gemessene Gammastrahlenausbruch und seine Energie

Die schwierige Messung von BOAT

Einiges an Instrumenten, die Gammastrahlen messen können: Swift, Glast, Wind, Magic, Lhaaso, Nicer, Maxi (wie wir nachträglich herausfinden konnten, ein Instrument der japanischen Weltraumbehörde JAXA auf der ISS), Integral

Nach welchem extrem coolen Prinzip Cherenkov-Teleskope funktionieren

Die Entdeckung der Gammablitze: Die überraschende Entdeckung der VELA-Überwachungssatelliten in den 1960ern

Wie Gammablitze entstehen (ein spannender Detailaspekt dabei ist die dabei stattfindende Inverse Comptonstreuung)

Gammablitze und Massensterben

Wir möchten uns hier ganz speziell bei Franzi Konitzer und Karl Urban von AstroGeo bedanken, die uns mit ihrer Folge 82 auf das Thema aufmerksam gemacht und uns damit viele Inputs für unsere heutige Folge geliefert haben. Hört euch die an, die ist super! Dort findet ihr auch viele weitere Informationen und Links zum BOAT. Und ohne diese Folge wären wir nie auf die folgende Forschungsarbeit aufmerksam geworden:

Neue Forschung von Peter Blanchard (am Institut CIERA an der Northwestern University in Illinois, USA) zu BOAT, am 12.4.2024 veröffentlicht in Nature Astronomy (hier der Preprint in arXiv): schnell rotierende, aber ansonsten durchschnittliche Kernkollaps-Supernova (SN Typ II) als Quelle des GRB

WaF – Wir antworten auf Fragen: Flora beantwortet Vincents Frage zu extrem dichten Objekten im Universum

Wir sind jetzt auch auf Youtube zu hören!

AK013 (24.6.2024) Das Space Race zu Mond und Mars

Hier kommt – nach dem ersten Dutzend Folgen - unsere erste Folge mit einem neuen Aufbau: mit Space News, einem Teamthema und einer Fragenrubrik!

In den Space News geht es um die Polarlichter, die Anfang Mai bis weit in den Süden zu sehen waren und wohl auch im Verlauf der nächsten zwei Jahre dann und wann bei uns sichtbar werden könnten. Darum besprechen wir hier, was wir gesehen haben und wie das Licht der Aurora eigentlich entsteht (und räumen dabei gleich mit der häufigen Falschdarstellung auf, die Teilchen des Sonnenwinds würden dabei in die Erdatmosphäre eindringen!).

Außerdem erzählen wir – hoffentlich noch rechtzeitig – über die zu erwartende Novaexplosion des Sterns T Coronae Borealis (und klären dabei gleich auch seinen eigenartigen Namen, und außerdem, was es mit diesen eigenartigen „Magnituden“ für die Sternhelligkeit auf sich hat).

Unsere Hauptgeschichte wurde diesmal von einer Schülergruppe vorbereitet! David, Felix und Florian haben sich mit dem Space Race zum Mond vor über 50 Jahren und mit dem aktuellen neuen Rennen zu Mond und Mars beschäftigt und erzählen uns darüber.

Space News: In der Nacht vom 8. Mai zum 9. Mai gab es Polarlichter. Entstehung der Polarlichter:
a) Ablenkung der Teilchen der Sonne vom Erdmagnetfeld
b) Verformung des Erdmagnetfelds bis zum Gummiringerl – Effekt
c) Elektrische Ströme entstehen
d) Ionosphäre schleudert Ionen (geladene Teilchen) in die tiefere Atmosphäre
e) Sauerstoff (oben rot, unten grün) bzw. Stickstoff (violett) wird zum Leuchten angeregt

Space News: T Coronae Borealis wird heuer zur Nova! Novae ereignen sich
a) NUR in Doppelsternsystemen
b) Ein Roter Riese verliert dabei Materie an einen Weißen Zwergstern
c) Diese Materie explodiert, wenn eine bestimmte Menge erreicht ist, an der Oberfläche des weißen Zwergs -> Nova

Hauptthema: Space Race - Das Wettrennen im All zwischen USA und UdSSR von 1940 bis 1969, als Neil Armstrong und Buzz Aldrin auf dem Mond landeten
Sputnik als erster Satellit (UdSSR)
Juri Gagarin: Erster Mensch im All (UdSSR)
Erster Mensch auf dem Mond: Neil Armstrong (USA)
Das Zitat „Es ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer Sprung für die Menschheit“
Space Race der neuen Generation: Mond und Mars

Teilnehmer: China, Indien, USA, Japan, Vereinigte Arbische Emirate (VAE) und Israel

Zuhörerfrage: Steht der Mittelpunkt der Sonne still oder bewegt er sich?
Vorschau auf die nächste Folge: Wir sprechen über die hellste Explosion, die je gemessen wurde!

AK012 (10.6.2024) Die Spektren der Sterne (Teil 2)

Willkommen zum zweiten Teil des Vortrags unserer Maturantin Gerit Jeza zu Sternspektren! Nach einer kurzen Abgrenzung, ab wann denn ein Stern denn als solcher gilt, sehen wir uns an, was alles die Dicke und Stärke der Absorptionslinien in einem Sternspektrum beeinflusst und wie man daraus die Leuchtkraftklasse erkennen könnte. Gerit erklärt mir in dieser Folge außerdem endlich den kuriosen Umstand, warum das Hertzsprung-Russel-Diagramm eine verkehrte x-Achse hat, und geht detailliert darauf ein, wie sie das Sonnenspektrum aufgenommen und ausgewertet hat – praktische Astrophysik at its best!

Die Inhalte im Detail:

Braune Zwerge und Deuteriumbrennen
Linienverbreiterung und Leuchtkraftklasse
Das verkehrte HR-Diagramm. Den Entwicklungsweg eines Sterns in diesem Diagramm kann man übrigens mit „Star in a Box“ (Tipp: unbedingt auf der linken Seite auf „Fortgeschritten / Advanced“ stellen, sonst wird die Entwicklung fehlerhaft verkürzt angezeigt!) oder noch genauer mit MESA
Aufnahme des Sonnenspektrums in der Praxis mit dem Alpy 600 Spektroskop
Funktionsweise eines Spektroskops
Die Kalibrierung von Spektralaufnahmen
Woher kommt der Sauerstoff im Spektrum
Die Stärke der Spektrallinien
Der durchsichtige Stickstoff
Die Entdeckung des Heliums

Die VWA von Gerit findest du hier: „Sterntypbestimmung von Hauptreihensternen anhand des Farbspektrums. Graz, Februar 2024.“

AK011 (27.5.2024) Die Spektren der Sterne (Teil 1)

Unsere Maturantin Gerit Jeza hat sich in ihrer vorwissenschaftlichen Arbeit mit der Sterntypbestimmung von Hauptreihensternen anhand ihres Farbspektrums beschäftigt. Das Spektrum eines Sterns ist so unverwechselbar wie der Fingerabdruck eines Menschen – und doch gibt es Gemeinsamkeiten, mit denen wir verstehen können, was sich auf und in einem Stern abspielt.

Zuerst wird umfassend erklärt, was Spektren sind, wie die Spektren verschiedener Sterntypen entstehen und worin sie sich unterscheiden. Was die Spektralklasse betrifft, so hängt diese von der Oberflächentemperatur des Sterns ab, wie erst Annie Jump Cannon festgestellt hat. Jede Spektralklasse hat unterschiedlich breite und gut erkennbare Spektrallinien desselben Elementes oder weist für die Spektralklasse typische eigene Elemente im Spektrum auf. Dementsprechend kann anhand der chemischen Signatur im Spektrum des Sterns die Spektralklasse bestimmt werden und in Kombination mit der Leuchtkraftklasse sogar der Typ des Sterns. Besonders wichtig sind hier die Wasserstoff-Linien, da Wasserstoff als Erstes und auch am längsten von Sternen fusioniert wird.

Die Größenklassen der Sterne und das Magnitudensystem
Die Entwicklung der Spektroskopie durch Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen
Die Einheit Parsec und die absolute Helligkeit der Sterne
Die Entstehung der Spektrallinien
Annie Jump Cannon und die Klassifikation der Sterne
Die lustigen Merksprüche für die Spektralklassen
Das Herzstück: das Hertzsprung-Russel-Diagramm
Die Fraunhoferlinien im Sternspektrum und wie sie entstehen
Cecilia Payne-Gaposchkin und die Zusammensetzung der Sonne (ich hatte recht 😉 )
Die für die Spektralklassen typischen Linien in den Spektren der Sterne
Woher die „Metalllinien“ in den Sternspektren kommen

AK010 (13.5.2024) Das Kepler Teleskoptreffen KTT

Von 2.-5. Mai 2024 fand das 5. Kepler Teleskoptreffen statt - eine Veranstaltung des BRG Kepler und des steirischen Astronomenvereins StAV mit dem Ziel, (Amateur)Astronom:innen und Jugendliche zusammenzubringen und die Faszination des Nachthimmels und seiner Wunder gemeinsam zu erleben. In dieser Folge bekommt ihr einen kleinen Einblick ins Star-Party-Geschehen und könnt Interviews mit einigen unserer Vortragenden hören: Martin Volwerk (IWF Graz) erzählte uns etwas über Merkur und die Bepicolombomission, Hubert Krapfl (StAV) zur Astrofotografie und Bettina Anderl (ESERO Austria) über ihre Workshops "Hack an Exoplanet" und "Erdbeobachtung mit Satellitendaten", Christopher Rogi (Paten der Nacht) über das Thema Lichtverschmutzung, und das astronomische Podcasterdreigespann Galatea, Neso und Psamathe von "Das Universum in einer Keksdose" schilderten ihre Eindrücke vom Treffen. Zum Schluss kam mit Felix noch der jüngste Teilnehmer des KTT vors Mikrofon!

Weitere Einblicke zum und vor allem auch Bilder und Berichte vom Treffen findet ihr auf unser Homepage zum KTT. Ausserdem gibt es von steiermark.tv auch einen TV-Beitrag, der hier angesehen werden kann (oder auch hier auf youtube).

AK009 (29.4.2024) Zwillinge, Krebs und Löwe – und was sich so alles in ihnen versteckt

Heute geht’s um Sternbilder, genauer: um die Winter/Frühlingssternbilder Zwillinge, Krebs und Löwe. Wir klären zuerst, was Frühlingssternbilder sind, orientieren uns am Himmel und nehmen uns dann einige Highlights vor, die in diesen Sternbildern versteckt sind: den Sechsfachstern Kastor, die „Krippe“ M44 im Krebs, den offenen Sternhaufen M35 und sein weit entfernter Kompagnon NGC 2158, und wir sprechen überhaupt über das Phänomen offene Sternhaufen. Zum Schluss geht’s noch weiter zum Löwen und da speziell zu einem spannenden Dreigespann an Galaxien, dem Leo Triplett.

Die Inhalte im Detail:

In welcher Richtung wir überhaupt Sterne sehen können und was Frühlingssternbilder sind
Die Orientierung am Aprilhimmel mit Blickrichtung Westen: vom Orion zu den Zwillingen
Castor als 6fach-System, spektroskopische Doppelsterne und wie man sie erkennt
Das großartige frei verfügbare Planetariumsprogramm Stellarium
Die Plejaden (M45) und der „Bienenstock“ Präesepe (Krippe) im Krebs (M44)
Die Entstehung von offenen Sternhaufen und OH als Sternen-Kindergärten
M35, NGC2158 und der Blick in die Vergangenheit
Das Alter von OH und die Farben der Sterne
Der NGC Sternkatalog und Wilhelm und Caroline Herschel
Die Vielgestaltigkeit der offenen Sternhaufen
OH und die Spiralarme der Milchstraße
Das Sternbild Löwe und das Leo-Galaxientriplett M65, M66 und NGC 3628 als wechselwirkende Galaxiengruppe

Alle folgenden Aufnahmen wurden entweder von Teilnehmer:innen des MSK Astronomie oder auf der Schulsternwarte des BRG Kepler gemacht:

Die offenen Sternhaufen M35 und NGC 2158 im Sternbild Zwillinge. Foto: MSK Astronomie

Das Sternbild Krebs besteht aus schwachen Sternen und ist daher nur unter dunklem Himmel außerhalb der Städte sichtbar.

Für die Besprechung dieses sehr schönen offenen Sternhaufens im Krebs blieb im Podcast leider nicht ausreichend Zeit. Er ist bereits in Ferngläsern gut sichtbar, besteht aus etwa 100 Sternen und befindet sich in 2600 Lichtjahren Entfernung. Er ist mit einem Alter von ca. 4 Milliarden Jahren einer der ältesten OH, die wir kennen, und existiert noch als Haufen, weil er aus der Ebene der Spiralarme herausgewandert ist und sich etwas "oberhalb" der Milchstraßenscheibe befindet.

Die zwei größeren Galaxien des Leo-Tripletts, wie sie von unserer Schulsternwarte aus zu sehen sind.

Und hier Nr. 3, die "Hamburgergalaxie". Unser Bild hat leider einige Bildfehler und die Aufnahmebedingungen waren bescheiden, trotzdem lässt sich das dicke waagrechte Staubband durch die Galaxie recht gut erkennen.

AK008 (15.4.2024) Auch Sterne haben Geschwister!

In den Teil 2 unserer Doppelfolge zur Sternentstehung starten wir mit dem, was einen Stern zu einem Stern macht: der Kernfusion und welche Bedingungen dafür nötig sind.

Sterne entstehen nie alleine, sondern werden immer in Gruppen in Riesenmolekülwolken gebildet. Wir sehen uns ein bisschen an, wie man das an den Globulen in diesen Wolken sehen kann, besprechen die Rolle der kurzlebigen massereichen Sterne in solchen Sternentstehungsgebieten und wenden uns dann der Frage zu, ob den unsere Sonne nicht auch Teil eines Sternhaufens ist.

Der Rosettennebel NGC2237 mit einigen Globulen und dem darin bereits entstandenen offenen Sternhaufen NGC2244

Nachdem wir auch geklärt haben, dass die Sonne wie ein Delfin durch die Spiralarme der Milchstraße hüpft, fragen wir uns, wie wir die in die Weiten der Galaxis gewanderten Geschwister der Sonne denn finden und wiedererkennen könnten.

Was ist denn mit dem Ende der Sterne, fragt Iris – und so gibt’s einen Kurzabriss zu Lebensverlauf und Lebensende von verschieden schweren Sternen (denn die Sternmasse macht hier den entscheidenden Unterschied). Sterne werden in einer fernen Zukunft des Universums gar nicht mehr entstehen, mutmaßt David. So ist es, und in elliptischen Galaxien ist das bereits heute so – warum, sehen uns wir etwas genauer an, und auch, dass die Milchstraße einmal durch den Zusammenstoß mit der Andromedagalaxie eine elliptische Galaxie werden wird.

AK007 (1.4.2024): Wie Sterne geboren werden

Heute geht’s um die Geburt von Sternen, und weil das ein ziemlich umfangreiches Thema ist, wenn man es genauer betrachtet, gibt’s dazu eine Doppelfolge. Wir sehen uns in Teil 1 an, wie aus einer Gas- und Staubwolke ein Stern entstehen kann – und was dabei alles so eine Rolle spielt.

Sternentstehung einfach erklärt
Alles beginnt mit Dreck: der Raum zwischen Sternen ist nicht leer - das interstellare Medium (ISM)
Ein Zuckerwürfel Luft: in 1cm³ gibts 25 Trillionen Teilchen
Ist eine Gaswolke im Weltraum wie der Orionnebel hell leuchtend oder wäre er für uns dunkles leeres Vakuum, wenn wir mitten drin wären? Die Perspektive bestimmt, was man sieht!
Die Erde leuchtet - im infraroten Licht (darüber haben wir auch schon einmal in AK001 gesprochen!)
Ungeborene Sterne habens gern kalt – wie die Bewegungen der Moleküle Wärmeenergie abgeben und warum Staub notwendig ist zur besseren Kühlung
Die Fragmentierung und die Globulen im Pferdekopfnebel
Warum sich der Stern so schwer tut, zu entstehen: Kaltes Gas zieht sich zusammen, aber wird dabei warm und dehnt sich aus, was alles wieder ausbremst. Aber es wird wieder kalt durch die Infrarotstrahlung der Staubteilchen, und früher oder später (bei großen Sternen früher, bei kleineren später) siegt die Schwerkraft und es wird der Stern entstehen.
Sternentstehung hat die Hosen an! Das Jeans–Kriterium sagt uns, wie viel kg und welche Temperatur die Wolke haben muss, damit aus ihr Sterne werden können. Aber bei diesem vereinfachten Gesetz werden Magnetfelder, Drehungen und die dabei entstehenden Kräfte noch nicht berücksichtigt – es ist halt alles immer komplizierter, als man es gerne hätte.
Die Ursprüngliche Massefunktion (Initial Mass Function, IMF) und ihre Bedeutung für die Entwicklung einer ganzen Galaxie
Wir haben jetzt einen Protostern! Das ist ein Stern vor der Kernfusion, der ziemlich hell ist, aber vor allem rotes Licht abgibt

Der Orionnebel M42 (Foto: Mattis Harreiter, MSK Astronomie)

Bilder: Der Orionnebel M42 (Foto: Mattis Harreiter, MSK Astronomie)

Ein Teil der Molekülwolke im Gürtel des Orion mit Flammennebel und Pferdekopfnebel (Foto: Mattis Harreiter, MSK Astronomie)

AK006 (18.3.2024): Alternative Raketenantriebe und die Reise durch das Sonnensystem

Wieder ist Moritz Mulle bei uns zu Gast, und wir springen gleich hinein in die Welt alternativer Antriebe, die ohne Booster oder Mehrstufensysteme auskommen könnte – und warum das gar nicht so gut wäre. Wir schauen uns an, wie schnell man sein muss, um die Erde zu umkreisen oder sie zu verlassen, diskutieren die Fahrpläne für interplanetare Missionen, klären, wo im Sonnensystem oben und wo unten ist und werfen noch einen Blick auf die ersten Starship-Teststarts. Außerdem erzählt Moritz von seinem Besuch in der ESA-Zentrale in Paris und seinem Treffen mit Josef Aschbacher.

Die einzelnen Themen der Folge:

Atomantriebe für die Raumfahrt und warum es gut ist, dass wir sie noch nie verwendet haben
Ionentriebwerke, was sie gut können und was nicht so gut
Die ISS und wie sie auf ihrer Bahn gehalten wird (und warum das überhaupt nötig ist)
Die kosmischen Geschwindigkeiten: Orbitalgeschwindigkeit und Fluchtgeschwindigkeit
Wie der Flug einer interplanetaren Sonde so aussieht und wie man ihn planen muss
Wo ist oben und unten im Sonnensystem?
Die ersten beiden Starship-Starts von SpaceX (mittlerweile hat ja schon der Dritte stattgefunden, der wieder einen weiteren Entwicklungsschritt bedeutet hat, aber noch nicht völlig erfolgreich war)
Wie Moritz zur ESA-Zentrale in Paris und zu einem privaten Gesprächstermin mit ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher gekommen ist

AK005 (4.3.2024): Raketentechnik in der Raumfahrt

Wie funktioniert eigentlich ein Raketentriebwerk? Was ist ein full flow staged combustion cycle? Und mit welchen Treibstoffen fliegt uns eine Raumrakete nicht nach oben, sondern um die Ohren? Ein bunter Flug rund um das Starten und Landen vom und ins All, zu dem uns Moritz Mulle, Absolvent des Keplergymnasiums Graz und leidenschaftlicher Feuerwehrmann und Raketentechnikliebhaber, in dieser Episode einlädt.

Die Themen im Einzelnen:

Wie eine Rakete grundlegend funktioniert
Das Raptor-Triebwerk von SpaceX
Klärung einiger Grundbegriffe: Oxidator, Verbrennung vs. Explosion, Verbrennungsvorgang und Schuberzeugung, Arten von Oxidatoren, Effizienz chemischer Brennstoffe
Moritz' praktische Versuche bei seiner VWA
Booster! Warum haben verschiedene Raumfahrtnationen hier verschiedene Technologien - und warum man die Dinger überhaupt braucht
Vertikales Landen
Landen am Mars und die Sky-Crane-Technologie

Link zur Arbeit von Moritz:

Mulle, Moritz: Treibstoffe in der Raketentechnik: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Graz, März 2023.

AK004 (19.2.2024): Sind Schwarze Löcher heiß oder kalt?

In dieser Folge geht es um ein Thema, das wohl eines der beliebtesten bei astronomieinteressierten Kindern und Jugendlichen ist – um Schwarze Löcher. Die Frage, die mir David hier stellt, ist aber ganz schön komplex. So starten wir bei der heißen Umgebung eines Black Holes und den Materiejets, die vom Schwarzen Loch wegströmen, und kommen dann zur Frage, was Temperatur eigentlich überhaupt ist und ob es im Inneren des Ereignishorizonts eines Schwarzen Loches so etwas geben kann.

Und wir reden darüber, was außer keiner Temperatur ein Schwarzes Loch sonst so alles nicht hat, wie groß und dicht die Dinger werden, wie das mit der Hawkingstrahlung (nicht) ist und ob man aus einem schwarzen Loch irgendwas wieder rausbekommen kann (Spoiler: in einem Speziallfall geht das sogar!).

Nach einem Abstecher in die Gefilde der kosmischen Energieerhaltung, der dunklen Energie (die mit schwarzen Löchern gar nichts zu tun hat) und der dunklen Materie (die auch nicht aus schwarzen Löchern bestehen kann, wie wir feststellen) diskutieren wir noch die Existenz von Wurmlöchern, ob sich Schwarze Löcher quantenverschränken lassen und wie man sie eventuell kaputt bekommt. Zum Schluss werfen wir noch einen Kursteilnehmer in ein schwarzes Loch (keine Sorge, nur im Gedankenexperiment) und schauen uns mal an, was dabei so passiert.

Die einzelnen Themen der Folge:

Die heiße Umgebung eines Schwarzen Lochs
Was ist Temperatur? Strahlungstemperatur und 2,7K-Strahlung
Der Ereignishorizont und was sich dahinter verbirgt
Ruhende und rotierende Schwarze Löcher (Schwarzschild- und Kerr-Lösung)
Schwarze Löcher sind simpel! Das No-Hair-Theorem
Die Hawkingstrahlung und wie sie nicht entsteht
Kollidierende Schwarze Löcher und das Gravitationswellenobservatorium LIGO
Kosmologie: Impuls- und Energieerhaltung im Raum, Vakuumenergie und dunkle Energie*, Anteil der Schwarzen Löcher an der Gesamtmasse des Universums, Euklid
Weiße Löcher/Wurmlöcher, Quantenverschränkung von Black Holes, mögliche Zerstörung eines Schwarzen Lochs durch Drehimpuls- oder Ladungsüberfütterung
Die Ergosphäre und nackte Singularitäten, Gravityassists an Black Holes
Ins Schwarze Loch geworfen: Rafaels Spaghettifizierung und warum wir ihn nie hineinfallen sehen würden

Wir freuen uns sehr über eine gute Bewertung und (wo möglich) über einen freundlichen Kommentar! Am meisten freuen wir uns natürlich darüber, dass ihr uns zuhört.

Hört euch zum Thema Hawkingstrahlung Florian Freistetters Sternengeschichte Folge 238 an, die das wirklich so gut erklärt, wie es mit Worten nur irgend möglich ist.

*ERRATUM: die Vakuumenergie ist als dunkle Energie nicht nur um 20, sondern sogar um 122 Größenordnungen (also um 10¹²²) zu groß, vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Dunkle_Energie

Weiterführende Informationen zur dieser Episode:

Der Radius des Ereignishorizonts eines schwarzen Loches verändert sich linear mit der Masse, und zwar mit der Formel R = 2GM/c², oder anders gesagt: Bei der Sonne würde der Schwarzschildradius 3 km betragen (allerdings kann die Sonne kein Schwarzes Loch werden, dazu hat sie zu wenig Masse), ein Sternrest von 4 Sonnenmassen (was ziemlich sicher für ein schwarzes Loch reicht) 12 km Radius, das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie mit etwa 4 Millionen Sonnenmassen hat demnach 12 Millionen km Radius (und ist damit knapp 10x so groß wie unsere Sonne) und das 6,5 Milliarden Sonnenmassen schwere schwarze Loch der Galaxie M87 hat knapp 20 Milliarden km Radius – und damit innerhalb des Ereignishorizonts eine rechnerische Dichte von nur 0,42 kg/dm³, also nicht einmal halb so viel wie Wasser.

Analog zu anderen Strahlenden Körpern kann man übrigens Schwarzen Löchern auch eine Temperatur zuordnen, die dem eines Körpers entspricht, der eben so viel Strahlung abgibt, wie man bei schwarzen Löchern für die Hawkingstrahlung errechnet, näheres ist hier nachzulesen. Ein typisches Schwarzes Loch hätte dabei allerdings nur ein zehnmillionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt, und die großen supermassiven Schwarzen Löcher noch um Größenordnungen weniger.

AK003 (5.2.2024): Was brauchen Aliens? Die Grundlagen für die Lebensentstehung

Aliens sind echt interessant, findet Alisah-Martha, und möchte heute darüber reden. Wir besprechen dabei vor allem die Bedingungen, die nötig sind, damit auf einem Planeten überhaupt Leben entstehen kann, und beleuchten die Rolle des Sterns, den Ursprung des Wassers der Erde und die Rolle des Mondes.

Die Themen der Folge:

Warum sind Aliens so interessant?
Die Rolle des Sterns und Ford Prefects Problem
Böse Rote Zwerge und Planetenatmosphären
Der vermutliche Ursprung unseres Wassers auf der Erde
Die Ergebnisse der Rosetta-Mission zum Kometen P67 Tschurjumow-Gerassimenko
Der Ursprung des Mondes und die Folgen für die Erde
Die Bedeutung des Mondes und des Jupiter für den Schutz der Erde
Der Mond haut ab!

Für diese Folge wurden auch Inhalte aus dem Interview mit der Schweizer Astrophysikerin Kathrin Altwegg im Podcast Raumzeit 069 „Kosmische Chemie“ verwendet. Hört euch diese Folge an, die ist sehr empfehlenswert, wie überhaupt der ganze Podcast Raumzeit von Tim Pritlove.

AK002 (22.1.2024): Die Voyager, die Sonne und unser Planetensystem

Alles startet wieder bei der Heliosphäre und der Frage, wie sich das Magnetfeld der Sonne in den Weltraum ausbreitet. Was ist mit Voyager 1 los, fragt ein Schüler, und so sprechen wir über ihre Energieversorgung, ihren Weg durch das Planetensystem und die Kommunikation mit dieser fast 50 Jahre alten Raumsonde. Außerdem finden wir an der Wand des Klassenraumes eine Darstellung unseres Planetensystems und sehen uns das genauer an.

Die einzelnen Themen der Folge:

1) Die Heliosphäre, die Teilchenstrahlung der Sonne und ihr Magnetfeld, das interstellare Plasma

2) Wir stellen vor: Die Voyager 1 und ihre Bahn, das Startdatum, ihre Energieversorgung, ihre Uralt-Technik, die Messung des interstellaren Plasmas, ihre Reise und erwartete restliche Lebensdauer. Die Oort’sche Wolke und Kometenkerne finden in dem Zusammenhang auch Erwähnung.

3) Die Darstellung unseres Planetensystems an der Klassenwand: Größe und Entfernung, die Farben der Sonne und der Planeten (nichts hat offenbar die Farbe, von der man denkt, dass sie sie haben), und das Was-ist-Was Planetenkartenspiel, das unerwartet viele Informationen enthält.

4) Definition eines Mondes sowie die Probleme mit Definitionen in der Astronomie

5) Pluto und Charon als Doppelsystem

Das Was-ist-Was Planetenkartenspiel

AK001 (8.1.2024): Das SDO und die Sonne

In der ersten Folge unseres Podcasts sprechen wir über das Solar Dynamics Observatory und die Art und Weise, wie die Sonne auf den Aufnahmen dieses Weltraumteleskops aussieht, wie diese Bilder entstehen und welche Prozesse das Licht erzeugen, das darauf abgebildet wird. Außerdem besprechen wir einiges zum Thema Strahlung.

Die einzelnen Themen der Folge:

1) Das auf X (Twitter) gepostete SDO-Bild mit riesigen Flecken auf der Sonne im Vergleich zu Bildern des Sonnenobservatoriums Kanzelhöhe der Uni Graz

2) Die Entstehung der Ultraviolett- (UV)- und entfernten Ultraviolett- (EUV) Strahlung der Sonne

3) Die Entstehung von Protuberanzen (vereinfacht)

4) Die Heliosphäre: wie weit reicht der Einfluss des Sonnenwinds?

5) Die Erde leuchtet!

6) Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Lichtwellenlänge, das Wien’sche Verschiebungsgesetz

7) Die Wirkung von EUV-Strahlung auf (Exo)Planetenatmosphären

ERRATUM:

Ein Fehler ist mir bei der Beschreibung der Bilder des SDO passiert: die Wellenlängenangaben bei den Bildern sind nicht in Nanometern, sondern in Angström - das ist eine Größenordnung kleiner, also betragen die (E)UV-Wellenlängen nur ein Zehntel von dem, was ich im Podcast behauptet hatte

Das besprochene SDO-Sonnenbild bei 193 A = 19,3 nm Lichtwellenlänge

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