Trotz Löchern gute Bilder

meine lieben,
nun ist aus dieser Geschichte mit dem Foto fast schon eine Serie geworden. Ich lege dafür aber keine neue an, sondern schlage diese Artikel der Kategorie Den Schwarzen Löchern entgegen zu.
Heute geht es um die faszinierende Kamera und die Technik an sich, wie man zu solchen Fotos kommt.

Wer den vorigen Artikel noch nicht gelesen hat, sollte dies eventuell tun, denn ich werde dessen Inhalte an dieser Stelle nicht mehr wiederholen.

Qualität eines Bildes

Im Zusammenhang mit allem, was mit Bildverarbeitung zu tun hat, ob Kamera, Bildschirm oder Drucker, fällt dieser Begriff irgendwann. Je nach dem verwendet man dafür unterschiedliche Maßeinheiten, z. B. “Dots per Inch” oder “Megapixel”. Wie man das Ding auch immer bezeichnet. Es handelt sich immer um ein Maß für Bildpunkte pro Fläche. Bildpunkte pro Fläche impliziert schon fast, dass es zwischen diesen eventuell blinde Stellen geben könnte, also Löcher. Dem ist auch so. da setzt einem jegliche Technologie schon Grenzen verschiedenster Art. Jedes noch so kleine Bauteil hat eine Ausdehnung. Die lichtempfindlichen Zellen unserer Netzhaut ebenfalls. Man kann also mit einem bildgebenden Verfahren nur Objekte aufnehmen, die größer sind, als die Zwischenräume (Pixel) des Aufnahmesystems. Das gilt vom mikroskopisch kleinsten, bis hin zum astronomisch größten, wie wir noch sehen werden.
Die Qualität eines Bildes hängt also sehr stark von der Auflösung ab.

Auflösung im Alltag

Stellen wir uns zwei brennende Kerzen vor, die wenige Zentimeter voneinander auf einem Tisch stehen. Stehen wir direkt davor, bzw. befinden wir uns im selben Raum, dann können wir sehen, dass es zwei Kerzenflammen sind. Wir können das Bild auflösen. Sehen wir die beiden Kerzen aus großer Entfernung, dann sehen wir irgendwann nur noch einen hellen Punkt. Wir können nicht mehr auflösen. Ein Wald verschwimmt in großer Entfernung zu einer braun-grünen Masse, wo wir keine einzelnen Bäume mehr voneinander unterscheiden können.
Oder nehmen wir unseren Mond.
Der ist knapp 400.000 Kilometer von der Erde entfernt. Wenn wir ihn ohne technische Hilfsmittel betrachten, dann sehen wir natürlich ein paar Details. Wir sehen helle und dunkle Flecken. Aber wir können keine Krater auf seiner Oberfläche sehen, obwohl die natürlich da sind. Dafür reicht aber das Auflösungsvermögen nicht. Alles was kleiner als 130 Kilometer ist, geht im Bild unserer Augen unter.
Wir können uns dem Mond nähern, dann wird es besser. Wenn wir mit einem Raumschiff dorthin fliegen, sehen wir irgendwann alle Details. Aber wir können auch einfach bessere Augen benutzen. Und das müssen wir auch, wenn wir Objekte ablichten wollen, zu denen man niemals gelangen kann, weil sie Millionen von Lichtjahren von uns entfernt sind. Im Falle unseres Mondes reicht schon ein normales Fernglas aus, um mehr Details zu erkennen.

Lichteimer

Das Auflösungsvermögen eines Instrumentes hängt mittelbar von seiner Größe ab. So kann beispielsweise ein großes Teleskop einfach mehr licht sammeln, als ein kleines Fernröhrchen.
So spricht man bei Teleskopen meist von Metern Durchmesser. Damit ist meist die Größe des Hauptspiegels oder der Hauptantenne gemeint. “OK”, mag man denken. “Dann bauen wir die Dinger halt immer größer. Das geht natürlich nicht. Die Spiegel würden zu schwer und würden sich unter ihrer Masse verbiegen. Man stößt hier technisch relativ bald an Grenzen.
So um 200 m Durchmesser dürfte hier Schluss sein.
Oft sogar schon früher, weil es an der Finanzierung der Forschungsförderung scheitert.

Im nächsten Schritt erhöht man die Auflösung, indem man einfach mehrere Teleskope nebeneinander oder in einem Feld aufstellt. Die Bilder dieser Lichteimer kann man noch relativ einfach zu einem Bild vereinen. Und ja, ihr habt Recht. Das ist dann ein Teleskop mit Löchern. Das ist aber kein Problem, denn man kennt ja die Abstände zwischen den Teleskopen, und auf die Entfernung der beobachteten Objekte wirken sich die Löcher nicht aus.
Diese Technik funktioniert aber auch nur, wenn die Teleskope nicht zu weit voneinander entfernt stehen, weil sich zum einen die Erde dreht, aber vor allem, weil die Lichtgeschwindigkeit bei der Bildgewinnung irgendwann zuschlägt.

Will man also nun ein Objekt beobachten, so kann man über dessen Abstand und Entfernung berechnen, wie hoch die Auflösung unseres Instrumentes mindestens sein muss, um die Aufgabe erfolgreich zu lösen.

Das nächstgelegene große schwarze Loch ist Sagittarius-A*, das supermassereiche schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße. 26.500 Lichtjahre weit weg und circa 22 Millionen Kilometer im Durchmesser. Um das auflösen zu können braucht man ein Teleskop mit einem Durchmesser von fast 10.000 Kilometern. Das schwarze Loch im Zentrum der Galaxie Messier 87, von dem im Frühjahr 2019 das erste Bild gemacht werden konnte ist 54 Millionen Lichtjahre weit weg aber mit einem Durchmesser von 40 Milliarden Kilometern auch viel größer. Auch hier ist ein Teleskop von fast 10.000 Kilometer nötig um es sehen zu können.
Das können wir nicht bauen. Und wenn doch, hätten wir keinen Platz, es irgendwo aufzustellen.

Das Zauberwort an dieser Stelle heißt Very Long Baseline Interferometry.

Und was ist das?

Dieses Verfahren nützt tatsächlich aus, dass es nicht unbedingt sein muss, dass ein Teleskop mit hoher Auflösung aus einem durchgängigen Spiegel bestehen muss. Es darf, ja es muss sogar für diese Technik “Löcher” haben.

Nun muss man einen Weg finden, wie man weit entfernte Teleskope so zusammenschaltet, dass sie sich tatsächlich wie eines verhalten. Und genau diese Aufgabe löst die Very Long Baseline Interferometry.

Man nutzt hier die Eigenschaft des Lichtes aus, dass es sich beispielsweise bei einem Doppelspaltversuch wie eine Wälle und nicht wie Teilchen verhält. Ich schrieb darüber in Station sechs der Reise zu den schwarzen Löchern, wo es um die Eigenschaften des Lichtes ging.

Die Spalten in Analogie zum dort beschriebenen Wellenversuch stellen verschiedene weit entfernte Teleskope dar, von denen jedes für sich sein eigenes Lichtmuster sammelt.

Zunächst schaut also jedes Teleskop für sich alleine zum Himmel. Aber natürlich beide zur gleichen Zeit auf den gleichen Punkt. Jedes sammelt Licht und genau dieses Licht wird nun kombiniert und zwar in einem “Interferometer”. Dort wird das Licht überlagert und es interferiert. Wenn man sich Licht als Welle vorstellt, und zwei dieser Wellen überlagert, dann können sich die Wellen verstärken und zwar dort, wo zwei Wellenberge aufeinander treffen. Aber auch auslöschen, wenn Wellenberg und Wellental aufeinander treffen. Das Interferenzsignal besteht also aus einer Abfolge von hellen und dunklen Bereichen. Helle und dunkle Streifen sind aber nicht das, was man von schönen bunten Bildern aus der Astronomie gewohnt ist.
Aber mit ein bisschen Arbeit und sehr viel Mathematik kann man aus dem Interferenzmuster jede Menge Informationen bekommen.

Zum einen braucht das Licht unterschiedlich lange um die einzelnen Teleskope zu erreichen, je nachdem wie weit sie voneinander entfernt sind. Aus diesem Unterschied in der Laufzeit kann man schon einige Rückschlüsse auf die Struktur der Lichtquelle ziehen. Man wird aber auch ein unterschiedliches Streifenmuster bekommen, je nachdem wie weit die Teleskope voneinander entfernt sind.
Je weiter die Teleskope auseinander stehen und vor allem je mehr unterschiedliche Distanzen man benutzt, desto besser funktioniert das Verfahren. Bei der VLBI stellt man also möglichst viele Teleskope möglichst weit verteilt auf der ganzen Erde auf und kombiniert deren Daten.
Das geht allerdings nicht mit normalen Teleskopen. Also nicht mit Teleskopen die im sichtbaren Licht arbeiten. Licht kann man nicht speichern; man kann es höchstens über Glasfaserkabel kurze Strecken weiterleiten und zur Interferenz bringen. Das geht mit Abständen von ein paar Dutzend bis hundert Metern. Aber nicht über viele 1000 Kilometer. Dazu braucht man Radioteleskope. Das langwellige Radiolicht aus dem All kann aufgezeichnet und sehr exakt mit Zeitstempeln versehen werden. Die ganzen Daten aller Teleskope werden dann gesammelt und quasi nochmal in einer Art Playback zusammen abgespielt und virtuell zur Interferenz gebracht werden.

Außerdem durchdringen Radiowellen auch Staub- und Gaswolken, die sich zwischen den Teleskopen und dem beobachteten Objekt befinden. Radioteleskope funktionieren quasi bei jedem Wetter. Lichtteleskope scheitern schon bei bewölktem Himmel.

Zum Glück entsteht in der Umgebung eines schwarzen Lochs auch jede Menge Radiostrahlung und deswegen konnte ein Verbund aus neun auf der ganzen Welt verteilten Radioteleskope die Bilder beider schwarzen Löcher, M87 und SGTA* machen.
Diesem Teleskop-Verbund gab man den Namen “Event Horizon Telescope”, zu Deutsch “Ereignis-Horizont-Teleskop”.

Man denkt schon darüber nach, die “Löcher” im Teleskop noch größer zu machen um das Auflösungsvermögen noch weiter zu erhöhen. In Zukunft sollen auch Radioteleskope im All in den Verbund eingegliedert werden. Dann hätten wir Teleskope die ein paar hunderttausend Kilometer groß sind.
Was wir dann damit entdecken, steht noch “in den Sternen”.

Wie man Schwarze Löcher “sehen” kann

Meine lieben,

ich höre förmlich den Aufschrei der zumindest bei denen umgeht, die meine lange Serie zu den schwarzen Löchern gelesen haben, wenn sie diese Überschrift lesen. Und dieser Aufschrei ist durchaus berechtigt. Nein!!!
man kann ein schwarzes Loch nicht sehen, weil es eben schwarz ist. Nicht mal die beiden Fotos zweier schwarzer Löcher, die ich im vorigen Artikel versuchte taktil zu beschreiben, zeigen die beiden Löcher direkt. Wer nochmal nachlesen möchte, was ein schwarzes Loch eigentlichist, sei an Folge 10 meiner Serie “Die Reise zu den schwarzen Löchern” erinnert. Ein Abschnitt stellt auch verschiedene Verfahren vor, wie sich diese Gravitationsmonster manchmal doch verraten und indirekt nachweisen lassen.

Auch das erste Foto wird dort schon erwähnt. Das aus unserer Milchstraße war noch nicht fertig.

Wir erinnern uns an den Begriff des Ereignishorizontes. Das ist der Bereich um ein schwarzes Loch herum, ab dessen Radius die Gravitation so stark wird, dass ihm nicht mal mehr das Licht entkommen kann.

Von außen betrachtet “sehen” wir also vorerst nur eine schwarze Kugel, die aber keine echte Kugel ist sondern nur eine Region im Raum um das schwarze Loch herum aus der keinerlei Licht mehr nach außen dringen kann. Und wir sehen die schwarze Kugel natürlich auch nicht, weil es da nichts zu sehen gibt. Wenn das schon alles wäre, könnten wir ein schwarzes Loch tatsächlich nicht sehen, geschweige denn ein Foto davon anfertigen.

Zum Glück gibt es hier ein großes Aber:
Schwarze Löcher, vor allem die gigantisch großen, die sich in den Zentren der Galaxien befinden, sind nicht einfach isoliert im All. Es gibt ja noch jede Menge anderes Material und gerade in den Zentren der Galaxien ist diese Materie besonders häufig und dicht. Da stehen die Sterne eng nebeneinander. Sie schleudern Gas und Staub hinaus ins All. Es gibt Gas- und Staubwolken zwischen den Sternen. All das bewegt sich um das schwarze Loch rundherum. Und kann auch ins schwarze Loch unwiederruflich hinein fallen. Was hinter den Ereignishorizont fällt, ist für immer verloren.
Bevor es das tut, spiralisiert es aber um das schwarze Loch herum.
Das ganze Material bildet eine große Scheibe um den Ereignishorizont und während es bei seiner Bewegung immer stärker beschleunigt wird, heizt es sich auch immer stärker auf, und beginnt zu leuchten!
Das Material um den Ereignishorizont herum ist also alles andere als unsichtbar! Es leuchtet hell, vor allem auch in den Bereichen des Lichts das für unsere Augen nicht sichtbar ist. Es gibt zum Beispiel Röntgenstrahlung oder Radiowellen ab.

Das schwarze Loch in unserer Galaxis verriet sich zunächst dadurch, dass man Sterne in seiner unmittelbaren Umgebung beobachtete. Sie umkreisen sehr schnell etwas unsichtbares, das eine Masse von etwa 4 Millionen Sonnen besitzen muss. Das Loch in M87 fand man aufgrund seiner Aktivität. Es leuchtet sehr hell und ist sehr aktiv. Man sah aber zunächst nicht mehr, als einen hellen verwaschenen Fleck. Die Auflösung der verfügbaren Teleskope war nicht hoch genug.
Es sollte eine Masse von etwa sechs Milliarden Sonnen in sich vereinigen.
Das Auflösungsvermögen sagt uns, wie nahe zwei Objekte nebeneinander stehen können so dass wir sie noch als zwei einzelne Objekte erkennen können. Wenn man zum Beispiel aus der Ferne auf einen Wald blickt, sieht man dort nur eine undefinierte grün-braune Masse. Benutzt man aber ein Fernglas, das ja ein deutlich besseres Auflösungsvermögen als unser Auge hat, dann erkennt man auf einmal einzelne Bäume. Genau so ist es auch bei den schwarzen Löchern. Wenn mir mit unseren bisherigen Teleskopen auf die Zentren der Galaxien schauten, konnten wir nur große, helle Flecken sehen. Irgendwo im Zentrum dieser hellen Flecken muss aber auch ein dunkler Fleck sein. Irgendwo dort muss der Ereignishorizont sein, die Region aus der kein Licht mehr zu uns kommen kann. Um DAS zu beobachten muss das Auflösungsvermögen groß genug sein. Was es aber lange Zeit nicht wahr.
Man mache sich klar:
Die Galaxie Messier 87 ist 54 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Der Ereignishorizont des schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie hat einen Durchmesser von 18 Milliarden Kilometern (das entspricht dem 120fachen Abstand zwischen Erde und Sonne). Das ist groß. Sehr groß. Drückten wir unsere Sonne zu einem schwarzen Loch zusammen, so hätte sie lediglich einen Durchmesser von sechs Kilometern.

Das schwarze Loch ist aber auch sehr, sehr weit weg. In der Astronomie benutzt man in solchen Fällen die Einheit des Bogenmaß um die Größe zu beschreiben. Man bestimmt also, unter welchem Winkel uns ein Objekt am Himmel erscheint. Ein Kreis um den gesamten Himmel herum hat dabei 360 Grad. Jedes Grad hat 60 Bogenminuten, jede Bogenminute 60 Bogensekunden. Der Vollmond zum Beispiel hat eine Größe von 30 Bogenminuten, überdeckt also ein halbes Grad des kompletten Kreises am Himmel. Oder anders gesagt: Man bräuchte 720 Vollmonde wenn man den Horizont einmal komplett rundherum füllen wollte.
Der Ereignishorizont des schwarzen Lochs von Messier 87 hat eine Größe von 40 Mikrobogensekunden. Das entspricht ungefähr der Größe einer Orange, die auf dem Mond liegt und die wir von der Erde aus beobachten wollen. Das ist nicht möglich, auch nicht mit den besten Teleskopen die wir haben. Wir müssen entweder näher ran. Das ist beim Mond noch einfach; da sind wir ja immerhin schon öfter mal hingeflogen. Aber bei einer Distanz von 54 Millionen Lichtjahren haben wir keine Chance uns auch nur irgendwie so weit zu nähern, dass sich an der scheinbaren Größe des schwarzen Lochs etwas ändern würde. Also müssen wir einen anderen Weg finden. Wir brauchen Teleskope mit einem besseren Auflösungsvermögen.
Das Event Horison ist ein solches Teleskop.
und genau damit war es möglich, die Bilder des schwarzen Loches im Zentrum von M87 und dem im Zentrum unserer Milchstraße einzufangen.
Wie dieses Instrument arbeitet und funktioniert, erfahrt ihr beim nächsten mal.
Weil die Löcher schwarz sind, haben wir auf beiden Fotos eigentlich wieder kein schwarzes Loch gesehen.
Wir haben das Licht gesehen, das vom Material in der Umgebung des schwarzen Lochs stammt. Aber sonst nichts. Und gerade das Nichts hätten wir gerne gesehen.

Die letzte Frage, die man sich hier noch stellen kann ist die, wieso man nicht zuerst Sagittarius A* in unserer Galaxis fotografiert hatte. Schließlich ist es deutlich näher als M87, dafür aber auch viel kleiner. Tatsächlich wurden beide Bilder ungefähr zeitgleich gemacht. So ähnlich sich die beiden Fotos auch sehen. Die beiden schwarzen Löcher sind so unterschiedlich, wie es sie nur sein können. Die Berechnung des Bildes von Sagittarius A* dauerte wegen der Pandemie und anderen Gründen einfach länger.

Aber auch diese aufregende Antwort heben wir uns für einen weiteren Artikel auf. Es bleibt spannend. Das kann ich euch versichern.

Ein Löchriges Tast-Rätsel

Meine lieben,

Heute wird es rätselhaft auf Blindnerd. Es geht um folgendes:

ein A4-Blatt liegt quer vor mir. Es ist tastbar bedruckt. Das erste, was ich ertaste sind zwei Ringe, die einen Durchmesser von etwa sieben Zentimeter besitzen und etwa in einem Abstand von fünf cm voneinander entfernt sind. Sie gehören also offenbar nicht zusammen und sind zwei voneinander völlig getrennte Objekte.

Normalerweise suche ich jetzt nach Beschriftungen in Punktschrift, damit ich vielleicht erfahre, worum es sich denn bei diesen merkwürdigen Ringen handelt. Das tue ich auch, aber halten wir noch etwas die Spannung.

Im nächsten Schritt vergleiche ich die beiden Ringe. Wie schon gesagt. Sie sind gleich groß, denke ich. Dasselbe trifft scheinbar auch auf ihre Löcher in der Mitte zu. Obwohl; vielleicht doch nicht ganz. Mir scheint, dass das Loch des rechten Ringes etwas oval ist. Ich fühle rechts eine leichte Spitze. Schwer, genau zu fühlen, da die taktile Struktur rund um die Löcher beider Ringe relativ schwach ist. Das liegt aber an dem Druckverfahren und den Farben des Bildes, die der Stärke der Pünktchen zugeordnet sind. Das zeigt mir, dass auch für sehende Betrachtende die Kontraste hier sehr schwach sein dürften. Immerhin, schwach ist besser als nichts. Bisher ertaste ich jeweils einen Ring mit einer Hand. Mehr und mehr bemerke ich aber, dass sich die beiden Ringe doch nicht ganz so ähneln, wie ich zuerst dachte. Also ändere ich meine Strategie, und gehe dazu über, die beiden Ringe einzeln und für sich mit beiden Händen nach und nach zu erkunden. Ich fange also mal mit den linken Ring an, und nehme ihn vor allem unter beide Zeigefinger. Vorsichtig und aufmerksam umfahre ich ihn mit beiden Fingern. Zwei Sachen fallen mir da auf. Zum einen ist der Ring weiter außen etwas schwächer gedruckt als weiter innen. Mir scheint auch, dass der Ring vielleicht doch nicht knallrund ist. Ich fühle unten und dann nochmal schräg rechts eine leichte Ausbuchtung. Ich sagte schon, dass sich die Farbe nach innen zu verändern scheint, denn dort ist er stärker gedruckt. Und nicht nur das. Der innere Teil des Ringes scheint eher einen Farbverlauf zu haben, denn unten links ist ein Teil noch etwas stärker gedruckt. Fühlt sich an, als läge eine Banane auf dem Ring. Schräg rechts unten finde ich noch ein Gebilde, das mich an einen Tropfen erinnert, dessen Spitze in Richtung des Loches in der Mitte zeigt. Insgesamt ist auch dieser innere stärker geprägte Teil des Ringes nicht ganz rund. Was ist das bloß für ein merkwürdiges Objekt. Mich zuckt es in den Fingern, und mich möchte nach oben fahren, wo eine Beschriftung steht. Abermals verkneife ich es mir, um für euch den Spannungsbogen aufrecht zu halten.

Wenden wir uns nun dem rechten Gebilde zu. Insgesamt ist dieses Bild, was es auch immer sein mag, dem linken zwar ringförmig ähnlich, aber es wirkt doch etwas unruhiger. Auch hier gibt es unten rechts eine kleine Ausbuchtung. Auch hier verändert sich nach innen hin scheinbar die Farbe, weil der Druck dort stärker wird. Auf diesem inneren Ring finde ich gleich drei Stellen, die besonders hell sein könnten. Die größte ist rechts oben und erinnert mich fast an einen Halbmond. Rechts unten ist wieder etwas tropfenförmiges, dessen Spitze nach links oben in Richtung Loch zeigt. Es könnten aber auch zwei hellere Stellen sein, die dicht übereinander liegen. Das fühle ich nicht ganz genau. Links oben finde ich dann noch etwas, das sich anfühlt, wie ein ausgefüllter Kreis mit etwa anderthalb Zentimetern Durchmesser. Auch scheint das Loch dieses Ringes deutlich verwaschener zu sein als auf dem linken Bild.

Ja, ich glaube, jetzt habe ich beide Bilder beschrieben. Ich könnte jetzt noch mein Farberkennungsgerät zu Rate ziehen, um zu versuchen, die Farbverläufe mir zu erschließen. Es ist aber manchmal nicht so einfach, die Farben auf geprägten Oberflächen zu erkennen. Die kommen im Gerät dann doch manchmal anders heraus als jemand sehendes sie sieht. Dass aber Farbe da ist, fühle ich genau, denn ich kann den Toner des Laser-Printers auf dem ganzen Blatt fühlen. Dann fühlt sich das Papier immer an, als wäre es leicht lackiert.

So, meine lieben. Bevor ich jetzt gleich zur Auflösung dieses löchrigen Rätsels komme, seit ihr gefragt. Wer mag, darf gerne mal die Lösung überspringen und mir entweder in den Kommentaren oder, wer Angst hat, sich mit einer Antwort öffentlich zu outen, über das Kontaktformular schreiben, was ich hier ertastet und beschrieben habe.

Danach kehrt zurück und lest die Auflösung.

Bevor ich aber nun zur Auflösung des Rätsels komme, muss ich erst noch meine kleine Flunkerei offenbaren. Natürlich weiß ich, worum es sich bei diesen beiden Objekten handelt. Schließlich habe ich ja meinen Kollegen darum gebeten, mir diese taktile Grafik anzufertigen. Zum Glück arbeite ich am ACCES@KIT, früher Studienzentrum für Sehgeschädigte (SZS). Nur dort habe ich einen so wunderbaren Zugang zu derlei Dingen. Dafür empfinde ich ein großes Stück Dankbarkeit.

Aber jetzt genug geschwätzt.

Der Grund meines Wunsches, dieses Bild zu bekommen ist etwas, das Mitte April durch die Medien geisterte. Da war die Rede davon dass der Teleskopverbund Event Horison nun auch ein “Foto” des schwarzen Loches Sagittarius A* in der Mitte unserer Galaxis “geschossen” hat. Und das war nicht das erste. Schon 2019 machte dieses riesige Teleskop von sich reden, indem die dortigen Wissenschaftler das erste Foto der Umgebung eines schwarzen Loches überhaupt anfertigten. Es war das super massereiche schwarze Loch in mitten der elliptischen Galaxi M87, die viele Millionen Lichtjahre von uns entfernt ist.

Diese beiden Fotos wollte ich einfach mal unter die Finger bekommen. Das Linke Bild zeigt also das erste Foto von M87 und das zweite das neue Foto von Sagittarius A*. Diese Bilder werfen so einige Fragen auf, denen wir uns in den nächsten Artikeln widmen werden.

Wieso fotografiert man zuerst ein Bild eines schwarzen Loches aus einer Galaxie, die so weit weg von uns ist, wo doch unseres viel näher wäre?

Mit welcher Art Kamera hat man die Bilder gemacht?

Was ist das Event Horison Telescope überhaupt?

Was sieht man genau auf dem Bild? Das schwarze Loch doch eher nicht, denn es ist ja unsichtbar.

Mit diesen und noch mehr quälenden Fragen lasse ich euch für diesmal bis zum nächsten Artikel zurück.

Ich kam, sah und siegte. – ein inklusives Astro-Event

meine lieben,
nach über zwei Jahren Pandemie bin ich seit dem 07.05.2022 wieder auf der Astro-Bühne zurück. Endlich mal wieder ein Event mit Anwesenheit, nicht online und vor allem draußen im freien.
Ich durfte den Inklusionstag auf der Landesschau in Neuenburg am 07.05. mitgestalten.
Von diesem Erfolg möchte ich euch hier kurz berichten und dieses tolle inklusive Erlebnis mit euch teilen.
Geplant war so ein Event schon vor der Pandemie, aber diese vereitelte es bis jetzt. Ich wurde angefragt, ob ich mir vorstellen könne, einen Astronomie-Tag zu gestalten. Nach zwei Jahren im Hamsterrad war ich dazu natürlich sofort bereit. Und so plante ich mit den Veranstaltern einen Messestand für Buchverkauf und für die Ausstellung meiner vielen Modellene. Mit meiner sehenden Kollegin brainstormte ich inhaltlich ein Poster und sie setzte es dann für mich am Rechner um. Mit den Technikern klärte ich die Bedingungen auf der Bühne ab, z. B. Soundsystem etc. Ich buchte in einem günstigen Hotell Zimmer für meine Assistenz und mich, und so konnten wir das Event zu einem sehr entspannten Wochenende ausbauen.
Und so nahm der Inklusionstag seinen Lauf.
Der Aufbau des Standes war sehr entspannt. Zunächst war noch nicht viel los. Es war zu befürchten, dass wir, wie leider bei derlei Veranstaltungen oft, bei all den anderen Angeboten der Gartenschau, übersehen würden.

Grundsätzlich wurden die Stände der Einrichtungen für Menschen mit Behinderungen nicht gut besucht. Das galt beispielsweise für den Stand des Blindenvereins Südbaden, der direkt neben meinem war.

Bei mir haben die Leute zumindest am Anfang den Stand auch nicht überrannt, aber spätestens nach dem Kinderworkshop, den ich um 12 Uhr hielt, änderte sich alles. Der Workshop fand in einem kleinen Amphitheater statt, aber die Kinder saßen weniger auf den steinernen Stufen, sondern zogen die Sitzsäcke und die Wiese direkt vor meiner Bühne vor. So muss es im Amphitheater zugegangen sein, wo die kleine Momo aus gleichnamigen Roman von Michael Ende, lebte. Hat mich alles sehr stark daran erinnert. Ich bin zwar nicht Momo, aber an Gigi Fremdenführer kam ich mit meiner Show sicher locker ran.
Die Technik war rasch installiert. Ich arbeitete mit einem externen Player, über welchen ich Weltraumgeräusche abspielte und einem drahtlosen Headset, wie man es in Fernsehsendungen trägt. Durch einen vorhandenen Monitor-Lautsprecher konnte ich mich sehr gut hören. Die Techniker lobten, dass ich mich in derlei Dingen so gut auskenne und wünschten sich, dass alle ihre Technik so gut im Griff hätten, wie ich die meine.
Nun war alles startklar.

Wir fingen mit der Landung von Matthias Maurer an, redeten über unser Sonnensystem und die Raumstation. Ich bin immer wieder verblüfft darüber, wie viel Weltraumwissen die Kinder aus den Medien aufschnappen und in ihre Kinderwelt einbauen. Das war ein sehr quirliger Workshop. Da wurden Fragen geschrien, Antworten auf meine Rätsel und Fragen rein gerufen, und, und, und. Einfach eine wahre Freude.

Diese Kinder kamen natürlich alle mit ihren Eltern danach an meinen Stand, schauten alles an, nahmen alles in die Hand, stellten Fragen, und die Erwachsenen kauften sogar einige Bücher.

Mein Poster, natürlich mit neuem Namen und Logo, wurde sehr bewundert. Ich wurde sogar mehrfach gefragt, ob man es mitnehmen darf.
Vielleicht drucken wir das nächste mal einfach noch einige auf A4 zum verschenken.
Blinde meinen oft, dass bei derlei Präsentationen so etwas nicht so wichtig sei. Ich finde aber schon, dass Poster und andere visuelle Dinge sehr wichtig sind. Wir Blinden leben als Minderheit in der Welt der Sehenden. Und in der muss man den Augen etwas anbieten, wenn man wahrgenommen werden möchte.

Mein Stand ging nun von Mund zu Mund. Somit war dann mein Vortrag für Erwachsene um 15:00 Uhr richtig gut besucht.
Alle waren darüber verblüfft, wie inklusiv die Astronomie tatsächlich ist.
Ich schrieb viel darüber in meinen Jahresrückblicken. Es gibt, wen nur die Artikel zu Inklusion interessieren, die Möglichkeit bei den Kategorien diese auszuwählen.

Ich habe auch Menschen dadurch angelockt, dass ich zehn Minuten vor Beginn etwas Sphärenmusik abspielte, in welche ich immer wieder ankündigende Sätze sprach. Klang bissel so, wie ein Schausteller auf dem Rummelplatz, hat aber gewirkt.

Die Resonanz danach war großartig, das Interesse riesig und der Stand war dann bis zum Schluss sehr gut besucht.
Manche äußerten, dass sie mir gerne im bequemen Sitzsack noch weitere Stunden zuhören wollten.
Der aufkommende Abendwind meinte zwar immer wieder, meine Posterwand umwehen zu müssen, aber sie fiel stets dort hin, wo niemand war. Keine Gefahr also.

Mir taten die anderen Aussteller zwar etwas Leid, aber ich habe meine positive Resonanz wirklich verdient. Schon im Vorfeld plante und organisierte ich alles weitgehend für mich selbst.
Ich überlasse nichts mehr dem Zufall. Man kann nicht davon ausgehen, dass Veranstalter die Bedarfe blinder Referenten kennen. Für die Planung und Durchführung meiner Veranstaltungen besitze ich mittlerweile richtige Checklisten, die ich abarbeite. Ohne derlei kein Raketenstart.

Ich bin halt wirklich in derlei schon ein Vollprofi. Meine Assistenz hatte manchmal Mühe, mir und meiner Geschwindigkeit geistig zu folgen, aber er hat seine Sache ganz hervorragend gemacht.

Hach, wie hat das alles nach über zwei Jahren mal wieder gut getan. Ich bin wirklich auch stolz auf das Poster.
Ohne zu übertreiben kann ich zusammenfassend sagen: “Ich kam, sah und siegte.”
Der Blindnerd ist auf der Bühne zurück.

Fünf Heilige, eine alte Bauernregel und eine Kalenderreform

Meine lieben,
Jeder kennt sie. Jeder hat schon davon gehört und viele naturverbundene Menschen glauben auch daran.

Die Rede ist, erraten, von den Eisheiligen im Wonnemonat Mai.

Die Namen dieser heiligen Männer sind:

  1. 11. Mai: Mamertus
  2. 12. Mai: Pankratius
  3. 13. Mai: Servatius
  4. 14. Mai: Bonifatius
  5. 15. Mai: die „kalte Sophie“

Die Benennung der Eisheiligen folgt den Namenstagen von Heiligen und Märtyrern aus dem 4. und 5. Jahrhundert. Dabei gibt es regionale Unterschiede in der Anzahl der Eisheiligen, mal sind es drei oder vier, manchmal auch fünf Tage, die abzuwarten sind, bevor man beispielsweise Pflanzen vor Frost sicher ins Freie stellen kann.

Die Tage der Eisheiligen sind in Mitteleuropa so genannte “Witterungs-Regelfälle”, auch „meteorologische Singularitäten“ genannt,
Das Wort “Singularität” halte ich in Sachen Wetter für ein sehr starkes Wort. Wir kennen das Wort hier auf dem Blog eher im Zusammenhang mit schwarzen löchern. Aber sei es darum. Auch beim Wetter gibt es viele Dinge, die sich entweder nur statistisch oder gar nicht vorher sagen lassen. Irgendwie muss daher diese Singularität etwas oder ein Zustand sein, an welchem vielleicht das Verhalten des Wetters den Meteorologen durch die Finger schlüpft und mathematisch und physikalisch möglicherweise nicht erklärt werden kann. Wer das mit dieser Singularität besser weiß, immer her damit in die Kommentare.
Die Hundstage im Juli und August scheinen ein weiteres Beispiel für so etwas zu sein.
Diesem Witterungs-Regelfall der Eisheiligen zufolge wird laut Volksglauben das milde Frühlingswetter erst mit Ablauf der „kalten Sophie“ stabil.

Eine alte Bauernregel besagt:

Vor Nachtfrost du nicht sicher bist, bis Sophie vorüber ist!

Mit den Daten und Tagen der Eisheiligen und auch der Hundstage gibt es allerdings ein Problem.

Das Problem heißt Kalenderreform.

Sehr viele alte Bauernregeln beziehen sich überhaupt nicht auf unseren aktuell benutzten Kalender, dem Gregorianischen.

Vielmehr orientierten sie sich am damals benutzten Julianischen Kalender.

Ich schrieb darüber u. A. in den Artikeln zur Berechnung von Ostern und Fastenzeiten.

Dies nur am Rande. Die Umstellung vom Julianischen auf den Gregorianischen Kalender führte im Zusammenhang mit Isaac Newton dazu, dass es für ihn zwei Geburtsdaten und auch zwei Todestage gibt.
Diesem Herrn werden wir uns aber mal bei anderer Gelegenheit nähern.

Nun zurück zur Kalenderreform.

Im Jahr 1582 folgte auf Donnerstag, den 4. Oktober, der Freitag, 15. Oktober. Die 10 Tage dazwischen hat es also nie gegeben!

Demnach sollten die Eisheiligen genau genommen und auf den neuen Kalender übertragen, zehn Tage später stattfinden, als sie es tun. Das kann schon meteorologisch etwas bewirken, denn der Jahreslauf der Erde um die Sonne herum lässt sich von unseren Problemen mit unseren Kalendern nicht beeindrucken.

Somit dürften sie erst auf die Tage des 23. Mai bis 27. Mai fallen, und die Hundstage auf Anfang Herbst.
Der Glaube an die wetterprognostische Kraft der Eisheiligen lässt sich aus heutiger meteorologischer Sicht auch mit der Einberechnung der Verschiebung aber nicht signifikant bestätigen.

Fazit: Das mit den Eisheiligen ist leider eher nur Nostalgie und Freude am Volksglauben.

Der Kosmische Reigen

Meine lieben,
in einem Astro-Newsletter wurde am Sonntag jemand gesucht, der die Frage beantwortet, wieso sich irgendwie alles im Universum umeinander dreht. Vorgabe der Redaktion war, dass die Antwort ganz ohne Mathematik und einfach gestaltet sein soll, so dass sie auch von Menschen verstanden wird, die nicht in der Materie so drin stecken. Anscheinend gibt es die in diesem Newsletter. Ich habe mich mal an die Beantwortung dieser Frage gewagt.
Die Beantwortung der Frage war durchaus unter dieser Bedingung, dass sie für “alle” verständlich sein soll, nicht einfach. Hätte es mir leichter vorgestellt.

Die Frage war folgende:

Bei der Lektüre des Newsletters wird immer wieder klar, wie schnell sich die Erde um sich selbst dreht, diese wiederum um die Sonne und die Sonne mit uns und den anderen Planeten in und mit der Milchstrasse. Da wird einem schwindlig. Es stellt sich die Frage – warum dreht sich das alles? Warum dieses kosmische Karusell?”

Dann will ich mal versuchen diese Frage zu beantworten.

Ja, da würde uns tatsächlich schwindelig werden, wenn wir etwas von den ganzen Bewegungen spüren würden.
Schwindel und Seekrankheit entstehen immer dann, wenn wir unseren ruhenden Bezugspunkt verlieren, z. B. auf Wellen, im Flugzeug, in Fahrgeschäften auf dem Rummelplatz und ja, auch im All werden Astronauten zuweilen von der Raumkrankheit geplagt.
Aber lassen wir diese Unpässlichkeiten und wenden uns dem kosmischen Tanz zu, an welchem alle Teile unseres Universums beteiligt sind.

Wir Staunen

Vor dem Wissen kommt immer zuerst das Staunen.
Zum Glück bewegen wir uns mit der Erde in ihrer Drehrichtung mit, so dass sie uns in Ruhe scheint. Von der Erdbewegung um die Sonne spüren wir ebenfalls nichts, weil wir das gemeinsam mit der Erde tun, die wir als ruhend empfinden. Und so verhält es sich mit der Bewegung der Sonne um das Zentrum der galaxis, in dessen Mitte sich das geheimnisvolle schwarze Loch Sagittarius A Stern mit mehreren Millionen Sonnenmassen befindet,
Diese bewegt sich mit Milliarden anderer Galaxien auf ein Zentrum zu, bzw. um eines herum, dass man den großen Attraktor nennt.
Ob das Universum als ganzes eine Drehbewegung vollführt, wissen wir nicht, weil wir kein zweites besitzen, an welchem wir das relativ zu uns messen könnten.

Kein Ort der Ruhe

Ich behaupte, dass es Ruhe in unserem Sinne im Universum nicht gibt. Alles bewegt sich irgendwie relativ zueinander. Alleine schon durch die Wucht des Urknalls, die Ausdehnung des Universums, wenn dessen Bestandteile zusammenstoßen, oder auseinander streben, wenn sich Körper anziehen oder durch andere Körper beeinflusst aus ihren Bahnen geworfen werden, entstehen zufällige Bewegungen in alle Richtungen. Da ist es sehr wahrscheinlich, dass Objekte in eine Drehbewegung versetzt werden.
Auf atomarer Ebene ist das ebenso. Alles ist in Schwingung und Bewegung. Das ist der kosmische Tanz.

Was ist eine Drehbewegung überhaupt

Um unsere Frage zu beantworten, müssen wir uns auch darüber klar werden, was eine Drehbewegung überhaupt ist.

Die Einfachste

Die einfachste Bewegung, die wir uns vorstellen können, ist die geradlinige gleichförmige Bewegung, z. B. ein Auto, das mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf einer geraden Straße entlang fährt. Dass es überhaupt keine gerade Straße gibt, weil die Erde selbst gekrümmt ist, soll uns bei unseren kleinskaligen Strecken nicht bekümmern.

Der freie Fall

Eine weitere Bewegung, die wir aus dem Alltag kennen, ist der Fall. Alles fällt zu Boden, weil unsere Erde es anzieht. Ein Objekt fällt um so schneller, desto mehr Zeit es zum Fallen hat, Will sagen, aus welcher Höhe man es losgelassen hat. Das nur am Rande. Im Vakuum fallen alle Objekte gleich schnell.

Alltagsphysik

Aus diesen beiden Bewegungsarten (gleichförmige Bewegung und der freie Fall) ergibt sich dann unter Umständen eine weitere Alltagserfahrung.
Wenn wir einen Gartenschlauch schräg nach oben halten, aus welchem ein Wasserstrahl spritzt, so sehen und erleben wir, dass das Wasser zunächst nach oben steigt, um dann in einem weiten Bogen wieder zur Erde zu fallen. Das kommt doch einer Drehbewegung immerhin schon sehr nahe. In Wirklichkeit beschreibt der Strahl einen Teil einer Parabel, weil die Erde in der Zeit, die das Wasser zum Fallen benötigt, das Wasser durch ihre Anziehungskraft beschleunigt. Es fällt immer schneller.
Das soll uns aber hier auch nicht stören, denn wir wollen es ja für alle, also ohne Mathematik erklären. Wichtig ist für uns bei diesem Schlauch-Experiment, dass wir erkennen, dass sich Kräfte und Bewegungen überlagern können, ohne sich nicht weiter zu stören. Die Kraft des Wasserdrucks, die den Wassertropfen eine Geschwindigkeit in eine Richtung verleihen, überlagert sich sobald das Wasser den Schlauch verlassen hat, mit der Erdanziehung. Zusätzlich erfährt das Wasser also, wie es sich gleichzeitig in die Richtung, z. B. schräg nach oben, und durch die Erdanziehung beschleunigt auf die Erde zu bewegt. Der Druck nach schräg oben und der Zug in Richtung Boden zwingen das Wasser zu dem “Kompromiss” beider Kräfte, in erwähnte bogenförmige Bahn. Es ist klar, dass die Erde in jeden Fall diesen Kampf gewinnen wird.

Vom Garten ins All

Möchte man z. B. zum Mond fliegen, so müssen wir der Erdanziehung quasi entkommen. Ansonsten würde es den Astronauten so ergehen, wie dem Wasser in obigen Beispiel. Sie würden mit Sack und Pack in einer parabolischen Bahn wieder zurück zur Erde fallen.

Was passiert aber nun, wenn die Kraft des Triebwerkes dem Raumschiff eine Geschwindigkeit und Richtung verleiht, die bei einer gewissen Entfernung von der Erde genau der Erdanziehungskraft entspricht? Genau. dort fällt das Objekt dann nicht mehr zur Erde zurück, sondern fällt für alle Zeiten quasi um die Erde herum. Die Richtungen der Bewegungskraft des Objektes und die der Erdanziehung stehen nun rechtwinklig zueinander und zwingen das Objekt auf eine Kreisbahn um die Erde. Bei der Masse unserer Erde liegt diese Bahn allerdings noch innerhalb unserer Atmosphäre, von welcher dieses Objekt abgebremst wird, weshalb es dann schließlich doch wieder zur Erde zurück fallen würde.
Es gibt da noch eine zweite Fluchtgeschwindigkeit, die unser Raumschiff auf eine sog. elliptische Keplerbahn bringt, und eine dritte, die es uns schließlich erlaubt, das Schwerefeld der Erde zu verlassen, um die Reise zu Mond oder Mars antreten zu können.

Die Raumstation kann sich nur da oben halten, weil sie mit einer Geschwindigkeit rechtwinklig zur Erdanziehung fliegt. Wäre sie langsamer, würde sie abstürzen. Wäre sie schneller, dann könnte sie ihre Bahn nur dadurch verteidigen, indem sie schneller fliegt. Das müsste sie auch, wäre sie in einer niedrigeren Umlaufbahn.

Eine langsamere Gangart könnte sie nur auf einer höheren Umlaufbahn einschlagen. So bewegen sich auch die inneren Planeten stets schneller um die Sonne als die äußeren. Merkur in 88, die Erde in 365 tagen und Saturn in 30 Jahren.

In Wahrheit bewegen sich Planeten auf elliptischen Bahnen um ihre Sonnen. Wie stark die Bahnen elliptisch sind, hängt davon ab, wie die Startbedingungen des Systems waren, bzw. ob ein vorbeiziehendes massereiches Objekt die Umlaufbahn verzerrt hat. Der Kreis ist quasi ein Sonderfall einer Ellipse. Bei ihm liegen eben beide Brennpunkte auf einem Punkt, dem Mittelpunkt. Das aber nur der Vollständigkeit wegen.

Eine Drehbewegung ist also stets eine Bewegung, die aus zwei Komponenten besteht. Die eine ist die Richtung, in welche der Körper fliegen würde, wenn da nicht die zweite Kraft, in unserem Fall durch Massenanziehung verursacht, wäre.

Wir haben ja schon gesagt, dass sich im Universum alleine durch seine turbulente Entstehung, aber auch durch Temperatur, andere Strahlung, aber vor allem durch die Gravitation (Massenanziehung), alles durcheinander bewegt. Die Gravitation und die “dunkle Materie” sorgen dafür, dass sich zwar Sterne um das Zentrum ihrer Galaxien drehen dürfen, aber nicht in irgend eine Richtung einfach auf und davon fliegen.

Und hier schließt sich der Kreis zu unserem Kapitel über das Staunen. Alles im Universum besitzt einen Drehimpuls und beteiligt sich somit am kosmischen Tanz.

Erstaunlich ist, dass es nach statistischen Beobachtungen so scheint, dass die bevorzugte Drehrichtung von Planeten, Sonnen und Galaxien links herum führt. Das lässt uns mit der Frage zurück, ob vielleicht schon der Urknall einen Drehimpuls, wovon auch immer, abbekommen hat.

Die beiden Männer, welche die Bewegungen von Planeten um die Sonne mathematisch beschrieben, waren Johannes Kepler und Isaac Newton. Die sparen wir uns aber für einen weiteren Artikel auf.

Die Vorletzte – eine kleine Feier für Apollo 16


Meine lieben,
ich weiß, es ist jetzt etwas dicht, schon wieder einen Artikel nach dem längeren zum Mondhasen zu bringen, aber manchmal muss man Feste und Jubiläen eben feiern, wie sie fallen.
Passend zur Geschichte vom Hasen auf dem Mond, können wir heute eine andere Weltraummission würdigen.

Heute, am 20.04.2022, vor fünfzig Jahren landete Apollo16 auf dem Mond.
trotz einiger Pannen wurde sie zu vielleicht erfolgreichsten wissenschaftlichen Mond-Mission des ganzen Apollo-Programms.

Die Besatzung

Am 3. März 1971, kurz nach dem Flug von Apollo 14 gab die NASA die Besatzung für die Mission Apollo 16 bekannt. Als Kommandant wurde der Weltraumveteran John Young ausgewählt, der bereits zwei Geminiflüge und einen Mondflug mit Apollo 10 vorzuweisen hatte. Pilot der Kommandokapsel war Ken Mattingly, der bereits für Apollo 13 nominiert gewesen war, damals aber kurz vor dem Start aus medizinischen Gründen (mangelnde Immunität gegen Röteln) gegen Jack Swigert ausgetauscht worden war. Als Pilot der Mondlandefähre wurde Charles Duke nominiert.
Im Kinofilm zu Apollo 13, sehr sehenswert, wird dieser medizinische Befund und den Ausschluss von Mattingly,eindrucksvoll in Szene gesetzt. Er tut einem richtig Leid und hat später übrigens niemals Röteln bekommen.
Im All war er aber dann mit Apollo 16 und es blieb ihm das Unglück mit Apollo 13 erspart.

Einige Monate zuvor war das Apolloprogramm nochmals gekürzt worden. Der letzte Mondflug sollte nun mit Apollo 17 stattfinden. Aus diesem Grund nominierte die NASA für die Ersatzmannschaft nicht mehr junge Astronauten, die drei Flüge später zur Hauptmannschaft aufsteigen sollten, sondern teilte bereits erfahrene Raumfahrer ein. Für Apollo 16 bestand die Ersatzmannschaft aus dem Kommandanten Fred Haise, dem Piloten der Kommandokapsel Stuart Roosa und dem Mondfährenpiloten Edgar Mitchell. Alle drei hatten bereits einen Apolloflug hinter sich. Wäre Charles Duke ausgefallen, hätte Edgar Mitchell somit die Möglichkeit gehabt, der erste Astronaut zu werden, der zweimal auf dem Mond landete.
Die Unterstützungsmannschaft (Support-Crew) bestand aus Henry Hartsfield, Anthony England und Donald Peterson. England war Wissenschaftsastronaut aus der sechsten Auswahlgruppe, Hartsfield und Peterson gehörten zu den sieben Astronauten, die im August 1969 von der US Air Force zur NASA gekommen waren, nachdem die Air Force die Pläne für ein eigenes bemanntes Raumfahrtprogramm (MOL) beendet hatte.

Als Verbindungssprecher (Capcom) während des Fluges dienten die Ersatzleute Haise, Roosa und Mitchell, die Unterstützungsmannschaft Hartsfield, England und Peterson, der Apollo-15-Astronaut James Irwin, sowie Robert Overmyer und Gordon Fullerton, die ebenfalls ihre Astronautenausbildung bei der US-Luftwaffe bekommen hatten und zur NASA gewechselt waren, nachdem die Air Force die Pläne eines eigenen bemannten Raumfahrtprogramms aufgegeben hatte.

Im Gegensatz zu vorigen Mondmissionen erkannte man schon bald, dass gute Piloten der Luftwaffe zwar sehr geeignet waren, solch ein Raumschiff zu fliegen, aber um auf dem Mond das Gestein, was mitgenommen werden sollte auf seinen wissenschaftlichen Nutzen zu suchen und zu bestimmen, fehlten diesen Kamikazefliegern einfach die geologischen Kenntnisse. Aus diesem Grunde wurde von nun an großer Wert darauf gelegt, dass alle Astronauten auch in derlei ausgebildet wurden.
Hierzu wurde unter anderem auch der in Deutschland liegende Einschlagkrater im Nördlinger Ries studiert.

Vorbereitung

Aber schon bevor es los ging, gab es technische Probleme. Und so wurde bei Apollo 16 zum ersten und einzigen Mal im Apollo-Programm der Start um einige Wochen verschoben. Probleme gab es unter anderem mit John Youngs Raumanzug, der noch mal überarbeitet werden musste. Man stelle sich vor, wenn der nicht dicht gewesen wäre. So ein Raumanzug ist ein Mini-Raumschiff, der von Kühlung, Heizung, Luft bis Toilette alles enthält, was der Astronaut zum leben braucht.

Die einzelnen Stufen der Saturn-V-Rakete AS-511 wurden zwischen Juli und September 1970 im Kennedy Space Center angeliefert.
Auch damit war nicht alles zum besten. Sie mussten auf Lecks untersucht und diese geschlossen werden.
Man war seit Apollo 13 vorsichtiger geworden.

Namensgebung

Das Apollo-Raumschiff CSM-113 erhielt nach einer Comic-Figur den Namen Casper. Die Mondlandefähre LM-11 erhielt den Namen Orion, benannt nach dem Sternbild Orion.

Flugverlauf und Pannen

Der Start erfolgte am 16. April 1972, 17:54 Uhr UTC vom Kennedy Space Center in Florida. Drei Tage nach dem Start fiel das Navigationssystem aus. Die Positionsbestimmung konnte daher nur mit Hilfe eines Space Sextant erfolgen. Man kann sagen, dass quasi auf Sicht zu den Sternen navigiert werden musste. Normalerweise wird anhand von Radiowellen, deren durch den Doppler-Effekt verzerrte Wellenlänge und der Richtung, aus welcher verschiedene Antennen sie empfangen der Aufenthaltsort des Raumschiffes bestimmt und die Koordinaten von der Erde aus an den Computer im Schiff geschickt werden. Außerdem geben Kreiselkompasse Informationen über die Lage des Schiffes her.
Das fiel nun weg, und damit nicht genug.

Nun fiel auch noch kurz nachdem die Mondlandefähre „Orion“ sich von dem Kommandomodul „Casper“ in der Mondumlaufbahn getrennt hatte, der Schwenkantrieb des Haupttriebwerks der Apollo teilweise aus.

Ja, man muss im All die Antriebsdüsen beweglich haben, weil Seiten- Quer- und Höhenruder im Vakuum des Alls schlicht und einfach überhaupt nichts bewirken, was Einfluss auf die Richtung nehmen könnte. Fliegen im All ist somit etwas völlig anderes, als mit einem Flugzeug durch die Luft zu “schwimmen”.
Zum Glück war aus Sicherheitsgründen dieser Schwenkantrieb doppelt eingebaut worden.
Der Ersatz funktionierte noch, und so konnte die Mission zwar mit höherem Risiko, denn jetzt durfte ohne weiteren Ersatz, mit dem Antrieb wirklich nichts mehr schief gehen, fortgesetzt werden.

Bis zur Freigabe durch die Bodenkontrolle waren beide Raumschiffe nahe beieinander in der Umlaufbahn um den Mond verblieben, um für den Fall eines Missionsabbruchs sofort wieder docken und zurückfliegen zu können.

Auf dem Mond

Ziel der Landung war das Cayley-Hochland, in der Nähe des Descartes-Kraters, welches Young und Duke mit knapp sechs Stunden Verspätung erreichten. Dies war der südlichste Landeplatz des Programmes.

Und ja, da geschah bedauerlicherweise noch eine Panne
Der Ausstieg aus der Fähre und die ersten Schritte der Astronauten auf der Mondoberfläche konnten erstmals nicht im Fernsehen übertragen werden, da der Sender der Mondlandefähre ausgefallen war. Erst als die Anlage des Mondautos montiert war, konnte das Geschehen wieder verfolgt werden.
Das war schon großartig, dass man diesmal nicht nur Beutel oder eine Handkarre für das Mondgestein mit führte, sondern ein richtiges Batterie betriebenes Fahrzeug.

Gefährlicher Übermut

Als man schließlich gut gelandet und auf dem Mond ausgestiegen war, wurde Duke übermütig. Für eine “Mond- Olympiade” hüpfte er auf und ab. Auf dem Mond war Duke 27 Kilogramm leicht und konnte richtig springen. Duke schnellte in die Höhe und überschlug sich rückwärts. Er hatte nicht bedacht, dass sein Rucksack auf dem Mond eben so schwer war, wie er selbst. Der zog ihn nach hinten und sorgte für den fast tötlich endenden Salto Mortale rückwärts.
Der Rucksack mit dem Lebenserhaltungssystem hatte keine richtig harte Schale. Wenn er kaputt gegangen wäre, bedeutete das den sicheren Tot für Duke. John Young half dem erschrockenen Kollegen wieder auf. Duke erzählte später, er sei am nächsten dran gewesen, sich selbst auf dem Mond umzubringen.
Aber die lebenserhaltenden Systeme des Raumanzuges hatten zum Glück keinen Schaden genommen und arbeiteten fehlerfrei weiter.

Wissenschaft

Das wissenschaftliche Programm der Mannschaft auf dem Mond umfasste im nuklear betriebenen ALSEP, einer Art Labor, (Apollo Lunar Surface Experiments Package):

  • ein passives und aktives seismisches Experiment
  • ein festes, wie auch ein tragbares Magnetometer
  • ein Wärmefluss-Experiment
  • ein Strahlungsdetektor für kosmische Strahlung
  • einige Sonnenwind-Kollektoren
  • und einen Transponder zur Schwerefeldmessung.

Es wurden erstmals auch astronomische Aufnahmen mittels einer Kamera im ultravioletten Licht ddurchgeführt (Spektrograf). Der Film wurde auf der Erde ausgewertet.

Was draußen geschah

Drei größere Außenbordeinsätze, Engl. EVA abgekürzt, wurden durchgeführt, bei denen das Mondauto wertvolle Dienste leistete.

  1. Die erste EVA war geprägt durch die Installation der wissenschaftlichen Experimente in der näheren Umgebung der Landestelle. Es wurde zudem noch eine kurze Ausfahrt zu den Kratern Flag und Ray durchgeführt. Die EVA dauerte 7 h 11 min und führte über eine Strecke von 4,2 km.
  2. Die zweite EVA führte zu den Kratern Cinco, Stubby und Wreck. Bei diesem Ausflug wurde ein Bohrer eingesetzt, der Kernproben aus drei Metern Tiefe lieferte. Die Tour hatte einen Umfang von 11 km und dauerte 7 h 23min.
  3. Die dritte EVA dauerte 5 h 40 min und hatte den North-Ray-Krater zum Ziel. Hierbei legte die Crew 11,4 km zurück. Ursprünglich hätte diese EVA ebenfalls etwa 7 h dauern sollen, musste aber wegen der Verspätung verkürzt werden; zwischenzeitlich war sogar der Verzicht erwogen worden.

Die NASA-Wissenschaftler hatten den Astronauten aufgetragen, zwei verschiedene Arten von Mondproben zu sammeln. Einerseits war man an Gestein interessiert, das aus Kratern in der Nähe des Landeplatzes durch Meteoritenaufschlag herausgeschleudert worden sein soll.
Außerdem erwartete man Bodenproben von dem den Landeplatz umgebenden hügeligen, grabendurchzogenen und zerfurchten Gebiet, das nach damaliger Vorstellung vulkanischen Ursprungs sein sollte.

Mithilfe des Mondautos konnten die Astronauten knapp 95 Kilogramm Mondgestein einsammeln und zur Erde mitbringen. Die Funde widerlegten die Theorie, Vulkane hätten die frühere Gestalt des Mondes geformt.

Der Rückflug

Nachdem die beiden Astronauten Young und Duke in die Kommandokapsel „Casper“ umgestiegen waren, sollte die Mondfähre wie üblich kontrolliert auf den Mond stürzen, woraus allerdings nichts wurde. Ihr könnt euch denken wieso nicht. Genau, eine weitere Panne.

Nach dem Abkoppeln begann die Fähre leider zu taumeln. Das geplante Zünden der Triebwerke wurde nicht durchgeführt, so dass die Aufstiegsstufe noch etwa ein Jahr in der Mondumlaufbahn blieb, bis sie an einem unbekannten Ort abstürzte.

Vor dem Verlassen der Umlaufbahn wurde noch ein kleiner Satellit des Apollo-Raumschiffs ausgesetzt. Dabei handelte es sich um das gleiche Modell, das auch schon Apollo 15 in eine Mondumlaufbahn gebracht hatte. Der Satellit untersuchte die Erscheinungen der Erdmagnetosphäre sowie den Sonnenwind in Mondnähe und dessen Einfluss auf das Magnetfeld, bis er auf dem Mond zerschellte.
Der Rückflug selbst ging ohne Probleme vonstatten. Ken Mattingly führte während des Rückfluges noch einen Außenbordeinsatz aus, um Filmmaterial aus dem Geräteteil zu bergen. Insgesamt befand er sich 1 h 24 min außerhalb der Kapsel.

Zu guterletzt noch ein schönes Geschichtchen

Während des Außenbordeinsatzes tauchte nach Angaben des Astronauten Charles Duke auf kuriose Art und Weise der Ehering wieder auf, den Ken Mattingly Tage zuvor in der Kommandokapsel verloren hatte: Er trieb durch die geöffnete Luke der Kommandokapsel nach draußen, prallte von Ken Mattingly selbst an der Außenseite der Kommandokapsel ab und flog zur Luke zurück, wo ihn der in der Luke stehende Charles Duke auffangen konnte.

Beim Wiedereintritt mussten die Astronauten eine Verzögerung von 7,19 g ertragen, der höchste Wert, der für eine Apollo-Mission gemessen wurde. Am 27. April 1972 um 19:45 Uhr wasserte Apollo 16 im Pazifik und wurde vom Flugzeugträger USS Ticonderoga geborgen. Die Mannschaft brachte bei dieser Mission 95,8 kg Mondgestein mit auf die Erde. Eine Probe dieses Gesteins kann im Nördlinger Rieskrater-Museum besichtigt werden.

Die Kommandokapsel “Casper” befindet sich heute im U.S. Space & Rocket Center in Huntsville, Alabama.

Schlussbemerkungen

Also ich weiß nicht, wie es euch mit diesen Geschichten geht. Ich finde es unglaublich, dass dieses Programm zum Mond doch recht gut funktionierte. Der schwerste Unfall mit den meisten Opfern geschah nicht auf dem Mond, wie man es erwarten sollte. Nein, er geschah auf der Erde, als die Raumkapsel von Apollo 1 mit drei Astronauten im inneren plötzlich Feuer fing und alle drei tötete. Apollo 13 war natürlich sehr schlimm und tragisch, aber alle überlebten das Unglück, obwohl es im luftleeren All geschah.

Also ich sehe da stets Parallelen zur Seefahrt. Aber wenn die Chance auch gering sein mag, so kann man auf hoher See mit viel Glück überleben und von einem anderen Schiff aufgelesen werden. Im All geht das nicht so leicht.
Dennoch hoffe ich, dass wir Menschen zum Mond zurück kehren werden. Die Raumfahrt, insbesondere die internationale Raumstation sind ein Zeichen dafür, dass wir Menschen durchaus über Landesgrenzen und auch kulturelle Barrieren hinweg große Dinge zu leisten im Stande sind. Ich bin davon überzeugt, dass wenn wir das auch auf die globalben Probleme unserer Zeit anwenden, diese “noch” in den Griff bekommen könnten. Solch eine Grundauffassung wird Grenzen überwinden und hoffentlich den Weltfrieden bringen.

Der Mondhase


So, meine lieben,
auch ich möchte euch natürlich zu Ostern ein kleines Ei in euer Osternest legen. Wobei es heute nicht um Eier gehen wird. Die haben wir vor zwei Jahren behandelt.
Heute geht es um das Tier, ohne welches Ostern nicht denkbar wäre, ein Symbol der Fruchtbarkeit, um den Hasen. Da das hier ein Astro-Blog ist, kann es sich natürlich nicht um irgend einen Hasen handeln, der lustig über Wiesen und Felder hoppelt. Es geht um den Hasen im Mond. Der kommt vor allem in asiatischen Mythen vor und ein chinesischer Rover auf dem Mond trägt seinen Namen. Somit werden wir heute wieder einen großen zeitlichen Bogen spannen, der vermutlich mehrere tausend Jahre abdeckt und in einem höchst modernen Forschungsinstrument auf dem Mond endet.

Die Hauptinhalte dieses Artikels habe ich aus Wikipedia.

Eine kaiserliche Stickerei aus dem 18. Jahrhundert zeigt einen weißen Hasen und noch mehr auf dem Mond. Er zerstampft dort in einem Mörser die Kräuter des Lebenselixiers. Vermutlich die Kräuter der Unsterblichkeit. Wir erinnern uns. Im ersten Band von Harry Potter wurde dieser Stein der Weisen, der Unsterblichkeit ermöglichen sollte, der Hauptgegenstand des ersten Abenteuers von Harry Potter.

Von diesem Hasen auf dem Mond hörte ich das erste mal, als ich mir eine lange Dokumentation der Mondlandung von Apollo 11 anhörte. Er war dort Gegenstand der Funkgespräche.

Die Mythen

Dann schauen wir uns mal diese Geschichten, Mythen und Märchen etwas genauer an:

In China

In der chinesischen Mythologie erscheint der „Mondhase“ (chinesisch 月兔, Pinyin yuètù) bzw. „Jadehase“ (玉兔, yùtù) häufig als Begleiter der Mondgöttin Chang’e, für die er mit seinem Gerät das Lebenselixier stampft. Die früheste Erwähnung eines Hasen auf dem Mond findet sich in den „Chuci“, einer Anthologie chinesischer Gedichte aus der Zeit der Streitenden Reiche der Han, der zufolge ein Hase (Mondhase Yuetu) gemeinsam mit einer Kröte (Fabelkröte Chanchu) (beide uralte Fruchtbarkeitssymbole) auf dem Mond unablässig damit beschäftigt ist, pfundweise Unsterblichkeit verleihende Kräuter zu stampfen. Diese Sichtweise taucht in späteren Texten wie der „Taiping yulan“, einer Enzyklopädie der Song-Dynastie, erneut auf. Dichter der Han-Dynastie nennen den Hasen auf dem Mond „Jadehase“ oder „Goldhase“ (金兔, jīntù); diese Wendungen werden oft stellvertretend für das Wort „Mond“ gebraucht. Im Gedicht „Der Alte Staub“ des bekannten Tang-Dichters Li Bai heißt es „Der Hase im Mond stößt die Kräuter umsonst“.
Die Chinesen verzierten während des Mondfestes die Kuchen mit dem Bild des Hasen. Sie räucherten vor seinen Bronzefiguren und befestigten bei Vollmond ein farbiges Plakat mit seinem Bild, das sie ehrfürchtig grüßten und daraufhin zeremoniell verbrannten.

In Japan

In der japanischen Mythologie wird der Mondhase als Tsuki no Usagi (月の兎) bezeichnet. Dort entspringt der Glaube an den „Mondhasen“ der Shintō-Religion und nimmt Bezug auf die Legenden „Vom Fuchs, dem Affen und dem Hasen“. Der Legende zufolge verband einen Fuchs, einen Affen und einen Hasen eine enge Freundschaft. Während sie am Tage in den Bergen miteinander spielten und gemeinsam jagten, verbrachten sie die Nacht gemeinsam im Wald. Der Herr des Himmels, Taishakuten (帝釈天), erfuhr davon und fand dies ungewöhnlich. Er suchte, als alter Wanderer verkleidet, die drei Freunde auf. Er fand sie des Abends am Lagerfeuer und bat sie um etwas zu essen. Der Affe brachte ihm sogleich Nüsse, der Fuchs gab ihm einen Fisch. Der Hase aber fand nichts, was er dem Wanderer geben konnte. Als der Affe und der Fuchs den Hasen deswegen mit Schmähungen überhäuften, sprang dieser verzweifelt ins Lagerfeuer und rief: „Iss mich!“. Der Herr des Himmels war so gerührt von dieser Geste, dass er den Körper des Hasen wieder herstellte und ihn mit zum Mond nahm. Der Rauch, den der Hase bei seiner Opferung erzeugt hatte, schlug sich auf der glänzenden Mondoberfläche nieder und ahmt noch heute seine Gestalt nach.
Eine Version dieser Geschichte findet sich in der japanischen Anthologie „Konjaku Monogatarishū“, wo ein Fuchs und ein Affe als Gefährten des Hasen fungieren.
Davon abweichend überliefert das Kojiki eine Erzählung vom Hasen, die in ihrem Inhalt mit der Erzählung „Der weiße Hase von Inaba“ (因幡の白兎, Inaba no shirousagi) übereinstimmt.

In Korea

In der koreanischen (dort als RR dal tokki, kor. 달토끼) Überlieferung rührt er lediglich die Zutaten für Reiskuchen (Mochi). Der Mörser symbolisiert dabei den Neumond, der die Mondsichel gebiert.

In Amerika

Ähnliche Legenden begegnen in der mexikanischen Folklore, wo die Muster auf der Mondoberfläche ebenfalls als Hase identifiziert werden. Nach einer aztekischen Legende lebte der Gott Quetzalcoatl eine Zeit lang als Mensch auf der Erde, wo er sich auf Reisen begab und allmählich ermüdete und ihn hungerte. Da weder Essen noch Trinken erreichbar waren, vermeinte er zu sterben. Ein Hase graste in der Nähe und bot sich ihm als Nahrung, um sein Leben zu retten. Quetzalcoatl, gerührt vom großzügigen Angebot des Hasen, erhob ihn auf den Mond, dann brachte er ihn auf die Erde zurück und sagte: „Du vermagst nur ein Hase zu sein, aber jeder wird deiner gedenken, siehe da, dein Bild im Licht, für alle Menschen und alle Zeiten.“

Eine weitere mittelamerikanische Legende schildert die Opfer Nanahuatzins während der Erschaffung der fünften Sonne. Demütig opferte er sich im Feuer, um die neue Sonne zu werden, aber der reiche Gott Tecciztecatl zögerte viermal, bevor er sich schließlich herabließ, ein Mond zu werden. Aufgrund der Feigheit Tecciztecatls beschlossen die Götter, dass der Mond weniger hell als die Sonne scheine, und einer der Götter warf einen Hasen auf dessen Oberfläche, um sein Licht zu dämpfen. Tecciztecatl soll bei seinem Selbstopfer die Gestalt eines Kaninchens angenommen haben, dessen Schatten sich noch heute dort befindet.

Im Buddhismus

In der buddhistischen Śaśajâtaka (Jataka-Erzählung Nr. 316), beschlossen ein Affe, ein Otter, ein Schakal und ein Hase am Tag des Vollmondes (Uposatha) ein Werk der Nächstenliebe zu vollbringen.
Als nun ein alter Mann um Nahrung bettelte, sammelten die Affen Früchte von den Bäumen, der Fischotter Fische, der Schakal stahl eine Eidechse und eine Kanne Milchquark. Aber der Hase, der allein Gras zu sammeln verstand, bot stattdessen seinen eigenen Leib und warf sich in das Feuer, das der Mann entzündet hatte. Jedoch der Hase verbrannte nicht. Der alte Mann offenbarte sich als heiliger Sakka und sprach überaus bewegt von der gezeigten Opferbereitschaft: „Wer sich selbst vergisst, wird, und sei er die niedrigste Kreatur, den Ozean des ewigen Friedens erlangen. Mögen alle Menschen aus diesem Beispiel lernen und sich zu Taten des Mitleids und Erbarmens bewegen lassen.“ Er verlegte, angerührt von der Tugend des Hasen, dessen Bild auf den Mond, dass es jedermann sähe. Es soll noch heute den Rauch zeigen, der aufstieg, als der Hase sich ins Feuer warf.

Wie schon gesagt, habe ich über die Mondlandung von diesem Hasen auf dem Mond gehört. In Europa ist ja eher vom Mondgesicht oder dem Mann im Mond die Rede. Es scheint, dass die Schattierungen, die durch die Mondkrater und Berge vom Mond auf die Erde geworfen werden, viel Raum zu Spekulation oder Interpretation bieten.
Immerhin hat die Kraft dieser alten Geschichten dazu gereicht, einen Rover nach dem Jadehasen zu benennen. Hier nun einiges zu dieser ganz hervorragenden chinesischen Leistung zu Raumfahrt und des neueren Besuch des Mondes.

Geschichte der Mission

Schon seit 1998, also vier Jahre nachdem die Projektgruppe Monderkundung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften die erste Machbarkeitsstudie für ein Monderkundungsprogramm vorgelegt hatte, arbeiteten rund ein Dutzend Forschungsinstitute an Prototypen für einen Mondrover. So besaß zum Beispiel das Modell der Fakultät für Informatik der Tsinghua-Universität in Peking sechs einzeln angetriebene Räder und konnte neben der Erhitzung von Bodenproben und spektrographischer Untersuchung derselben auch Proben von Helium-3 entnehmen. Als man 2008, also zwei Jahre vor dem Start von Chang’e 2, mit den Vorbereitungen für die Mission Chang’e 3 begann, erhielt jedoch das Konzept der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie den Zuschlag. Für die konkrete Entwicklung des Rovers war Jia Yang (贾阳, * 1970) zuständig, unter Ye Peijian stellvertretender Chefkonstrukteur der Sonde.
Eines der größten Probleme waren die Räder. Während irdische Sandkörner von Wind und Wetter rundgeschliffen werden, sind die Regolith-Partikel auf dem Mond messerscharf und würden reguläre Radreifen in kurzer Zeit zerstören. Um mit diesem Problem zurechtzukommen, experimentierte die Gruppe um Jia Yang über einen Zeitraum von mehr als drei Jahren mit diversen Bereifungen, selbst mit Kettenfahrwerken. Schließlich bespannte man die Felgen der sechs Räder ähnlich wie bei den sowjetischen Lunochod-Rovern mit einer Art Fliegengitter aus Draht, durch dessen Löcher sich die spitzen Regolithkörner hindurchdrücken konnten. Dies reduzierte außerdem das Gewicht der Räder und verlieh der Bereifung eine gewisse Elastizität. Darüber ordnete man in Querrichtung senkrecht stehende Streifen aus Metall an, die wie Klauen für eine bessere Traktion sorgten.
Als der erste Prototyp fertiggestellt war, musste er unter möglichst realistischen Bedingungen getestet werden. Nach einer eingehenden in-situ Inspektion der Wüsten Nordwestchinas entschied man sich für ein nordwestlich von Dunhuang, Provinz Gansu, gelegenes Gebiet in der Kumtag-Wüste, wo aus Baracken eine temporäre Prüfbasis errichtet wurde. Mit auf dem Wüstensand verteilten Steinen wurde das autonome Hindernisvermeidungssystem getestet und dabei das Fahrgestell des Rovers immer weiter verbessert.
Der Name des Rovers wurde in einer Onlineumfrage und anschließender Abstimmung von 3.445.248 Chinesen im In- und Ausland ausgewählt. Das Wort Jadehase (玉兔, yùtù) bezeichnet in der chinesischen Mythologie den Begleiter der Mondgöttin Chang’e (siehe oben.

Ziele der Mission

Wie bei den Raumfahrtprogrammen Chinas üblich, gab es bei der Mission Chang’e 3 sowohl technische Ziele, also die Erprobung von Technologien für die folgenden Missionen, als auch wissenschaftliche Ziele:

  • Technische Ziele waren eine weiche Landung sowie der Einsatz eines Rovers auf dem Mond.
  • Die wissenschaftlichen Ziele für den Rover waren die Erkundung der lunaren Oberflächentopografie und der Zusammensetzung des Oberflächenmaterials sowie Radarmessungen der Struktur des Mondregoliths bis zu einer Tiefe von 140 Metern. So nennt man den Sand, der auf dem Mond sich befindet.

Aufbau des Rovers

Die Maße des Rovers betragen ca. 1,5 × 1 × 1 Meter und das Gewicht 140 kg, davon 20 kg wissenschaftliche Instrumente. Damit ist er kleiner und wesentlich leichter als die russischen Lunochod-Rover. Jadehase erhielt seine Energie durch zwei Solarmodule, die ihm während der 14-tägigen Mondtage den Betrieb ermöglichten. Während der 14-tägigen Mondnächte ging der Rover in Bereitschaftsbetrieb. Dabei erhielt er Wärme durch Radionuklid-Heizelemente mit Plutonium 238 und Zweiphasen-Flüssigkeitsschleifen. Damit konnte die Temperatur im Inneren des Gehäuses zwischen +55 °C und −20 °C gehalten werden, während die Außentemperaturen zwischen +110 °C und −180 °C schwankten.
Die sechs Räder des Rovers wurden von jeweils einem bürstenlosen Gleichstrommotor einzeln angetrieben, die vorderen und die hinteren beiden Räder konnten um eine senkrechte Achse gedreht werden. Dadurch konnte der Rover nicht nur Kurven fahren, sondern sich auch an Ort und Stelle um sich selbst drehen, er konnte „zurückblicken“, um den freigelegten Regolith in seinen Fahrspuren zu spektrografieren.
Bei Tests auf der Erde konnte der Rover Steigungen von bis zu 20° bewältigen und über Hindernisse von bis zu 20 cm hinwegfahren. Die Unterseite des Gehäuses lag bei ebenem Untergrund 30 cm über dem Boden.

Durch die Signallaufzeit von 2,5 Sekunden vom Mond zur Erde und zurück ist eine direkte Fernsteuerung von Mondfahrzeugen schwierig. Die Techniker im Raumfahrtkontrollzentrum Peking gaben dem Rover zwar Zielpunkte vor, den Weg dorthin musste er sich jedoch selbst suchen. Hierfür war er mit zwei Navigationskameras im „Kopf“ an der Mastspitze sowie zwei Hindernisvermeidungskameras unten am Gehäuse ausgestattet, die jeweils Stereobilder lieferten, aus denen sich Jadehase mittels Delaunay-Triangulierung eine topografische Karte seiner Umgebung berechnete. Außerdem besitzt der Rover folgende Nutzlasten:

  • Panoramakamera im „Kopf“ mit zwei 20 cm voneinander entfernten Objektiven für Stereoaufnahmen im Bereich von 3 m – ∞, schwenkbar um 360° in der horizontalen und 90° in der vertikalen Richtung.
  • Auf zwei Frequenzen arbeitendes Bodenradar
  • Infrarotspektrometer
  • Alphapartikel-Röntgenspektrometer (APXS) an einem mechanischen Arm.

Ablauf der Mission

Jadehase wurde, befestigt auf der Oberseite des Landers der Sonde Chang’e 3, am 1. Dezember 2013 um 17:30 Uhr UTC gestartet und landete am 14. Dezember 2013 um 13:11 Uhr UTC, vier Tage nach dem örtlichen Sonnenaufgang, im Mare Imbrium auf der erdzugewandten Seite des Mondes. Dies war die erste weiche Landung auf dem Mond seit 1976 und der erste Einsatz eines Mondrovers, seit Lunochod 2 am 11. Mai 1973 außer Betrieb ging. Gut sieben Stunden nach der Landung, am 14. Dezember 2013 um 20:35 Uhr UTC, rollte der Rover über eine Rampe auf die Mondoberfläche.

Erster Mondtag

An dieser Stelle möchte ich nochmal ausdrücklich sagen, dass die Betonung in dieser Überschrift auf “dem ersten Mondtag” liegt. Das hat durchaus nichts mit dem Tag auf unserer Erde zu tun. Ein Mondtag dauert ungefähr 14 Erdentage auf einer Mond-Seite. Tag ist es also auf dem Mond, wenn die Sonne die Seite bescheint, auf welcher wir uns befinden. Haben wir beispielsweise Neumond, dann ist die uns zugewandte Seite des Mondes im Erdschatten, also dunkel, also nacht. Vollen Mondtag haben wir nur bei Vollmond. Dazwischen ist Dämmerung etc.

Nachdem der Mondhase um den 17. Dezember 2013 einen kurzen Mittagsschlaf gehalten hatte, war die erste Aufgabe, die Jadehase bis zum 22. Dezember 2014 erfüllte, den Lander von verschiedenen Blickwinkeln aus zu fotografieren, während er selbst umgekehrt auch vom Lander aus gefilmt und fotografiert wurde. Eine Anzahl dieser Bilder wurde veröffentlicht. Anschließend, am 22. Dezember 2013 um 21:00 Uhr UTC, wurde erstmals der mechanische Arm an der Vorderseite des Gehäuses entfaltet und der Sensor des Alphapartikel-Röntgenspektrometers nahe an den Mondboden gebracht. Der Positionierungsvorgang dauerte etwa eine halbe Stunde, dann wurde die Funktionalität des Instruments an einer mitgeführten Kalibrierungsprobe überprüft. Danach wurde der Arm wieder in seine Ruheposition am Gehäuse gebracht. Die erste tatsächliche Messung der Bodenzusammensetzung mit Hilfe des Röntgenspektrometers fand am 25. Dezember 2013 statt.
Die erste Mondnacht verbrachte der Rover etwa 40 Meter südlich des Landers. Er drehte sich mit der Vorderseite nach Süden, sodass das unbewegliche, in Fahrtrichtung linke Solarmodul nach Osten zeigte. Dann klappte der Rover den Mast mit der Parabolantenne und den Kameras nach hinten in sein Gehäuse und klappt den beweglichen Solarzellenflügel darüber, um das Gehäuse zu verschließen und sich vor der nächtlichen Kälte zu schützen. Am 25. Dezember gingen der Lander und am 26. Dezember der Rover in den Schlafmodus über.

Zweiter Mondtag

Als die aufgehende Sonne nach dem Ende der Mondnacht auf das östliche Solarmodul schien, erwachte der Rover am 11. Januar 2014 aus seinem Standby und führte bis zur Mittagspause am 16. Januar eine weitere Inspektion des Mondbodens aus. Am 25. Januar 2014, sechs Wochen nach Beginn des Rover-Einsatzes und nahe dem Ende des zweiten Mondtages, stellten die Techniker im Raumfahrtkontrollzentrum Peking fest, dass sich eines der Räder des Rovers nicht mehr bewegte. Dadurch konnte sich Jadehase nicht nach Süden drehen und seine korrekte „Schlafposition“ einnehmen.

Dritter Mondtag

Als die Sonne am 10. Februar 2014 wieder über der Landestelle aufgegangen war, konnte das Raumfahrtkontrollzentrum zunächst keine Kommunikation mit dem Rover aufnehmen und erklärte ihn deshalb für dauerhaft inoperativ. Nach zweitägigen unermüdlichen „Weckrufen“ der Tiefraumstation Giyamusi konnte jedoch am späten Abend des 12. Februar der Kontakt wiederhergestellt werden. Zunächst wurde nur die Trägerwelle empfangen, später dann auch Telemetriesignale. Es gelang jedoch nicht, das Fahrwerk wieder in Gang zu setzen. Als am 22. Februar 2014 die dritte Mondnacht begann, war klar, dass der Rover zwar unbeweglich war, dass jedoch das Bodenradar, die Panoramakamera und das Infrarotspektrometer normal betriebsfähig waren.

Weiterer Verlauf

Am 18. April 2014 erläuterte Wang Jianyu (王建宇, * 1959) von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften,[29] dass gewisse Komponenten möglicherweise Frostschäden erlitten hätten. Dadurch, dass das rechte Solarmodul nicht in die „Schlafposition“ gefaltet werden konnte, konnte es nicht wie vorgesehen zur Wärmeisolierung der Elektronik während der Mondnacht dienen. Obwohl die wissenschaftlichen Instrumente noch funktionierten – sie waren an sich nur für eine Lebensdauer von drei Monaten ausgelegt – war ihr Nutzen deutlich begrenzt, da der Rover seine Position nicht mehr verändern konnte.
Am 1. August 2016, während der 33. Mondnacht, gab die Nationale Raumfahrtbehörde Chinas bekannt, dass Jadehase am 31. Juli 2016 nach 972 Tagen, also mehr als 31 Erdenmonaten seinen Betrieb endgültig eingestellt hatte. Während dieser Zeit hatte der Rover auf dem Mond insgesamt 114 Meter zurückgelegt.

Abspann

Und hiermit wünsche ich uns allen ein frohes Osterfest. Mögen sich die Zeiten bald wieder bessern.

Eine alte Kometen-Geschichte

Meine lieben,
Seit März 2015 glaube ich gibt es auf Facebook eine Astro-Gruppe, die zum 25 Jubiläum der Entdeckung des Kometen Hale-Bopp gegründet wurde. Obwohl er unseren Augen und den meisten Teleskopen längst schon wieder entschwunden ist, posten immer noch Astrobegeisterte alte Fotos o. Ä. dort hinein. So auch heute wieder. Da erinnerte ich mich eines alten Textes, mit welchem ich mich damals beteiligte. Damals war mein Blog noch nicht geboren. Ich versorgte lediglich meine “Schöngeister” über eine Mailingliste. Bevor mir mein Text verloren geht, möchte ich ihn hier verewigen und einige Auszüge mit euch teilen.
Wir würdigen heute miteinander also den Kometen Namens Hale Bopp oder der Katalogbezeichnung )C/1995 O1).

Seine Entdeckung

Wie man an der Katalogbezeichnung sehen kann, wurde er am 23.07.1995 unabhängig von den beiden Astronomen Alan Hale in New Mexico und Thomas Bopp in Arizona, als sie einen Kugelsternhaufen im Sternbild Schütze beobachteten, entdeckt
Vor seiner Entdeckung des Kometen hatte Alan Hale schon mehrere hundert Beobachtungsstunden für eine systematische Suche nach Kometen aufgewandt, jedoch ohne einen neuen entdeckt zu haben. In New Mexico fiel ihm schließlich während seiner Beobachtung bekannter Kometen in der Nähe des Kugelsternhaufens M 70 im Sternbild Schütze der später als Hale-Bopp bekannte Komet auf, der damals eine scheinbare Helligkeit von elf Magnituden hatte.

Zunächst überzeugte sich Hale davon, kein anderes Deep-Sky-Objekt in der Nähe von M 70 zu beobachten und wurde auch in den Katalogen bekannter Kometen nicht fündig.
(Deep-Sky-Objekte sind solche, die definitiv nicht zu unserem Sonnensystem gehören, z. B. alle anderen Galaxien.
Als er schließlich noch eine Bewegung des Objekts relativ zu den Hintergrundsternen feststellte, schickte er eine E-Mail an das für astronomische Entdeckungen zuständige Central Bureau of Astronomical Telegrams der IAU (International Astronomical Union) am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, um seine mögliche Entdeckung eines neuen Kometen zu melden.

Thomas Bopp hingegen entdeckte den Kometen eher zufällig mit dem Teleskop eines Freundes, während er mit Freunden nahe Stanfield in Arizona unterwegs war, um Sternhaufen und Galaxien zu beobachten. Nachdem er das schwache Objekt entdeckt hatte, nahm er seine Sternatlanten zu Hilfe und stellte wie Alan Hale fest, dass es kein Deep-Sky-Objekt in der Nähe von M 70 gibt. Daraufhin kontaktierte er ebenfalls das Central Bureau of Astronomical Telegrams per Telegramm.

Am nächsten Morgen wurde bestätigt, dass es sich dabei um einen neuen Kometen handelt. Die Entdeckung wurde im Circular 6187 der Internationalen Astronomischen Union bekannt gegeben.
Es stellte sich schnell heraus, dass Hale-Bopp kein gewöhnlicher Komet ist. Als man seinen Orbit berechnete, erhielt man zur Entdeckungszeit eine Entfernung von 7,2 AE von der Sonne, also zwischen Jupiter und Saturn, was bei weitem die größte Entfernung ist, bei der ein Komet entdeckt wurde. Die meisten Kometen sind in dieser Entfernung extrem schwach und zeigen keine wahrnehmbare Aktivität,

Beobachtung

Man vermutete früh, dass er in der Nähe der Sonne sehr hell werden würde. Die Vorhersage bestätigte sich, als er seinen sonnennächsten Punkt, Perihel, am 1. April 1997 durchlief. Hale-Bopp wurde daher auch als Der Große Komet von 1997 bezeichnet. Er war wahrscheinlich der am meisten beobachtete Komet des 20. Jahrhunderts und einer der hellsten für mehrere Jahrzehnte. Der Komet konnte über einen Zeitraum von 18 Monaten mit bloßem Auge ohne Hilfsmittel gesehen werden – doppelt so lange wie der bisherige Rekordhalter Flaugergues (Der Große Komet von 1811).
Hale Bopp läuft auf einer sehr stark gestreckten Ellipse um die Sonne. Spannend ist hier, dass seine Bahn fast rechtwinklig zur Ekliptik steht.

Sein sonnennächster Punkt, Perihel, liegt knapp innerhalb der Erdbahn und sein Aphel ungefähr bei 371 Ae. (1 Ae ist der Abstand Erde-Sonne, ungefähr 149 Mio Kilometer) Der Saturn ist ungefähr 10 Ae entfernt.
Wir müssen uns aber keine Sorgen machen, dass er mit der Erde kolidieren könnte, weil das mit seiner zu uns senkrecht stehenden Bahn quasi unmöglich ist. Jedoch passierte er im März 1996 den Jupiter in einer Entfernung von 0,77 AE, was nah genug war, um die Bahn des Kometen durch Jupiters Gravitationseinfluss deutlich zu verändern. Dadurch verkürzte sich die Umlaufzeit des Kometen von etwa 4200 Jahren auf 2380 Jahre, so dass er um das Jahr 4419 wieder ins innere Sonnensystem gelangen wird. Vor der Begegnung mit Jupiter lag sein Aphel mit 525 AE dementsprechend weiter außen.

Im Februar 1997 erreichte der Komet eine scheinbare Helligkeit von 2m und zeigte zwei wachsende Schweife. Der blaue Gasschweif zeigte direkt von der Sonne weg, während der gelbe Staubschweif in Richtung seines Orbits wies.
Zu seinen hellsten Zeiten, war er selbst in Städten mit ihrer großen Lichtverschmutzung nicht mehr zu übersehen.
Am 9. März erlaubte es eine Sonnenfinsternis in der Mongolei und Ostsibirien, den Kometen auch am Tag zu sehen. Am 22. März 1997 war Hale-Bopp mit 1,315 AE der Erde am nächsten. Die meisten anderen Kometen wären in dieser Entfernung nicht mit bloßem Auge sichtbar. Als der Komet am 1. April 1997 sein Perihel passierte, hatte er sich mit einer scheinbaren Helligkeit von etwa −1m zu einem eindrucksvollen Schauspiel entwickelt.
Er schien heller als jeder Stern außer Sirius und seine zwei Schweife erstreckten sich über einen Winkel von 30 bis 40° über den Himmel. Er war bereits zu sehen, bevor es richtig dunkel wurde, und blieb auf der Nordhalbkugel die ganze Nacht über sichtbar.

Nachdem er sein Perihel erreicht hatte, bewegte sich der Komet hinter den südlichen Horizont und konnte somit von der Nordhalbkugel aus nicht mehr beobachtet werden, so dass dort das Interesse an ihm erlosch. Auf der Südhalbkugel war er wesentlich weniger beeindruckend als auf der Nordhalbkugel, jedoch konnte man von dort aus beobachten, wie er im Sommer und Herbst 1997 allmählich verblasste. Hale-Bopp war 569 Tage lang, vom 20. Mai 1996 bis zum 9. Dezember 1997, mit bloßem Auge sichtbar, also ungefähr 18,5 Monate, und damit mehr als doppelt so lange wie der vorherige Rekordhalter Komet Flaugergues (C/1811 F1) – der Große Komet von 1811 – der für 9 Monate mit bloßem Auge beobachtet wurde. Auch war Hale-Bopp für acht Wochen heller als irgendein anderer Komet der letzten tausend Jahren. Er erzeugte ein weit größeres Aufsehen als der Halleysche Komet 1986. Man kann davon ausgehen, dass kein anderer Komet jemals von so vielen Menschen gesehen wurde wie Hale-Bopp.
Im Januar 2005 befand er sich mit einer Entfernung von 21 AE weiter von der Sonne weg als der Uranus, konnte aber immer noch mit großen Teleskopen ausgemacht werden. Beobachtungen zeigten, dass er zu diesem Zeitpunkt immer noch einen kleinen Schweif besaß.
Astronomen erwarteten, dass er ungefähr bis zum Jahr 2020 beobachtbar ist, wenn er eine scheinbare Helligkeit von 30m erreicht haben wird. Danach wird es sehr schwer, ihn von den Hintergrundgalaxien zu unterscheiden, die eine ähnliche Helligkeit besitzen. Der Komet Hale-Bopp wird ungefähr im Jahr 4419 zurückkehren.

Hinzu kam, dass das sich um 1996 stark verbreitende Internet erheblich zum beispiellosen Interesse an Hale-Bopp beitrug. Auf zahlreichen Websites konnte man den Flug des Kometen mit täglich neuen Bildern verfolgen.

Ihre Herkunft

Kometen kommen von weit her, von jenseits der Pluto-Bahn aus der Oortschen Wolke, oder dem Kuiper-Gürtel.
Diese Wolke umgibt vermutlich kugelförmig das ganze Sonnensystem und beherbergt Milliarden von Kometen.
Sie ist nach dem Niederländischen Astronomen Jan Hendrik Oort benannt, der sie als Ursprungsort aller Kometen postulierte.
Bislang ist diese Wolke als solches noch nicht nachgewiesen worden, aber die Kometenbahnen lassen sich mit dieser Theorie sehr gut erklären und es spricht auch vieles andere für die Existenz dieser Wolke.

Der Kuiper-Gürtel liegt außerhalb der Neptun-Bahn. Der gute alte Pluto ist ein Teil von ihm.

Kometen haben derart gestreckte elliptische Bahnen, dass sogar noch Johannes Kepler vermutete, sie kämen von einem Punkt, durchqueren geradlinig unser Sonnensystem und verschwänden dann für immer.
Die alten Griechen hielten sie für atmosphärische erscheinungen und somit für sehr nahe Objekte. Erst Tycho Brahe räumte damit auf. Er verglich seine auf der Dänischen Insel Ven gesammelten Daten eines erschienenen Kometen mit denen eines Astronomiefreundes aus Prag. Da er keinen Unterschied in den Daten feststellen konnte, schloss Tycho folgerichtig, dass der Komet sehr weit von uns weg sein müsse. So weit, dass die unterschiedlichen Perspektiven und Betrachtungswinkel von Prag und Dänemark aus, mit den damaligen Instrumenten nicht aufgelöst werden konnten. Siehe auch meine Mail “Taugt ein Stern als Navi, um einen Stall zu finden”. Die Leistung Tychos ist nicht hoch genug einzuschätzen, denn er arbeitete noch völlig ohne Teleskop und Fernrohr.

Wissenschaftliche Ergebnisse

Eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ergebnisse, das man beobachten konnte war, dass das Verhältnis von Schwerem- zu leichtem Wasser nicht dem, des irdischen Wassers entspricht. Somit sollte es stimmen, dass unser Wasser von Kometen stammt, dann muss es eine andere Sorte von kometen sein, die weniger schweres Wasser enthält. Schweres Wasser ist Wasser, das mit dem Wasserstoff-Isotop Deuterium gebildet ist. Im Gegensatz zu Wasserstoff, der nur ein Proton in seinem Kern besitzt, enthalten Deuteriumkerne noch ein Neutron und sind deshalb doppelt so schwer. Es ist somit nicht H2O, sondern D2O. Chemisch unterscheidet sich Deuterium von Wasserstoff, und damit auch deren Wässer, quasi nicht.

Auch organische Verbindungen konnten auf ihm nachgewiesen werden, die ebenfals Grundvoraussetzung für irdisches Leben sind.

Wieso kein Besuch

Ich persönlich kann mich noch gut an den Wirbel erinnern, der um den Kometen gemacht wurde. Nun kann man sich vielleicht fragen, wieso man nicht eine Sonde zu Hale Bopp geschickt hat, wie 1986 mit Giotto und Halley (Siehe “Blind zu den Sternen”).
Das liegt ganz einfach daran, dass dieser Komet vorher nicht bekannt war und man unter Umständen bis zu 20 Jahren benötigt, um eine Mission zu planen, das Instrument zu bauen und dann noch zu starten.
Nun haben wir aber noch viele hundert Jahre Zeit, um eine Mission vorzubereiten. Gehen wir es an…

Planeten mit Migrationshintergrund

Herzenssache, bevor es mit dem Thema los geht

Hier zwei Dinge, die mir absolut am Herzen liegen. Dafür muss zu aller Astronomie wirklich Zeit sein.

  1. Eine Begleiterscheinung vieler Kriege, Hungersnöten und anderer Katastrophen sind Menschen, die von irgendwo nach woanders fliehen müssen. Sie versuchen neuen Fuß zu fassen und zu migrieren.
    Wir wissen alle, dass das nun innerhalb von Europa leider stattfindet. Ohne näher auf diese Misere eingehen zu wollen, möchte ich anmerken, dass jeder von uns etwas tun kann. Mit dem Gedanken, nichts ändern zu können in Lethargie zu verfallen, ist niemandem geholfen. Bitte überlegt euch, womit ihr euren Beitrag leisten könnt, um jenen fliehenden Menschen oder denen, die im Kriegsgebiet verharren müssen zu helfen. Welche Möglichkeiten es hier gibt, findet ihr leicht im Netz und in sonstigen Medien. Jede Hilfe zählt. Es muss nicht gleich eine Wohnung sein, die man zufällig gerade übrig hat…
  2. Ein weiteres Anligen ist mir noch folgendes
    Alle wissen, dass ab Sonntag mehr oder weniger fast alle Corona-Regeln aufgehoben werden sollen. Manche Bundesländer, z. B. Baden-Württemberg rudern aber schon wieder etwas zurück, indem Teile der Maskenpflicht erhalten bleiben sollen.
    Ich für meinen Teil werde die Masken genau so konsequent tragen, wie in den letzten beiden Jahren. Ich muss nicht alles tun, was theoretisch wieder erlaubt wäre. Gerade wir Menschen mit Sehbeinträchtigung sollten uns überlegen, ob es ob der Tatsache, die Abstände richtig einhalten zu können, vernünftig ist, künftig überall, wo man darf, auf die Maske verzichten zu wollen. Das aber nur als Anmerkung. Jeder von uns muss das selbst verantworten und für sich entscheiden.
    Auf jeden Fall: Lasst euch bitte impfen, sofern noch nicht geschehen.

Vielen Dank für euer Verständnis dieser Anmerkungen.
Aber nun zum Thema der Himmelskörper mit Migrationshintergrund.

Was ist gemeint

Alles im Weltall bewegt sich irgendwie. Himmelskörper stoßen zusammen, Galaxien fliehen voneinander oder bewegen sich aufeinander zu. Alle Galaxien bewegen sich merkwürdigerweiße auf einen Punkt, den großen Attraktor zu, und, und, und.

Zum Anfang, als unser Sonnensystem vor 4,5 Milliarden Jahren entstand, gab es in unserem Sonnensystem etwas, das man die Migration von Planeten nennt. Kurz gesagt, waren die Planeten nicht immer von innen nach außen so aufgereiht, wie sie es heute sind.
Mit Migration ist daher gemeint, dass Planeten durchaus erheblich ihre Bahnen im Laufe der Zeit ändern können.

Lasst uns von dem guten alten Merksatz ausgehen, der Eselsbrücke für die Reihenfolge der Planeten:

Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten.

Seit Pluto kein Planet mehr ist, ich schrieb darüber in Der Planet, der keiner mehr sein darf, lautet der Satz:

Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.

Nun ist es aber so, dass die alte Version dieses Satzes nicht nur seit 2006 seine Gültigkeit verlor, sondern heute weiß man, dass er nach der Entstehung unseres Sonnensystems nicht die heutige Reihenfolge der Planeten beschrieb, und das nicht deshalb, weil man die Planeten um- oder anders benannt hätte, war ja noch niemand da, der Namen hätte geben können, sondern tatsächlich deshalb, weil sich manche Planeten auf anderen Bahnen befanden als heute. Sie sind woanders hin migriert.

Besonders die vier letzten Planeten, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, befanden sich sehr wahrscheinlich auf anderen Bahnen in einer anderen Reihenfolge. Modelle besagen, dass sie ihre jetzigen Bahnen erst ungefähr nach siebenhundert Millionen von Jahren nach Entstehung der Sonne eingenommen haben. Wie das kam, ist eine sehr spannende Geschichte, die mit der Entstehung unseres Sonnensystems beginnt.

Exkurs über Sternen- und Planetenentstehung

Ein Stern entsteht, indem eine große Wolke aus Gas und Staub unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabiert. Ist die Materie, Wasserstoff, im inneren dieses Protosterns derart verdichtet, dass die Temperatur auf etwa zehn Millionen Grad ansteigt, dann beginnt Wasserstoff zu Helium zu verschmelzen. Der Stern ist gestartet. Darüber werden wir in späteren Artikeln zu unserer Sonne noch genauer berichten.

Das übrige Material der Gas- und Staubwolke sammelt sich nun wegen seiner Rotation allmählich als protoplanetare Scheibe um den neuen Stern herum. Nun hat man also außen in einer Ebene eine Scheibe aus Staub und Gas, in deren Inneren der neue Stern sitzt, der entweder noch ein Protostern ist, bzw. sich schon langsam anschickt, sein Fusionskraftwerk zu zünden.
Mikro kleine Staubpartikel stoßen nun durch die Bewegung der Scheibe aneinander und verbacken und verkleben zu größeren “Bröckchen”. Sie halten entweder durch Ladung oder sonstige chemischen Prozesse zusammen. Dieses setzt sich nun mit den größeren Teilchenverbünden fort, die nun etwa zentimetergroß sind und mit der Gaswolke mit schwimmen.

Diese Teilchen stoßen nun ihrerseits wieder zusammen und verbinden sich zu größeren Körpern.
Ab einer Größe von etwa 10 m, entkoppeln diese Körper vom Gas der Wolke und besitzen nun derart viel Gravitation, und Trägheit dass sie sich selbstständig auf Kepler-Umlaufbahnenum den Stern bewegen können.

Desto weiter außen die Brocken sich befinden, desto langsamer bewegen sie sich um ihren Stern. Und nun nimmt die “Heimliche Herrscherin”, die Gravitation die Sache in die Hand. Diese Planetesimale können mit ihrer Schwerkraft nun wieder kleine Partikel an sich binden und noch wachsen. Als Planetesimale bezeichnet man diese Brocken ab etwa einer Größe von einem Kilometer Durchmesser. Diese stoßen nun ihrerseits zusammen und bilden Planeten aus Eis und Staub.

Somit räumen die massereicheren Brocken langsam in der Scheibe auf, ziehen die kleineren zu sich und bilden dann quasi einen “leeren” streifen ohne Brocken. Mit dem verbleibenden Gas verhält es sich anders. Planeten mit weniger als ungefähr zehn Erdmassen haben eine zu geringe Gravitation, um das verbliebene Gas der Wolke an sich zu binden. Das dem so ist, können wir im Alltag erleben. Unsere mit Helium gefüllten Ballons würden nicht in die Höhe steigen, könnte die Erde mit ihrer Gravitation das Helium festhalten. Somit gibt es in unserer Atmosphäre quasi kein Helium, und den leichteren Wasserstoff auch höchstens in Spuren chemischer Reaktionen hier auf Erden. Die anderen Bestandteile unserer Atmosphäre sind deutlich schwerer als Helium und Wasserstoff. Deshalb kann diese unsere Erde festhalten.

Die Entwicklung derartiger Stein- und Eisplaneten ist somit erst mal abgeschlossen. Ob sich nachher Leben darauf bildet, ob sie Vulkanismus besitzen werden oder sonst was, spielt sich danach auf ihrer Oberfläche ab und hat im wesentlichen nichts mehr mit ihrer Entstehungsgeschichte, man könnte es auch Geburt nennen, zu tun.

Schwerere Planeten, also mehr als 10 Erdmassen können aber im Laufe der Zeit ob ihrer Gravitation bis zu einem vielfachen ihres eigenen Gewichtes Gas aus der verbliebenen Scheibe dauerhaft an sich binden. Auf diese Weise entstehen riesige Gasplaneten, die alle einen festen Kern besitzen. Beim größten Planeten des Sonnensystems, dem Jupiter entfallen etwa 95 % seiner Masse auf seine riesige Gashülle, bestehend aus Wasserstoff und Helium.

Nahm vorher die Dichte des Gases der Scheibe von innen nach außen ab, so ist sie nun dort, wo die Planeten ihre Bahnen ziehen stark ausgedünnt, vielleicht sogar leer. Außerdem befinden sich neben und um die Planeten herum noch diejenigen Brocken, die bisher noch nicht eingefangen wurden, bzw zu klein waren, um es zu erwachsenen Planeten geschafft zu haben. Das sind dann vor allem Asteroiden und Kometen. Nach zehn bis zwanzig Millionen Jahren ist nun das Gas der Scheibe aufgebraucht. Entweder es befindet sich in den Gasplaneten, oder es wurde vom Sternwind in den Raum gepustet. Es gibt auch noch andere Mechanismen, wie das Gas verloren gehen kann. Alle Phänomene der Planetenentstehung können aber so noch nicht erklärt werden.

Modellierungsprobleme

Somit wurden zunächst Modelle entwickelt, die die Masse und Elementverteilung im Sonnensystem oder sonstigen prä sstelaren Gaswolken zu erklären versuchen. Dabei geht man z. B. vom heutigen Zustand des Sonnensystems aus, und versucht mit all diesen Parametern so zu rechnen, damit man über Simulationen das Sonnensystem erhält, wie es damals gewesen sein könnte. Derartige Modelle setzen natürlich voraus, dass die Naturgesetze damals vor 4,5 Milliarden Jahren schon dieselben waren, wie wir sie heute kennen. Bisher spricht nichts dagegen. Das Universum bestand somit auch damals nicht aus einer Harry-Potter-Insel, auf welcher andere Gesetze gegolten haben.

Probleme bereiten aber bei diesen Modellen u. A. die Entstehung der Planeten Uranus und Neptun. Obwohl ihre festen Kerne größer als zehn Erdmassen sind, konnten sie so viel Wasserstoff und Helium an sich binden, das mindestens einer Erdmasse entspricht. Nach den Modellen können die beiden Planeten nicht so weit draußen entstanden sein, wo sie sich momentan befinden. Die Dichte der Gasscheibe wäre zu gering, damit die beiden überhaupt genügend Gas hätten ansammeln können. Selbst Jupiter, der deutlich näher an der Sonne ist, hätte auf dieser Bahn zu lange gebraucht, um zu dem zu werden, was er heute ist. Kurz um. Die Planeten können nicht dort entstanden sein, wo sie sich heute befinden. Die Planeten müssen viel näher an der Sonne herangewachsen sein. Dort, wo die Dichte der Gasscheibe deutlich höher war, und sie mehr Gas hätten einsammeln können. Danach muss es dann eine Umordnung der Planeten gegeben haben, Migration eben.

Das Nizza-Modell

2005 haben Wissenschaftler anhand des sog. Nizza-Modells versucht zu erklären, welche Ordnung das Sonnensystem früher hatte, und wie es sich zur heutigen Anordnung umsortiert hat. Ja, Astronomen machen manchmal schöne Dienstreisen. Außer dem Modell, dürften sie es auch sonst in Nizza schön gehabt haben.
Das Nizza-Modell nimmt an, dass die vier Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun ursprünglich auf nahezu kreisförmigen, kompakten Bahnorbits liefen. Außerdem geht es davon aus, dass bei der Planetenentstehung eine Scheibe von Planetesimalen entstand, die von außerhalb der Planetenorbits bis hinaus zu einer Entfernung von 35 AU (1 AU = Abstand Erde-sonne =150 Mio Kilometer))
reichte und eine Gesamtmasse von etwa 35 Erdmassen hatte.
Die Riesenplaneten des Sonnensystems streuten nun zunächst vereinzelt Planetesimale aus der Scheibe, indem sie diese Brocken durch ihre Schwerkraft heraus warfen.
Dabei wurde Drehimpuls übertragen, und die Bahnen der Planeten änderten sich leicht. Mit numerischen Simulationen kann gezeigt werden, dass dadurch Saturn, Uranus und Neptun langsam nach außen wanderten und Jupiter nach innen.
Nach ein paar hundert Millionen Jahren (500–800 Mio. nach Entstehung der Sonne) kam es zu einer 2:1-Resonanz zwischen Jupiter und Saturn. Das bedeutet, dass der innere der beiden die Sonne in der Zeit zweimal umrundet, die der äußere für einen Umlauf benötigt. Dadurch störten sich die beiden gravitativ derart, dass sich die Sache aufschaukelte.

Dadurch stiegen die Exzentrizitäten, und das System destabilisierte sich.
Die Exzentrität ist ein Maß dafür, wie stark die elliptische bahn von einer normalen Kreisbahn abweicht.

Die Planeten Saturn, Uranus und Neptun kamen einander und der Scheibe aus Planetesimalen nahe. Dadurch wurden die Planetesimale praktisch schlagartig zerstreut, ein Teil der Planetesimale flog in das innere Planetensystem und löste dort das Große Bombardement aus. Davon zeugen die Krater der Planeten Merkur, Venus und Mars. Auch die Erde besitzt derartige Krater, z. B. das Nördlinger Ries oder den Chicxulub-Krater, dessen Einschlag die Klima-Katastrophe ausgelöst haben soll, die für das Ende der Dinosaurier verantwortlich zeichnet.
In etwa 50 Prozent der simulierten Modelle kommt es dabei auch zu einem Platzwechsel zwischen den zwei äußersten Gasplaneten Uranus und Neptun
Nach etwa hundert Millionen Jahren erreichten die Planeten schließlich ihre heutigen Entfernungen, ihre Exzentrizitäten wurden gedämpft und das System stabilisierte sich wieder.
Neben den Positionen, Exzentrizitäten und Inklinationen der Riesenplaneten und dem großen Bombardement erklärt das Modell noch eine Reihe weitere Eigenschaften des heutigen Sonnensystems . So kann man beispielsweise die Bahnen und Herkunft von Monden erklären.
Unter Inklination versteht man den Winkel, in welchem die Planetenbahn zur Ekliptik gekippt ist.
Auch der Kuipergürtel wird mit diesem Modell plausibel. Er beschert uns immer wieder Kometen und befindet sich jenseits der Neptun-Bahn. Er enthält u. A. den Rest, der bei der Entstehung des Sonnensystems in keine Planeten eingebaut wurde.

Weitere Erklärungen des Modells waren spontan auf den ersten Blick auch für mich nicht ganz verständlich, weshalb ich hier mal darauf verzichte. Ist eh schon wieder zu lang geworden.

Auf jeden Fall wisst ihr jetzt, was Migration im All bedeutet. Und denkt doch bitte an meine Herzenssachen zum Anfang des Artikels.