Oben: So sah der kanadische Kleinsatellit NEOSSat den Kometen NEOWISE – auch Bilder vom 10. September, 9. September und 6. September (sowie ein Preis für einen Amateur, der einen km-großen NEO fand, und die Wiederentdeckung von 2011 ES4, dessen Bahn nun gut bekannt ist). Mitte: ein hervorragendes Video einer streifenden Bedeckung eines hellen Sterns durch den Mond gestern – auch drei weitere Videos zusammen [NACHTRAG: und weitere Einzel-Videos hier und hier.] Unten: die aktuelle „Konsens-Prognose“ für den 25. Sonnenzyklus von einem internationalen Panel, der gemäß gleitenden Mittels der Fleckenzahl im Dezember 2019 begonnen hat – demnach sollte der 25. Zyklus mit maximal 115 Flecken etwa so schlapp ausfallen wie der 24., mit dem Maximum sehr grob im Juli 2025. Es kann aber auch ganz anders kommen, etwa wenn die Aktivität jetzt steiler ansteigen sollte als nach dem vorletzten Mininum, wurde gestern in einer Telecon (viele Visuals dazu) und einer folgenden Sendung des NASA-TV klargestellt: auch ein NASA Release, ein Artikel und ein NASA-Blog zum Cycle 25. [1:00 MESZ. NACHTRAG: weitere Artikel zum Zyklus 25 hier, hier, hier, hier und hier]
Das ebenso giftige wie instabile Molekül Monophosphan PH3 – auch einfach Phosphan bzw. Englisch phosphane oder phosphine – gilt neuerdings als idealer Indikator für Leben auf einem terrestrischen Exoplaneten, weil es durch abiotische Prozesse praktisch nicht entsteht, von anaeroben Mikroorganismen aber produziert werden kann. Und heute wurde (nach allerlei Leaks schon vorgestern) der offenbar überzeugende Nachweis eben dieses Moleküls in der Venusatmosphäre mit zwei Radioteleskopen präsentiert: hier die Absorption, wie sie – nach jeder Menge Korrekturen – das Radiointerferometer ALMA in 2019-er Messungen sieht. Stark ist sie wahrlich nicht, denn die y-Achse ist das Verhältnis Linie zu Kontinuum, und letzteres ist bei einem nahen Planeten reichlich stark.
Zum Vergleich „rohere“ ALMA-Spektren und zwar – von oben – für polare Regionen, mittlere Breiten (nur dort ist das Signal, der Rotations-Übergang 1-0, deutlich) und den Äquatorbereich: Polynome 12. Ordnung werden empirisch angepasst und subtrahiert, um instrumentelle Effekte (den verbreiteten „Ripple“) zu entfernen. Interessanterweise wären die atmosphärischen Bedingungen just in mittleren Breiten noch am „lebensfreundlichsten“: Dort gibt es stabile Hadley-Zellen, in denen sich hypothetische Venus-Mikroben vermehren könnten, zu denen wir später kommen.
Das Phosphan hat nicht nur ALMA gesehen (in diesem Spektrum rot), sondern – mit geringerem Signal-zu-Rausch-Verhältnis – auch das Radioteleskop JCMT auf Hawaii (grün; hier war es 2017 erstmals aufgefallen): Rote senkrechte Linien zeigen jeweils die Differenz, und nur das mutmaßliche PH3-Feature bei ~0 km/s ist im betrachteten Bereich beiden gemein und zugleich breit genug, um signifikant zu sein. 20 parts per billion Monophosphan in einer stark oxidierenden Atmosphäre, wo es absolut keins geben dürfte; „erlaubt“ und auch gesehen wird das Molekül nur auf den Riesenplaneten, in deren Tiefe es entsteht und dann nach oben gespült wird.
Leider ist das Signal aber zu schwach, um seine Variation mit hoher Ortsauflösung auf der Venusscheibe zu kartieren: Hier sieht man die ALMA-Spektren für jedes 1.1-Bogensekunden-„Pixel“ auf dem Planeten, jeweils für ±25 km/s – da ist nichts Signifikantes mehr zu erkennen, das nur beim Addieren über Breitenzonen (2. Grafik) bzw. den ganzen Planeten (1. Grafik) erscheint. Soviel zum Nachweis des Phosphans …
… während dies die Bedeutung der Entdeckung in einer Grafik zusammen fasst: Aufgetragen sind die photochemische Produktion von PH3 (rot) und seine Zerstörung (blau; zwei verschiedene Annahmen) in Molekülen pro Sekunde (x-Achse) gegen die Höhe in km – und die Produktionsrate ist um 4 Zehnerpotenzen zu klein, um die nachgewiesene Phosphan-Menge zu erklären.
In dieser Tabelle sind noch weitere denkbare Quellen des PH3 aufgelistet – und Gründe, warum sie nicht funktionieren. Und genau dieses Ausschließen aller Alternativen ist der Grund, warum die spekulative Hypothese, dass Mikroorganismen die Quelle sind, gewissermaßen übrig bleibt, neben unbekannter Photo- oder Geochemie natürlich, und vom Wesen der Venuswolken ist immer noch vieles unverstanden. Die Schlussfolgerungen des Papers („Extended Data Fig. 10“ ist die obige Tabelle) sind mithin:
Die nächsten Aufgaben sind also der Nachweis weiterer spektraler Signaturen von PH3 (was leider neue Flugzeug- oder Satelliten-Observatorien erfordern würde) – und die Suche nach den Quellen, am besten gleich mit Sondenmissionen vor Ort oder Aerosol-Holen aus der Atmosphäre. Auf die mögliche Bedeutung von Monophosphan als planetare Biosignatur hatte Ende 2019 das Paper „Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres“ hingewiesen, gut zusammengefasst in diesem Press Release (und Artikeln z.B. hier und hier) und letztens erst von einer Coautorin in diesem Exoplaneten-Vortrag in den Minuten 55 bis 59 diskutiert. Dieselbe – auch Coautorin des Venus-Phosphin-Papers – war just vor einem Monat zudem die Erstautorin eines Papers mit einem „Proposed Life Cycle for Persistence of the Venusian Aerial Biosphere“ gewesen (auch Artikel z.B. hier, hier und hier), auf das wiederum (im allerletzten Satz der Anhänge) das heutige Venus-Phosphin-Paper hinweist.
In dem August-Paper wird eine lebensfreundliche Zone in der Venusatmosphäre zwischen 48 und 60 km Höhe postuliert (gestrichelte Linien), in der die Temperatur zwischen 80°C unten und 0°C oben liegt, bei Drücken um 1 bar. Getrocknete Sporen (1) in einer „Depot-Zone“ in der Venus-Dunstschicht zwischen 33 und 48 km werden dabei von Aufwärtsströmungen (2) in die günstige Zone (wo sich die dichten Venus-Wolken befinden) getragen, wo sie als Kondensationskeime (3) Schwefelsäure und etwas Wasser aufnehmen, mit Stoffwechsel beginnen, sich teilen (4) und große Tropfen bilden (5), die die Schwerkraft wieder in die heiße Tiefe zieht – der Kreislauf schließt sich. Ursprünglich entstanden sind diese Mikroben dabei vor langer Zeit auf der Venus-Oberfläche, als sie noch lebensfreundlich war, und später in die Wolken geflohen.
In diesen Minuten beginnt auch eine Pressekonferenz der Royal Astronomical Society zum neuen Paper – die sollte eigentlich ein geschlossenes Zoom-Meeting werden, aber dank (!) der ganzen Leaks wird sie nun öffentlich gestreamt. NACHTRAG:
Drei Visuals aus der Pressekonferenz – auf der Sara Seager erzählte, dass ihre Phosphan-als-Biomarker-Forschung und die Phosphan-Suche der Radioastronomen gar nichts miteinander zu tun hatten und man erst spät und zufällig voneinander erfuhr. Und insgesamt wird sehr deutlich gemacht, dass man keine Entdeckung von Leben auf der Venus verkündet sondern einfach selber keine abiotische Erklärung hat – aber „there might be something we don’t know“.
Astra, Kuaizhou: Zwei Fehlstarts binnen weniger Stunden
hat es heute morgen MESZ gegeben. Hier in Alaska Modell Nr. 3.1 der Astra-Rakete, die aber wie alle Vorgänger rasch versagte: ein ferner Amateurfilm und Artikel hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier. Kurz darauf scheiterte eine Kuaizhou-1A in China, wobei ein Erderkunder verloren ging: weitere Artikel hier, hier und hier. Dafür ist die Ursache des Delta-IV-Startabbruchs gefunden, ein neuer Versuch wohl bald möglich. [20:35 MESZ]
Die gigantischen Waldbrände an der US-Westküste aus dem Weltraum gesehen gestern von Sentinel 3: Im Norden schaut gerade noch die Olympic Peninsula aus der Qualmwolke heraus. Auch weitere Satelliten-Perspektiven hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier, weitere Webcam-Bilder vom Mount Wilson von gestern Morgen, Nachmittag und Abend und heute früh Ortszeit, Karten des Bobcat Fire hier und hier – und der (wie überall) trübe Himmel über Lick. [18:35 MESZ]
Das Minimum der Sonnenaktivität wurde im Herbst 2019 durchschritten, deutet dieses Histogramm der Fleckengruppen pro Monat an, die aufgrund ihrer Magnet-Polarität dem alten und dem neuen Zyklus zugeteilt wurden – der neue (25.) hat v.a. im August spürbar Gas gegeben, mit mindestens einer sichtbaren Gruppe an fast allen Tagen. Auch ein verblasster NEOWISE am 6. September, ein Meteoriten-Regen in Brasilien im August, ein Vortrag über Meteoriten aus der Wiener Sammlung, die Grundlagen der Keogramme von Aurora-Aktivität, das jüngste Astronomy off Tap aus Edinburgh mit zwei Vorträgen zu Supermassive Black Holes, COVID-19-gerechte Sidewalk-Astronomie in Wien – und ein Interview mit Kelly Beatty v.a. über Astro-Zeitschriften und Lichtverschmutzung. [1:50 MESZ]
Zwei Raketen, keine 11 Stunden, 113 (oder 125) Satelliten
Vermutlich ist es ein Rekord: Gestern sind um 3:51 und 14:46 MESZ eine Vega in Französisch-Guyana – der Return to Flight nach über einem Jahr – mit 7 kleinen Satelliten (inklusive 12 Subsatelliten) und 46 CubeSats und eine Falcon 9 am Cape mit 60 Starlink-Satelliten gestartet: zum Vega-Start allgemeine Press Releases hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier, der Webcast und daraus der Start, Details zu den Satelliten Simba, PICASSO, FSSCat F, ESAIL (mehr), Hämarik, CICERO, Iris, IOD-5 TARS und den 26 Doves und Artikel hier, hier, hier, hier, hier und hier. Und schon bald der nächste KI-Satellit der ESA – und ein chinesischer Start einer Art Weltraum-Flugzeug: Gedanken zum Orbit hier und hier.
Das Signal ist stark, die Interpretation der Daten der drei aktiven Gravitationswellen-Detektoren (2 x LIGO + VIRGO) aber nicht ganz so eindeutig wie bei den bisher publizierten Ereignissen: GW190521, dessen vorläufige Bezeichnung S190521g war, hatte am 21. Mai 2019 – während des ersten Teils des Detektor-Laufs O3 – nur 1/10 Sekunde gedauert und nur 4 Schwingungen mit 30-80 Hertz umfasst (oben vom LIGO-Livingston-Detektor, x-Achse mit 0.05-Sekunden-Raster). Dazu könnten im Prinzip eine ganze Reihe exotischer Deutungen passen, aber wahrscheinlichsten scheint den Auswertern wie bei den meisten Gravitationswellen-Ereignissen zuvor die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher in einer sehr fernen Galaxie (Leuchtkraftdistanz diesmal grob 5 Gigaparsec, Rotverschiebing 0.8±0.3) – allerdings mit deutlich höheren Massen als bisher gesehen, was sind dem kürzeren Signal und der niedrigeren Frequenz niederschlägt:
Die beiden Schwarzen Löcher hatten nämlich der Analyse zufolge 85(+21/-14) bzw. 66(+17/-18) Sonnenmassen (oben: Wahrscheinlichkeiten für das größere in der x- und das kleinere in der y-Achse), und heraus kam ein neues Schwarzes Loch von 142(+28/-16) Sonnenmassen, während rund 8 Sonnenmassen in Energie umgewandelt wurden: ein deutlich dickerer Fall als alle zuvor vom Projekt selbst publizierten (unten), auch wenn andere Auswertergruppen in den Runs O1 und O2 ebenfalls extra-fette Verschmelzungen gesehen zu haben glauben. Das resultierende Schwarze Loch wäre der erste quasi direkt nachgewiesene Vertreter der hypothetischen Intermediate Masse Black Holes (IMBH) mit 100 bis 100’000 Sonnenmassen zwischen den stellaren und den supermassiven in Galaxienzentren, für deren Existenz es bisher nur kontroverse Röntgenbeobachtungen gab. Und mindestens das schwerere der beiden Verschmolzenen hätte schon zuvor eine unerwartet große Masse besessen. Denn schwerer als 60 bis 65 Sonnenmassen dürfte kein durch Stellarevolution – Stichwort: Paar-Instabilität – entstandenes Schwarzes Loch sein (erst ab grob 120 Sonnenmassen wären sie dann wieder ‚erlaubt‘), und die Wahrscheinlichkeit, dass das schwerere Schwarze Loch weniger als 65 Sonnenmassen hatte, beträgt nur 3.2 Promille. Da müssen also alternative Entstehungswege untersucht werden, z.B. dass es selbst das Produkt einer früheren Verschmelzung war.
Und dann war da noch eine mysteriöse Beobachtung der Zwicky Transient Facility gewesen (Press Releases hier, hier und hier), die 34 Tage nach S190521g ein Aufleuchten in einer fernen Galaxie registriert hatte: hier die Lichtkurven im g- und r-Band, x-Achse in 100 Tages-Raster, y-Achse in 0.2 mag. Die ZTF-Beobachter halten einen Zusammenhang mit der Gravitationswelle für wahrscheinlich (deren LIGO/VIRGO-Analyse sie nicht kannten, aber aus den wenigen in Echtzeit publizierten Informationen über das Ereignis waren auch sie auf insgesamt involvierte 150 Sonnenmassen gekommen) und denken dabei an das vor einem Jahr postulierte Ram-pressure Stripping of a Kicked Hill Sphere in der Akkretionsscheibe eines Aktiven Galaktischen Kerns als Emissionsprozess. Die LIGO/VIRGO-Autoren nehmen das erst vor zwei Monaten publizerte ZTF-Paper unkommentiert zur Kenntnis, weisen aber darauf hin, dass elektromagnetische Strahlung überhaupt nur dann zu erwarten wäre, wenn die Schwarzloch-Verschmelzung in solch einer AGN-Scheibe stattgefunden hätte – die überdies eine gute Umgebung für hierarchisches Schwarzloch-Wachstum wäre.
„The LIGO results are very exciting,“ schreibt dazu der erste Autor des ZTF-Papers Matthew Graham diesem Blog: „they agree with our mass estimate as well as our prediction that there was a high likelihood of significant spin as required for a merger in an AGN accretion disk. The LIGO results suggest that we are looking at a 2g + 2g merger so the two black holes were the results of previous mergers and this scenario really requires an AGN accretion disk environment.“ Allerdings hatte die ZTF-Quelle eine Rotverschiebung von 0.44, während LIGO die Schwarzen Löcher bei grob 0.8 sieht. Graham: „As you note the spatial localization has been revised so that the distance has increased somewhat and that places our quasar just outside the new 90% confidence limits so the likelihood of association is reduced. However, until the full data is released by LIGO I cannot say by how much. This is a stunning result, though, and raises as many questions as it answers.“ NACHTRÄGE: jede Menge weitere Links inkl. zweier Papers, auf denen dieser Artikel basiert, ein detaillierter Hintergrund (mit Erwähnung der ZTF), eine Zusammenfassung in Deutsch, die Frage der Distanz, Press Releases in vielen Sprachen hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier, Artikel hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier und schon früher hier – und ein Webinar, ein Mini-Video und das Ganze in 13 Minuten erzählt („Streifzüge durch das Universum“ Nr. 28).
Keine vier Stunden später schon der nächste Start, diesmal in Neuseeland eine Electron – der Return to Flight nach deren erstem Fehlstart und die 14. Mission – mit ebenfalls einem Radarsatelliten: die Live-Übertragung, Clips von Start und Staging (das Aussetzen des Sequoia-Satelliten zu zeigen hatte der Kunde verboten, ungewöhnlich in der zivilen Raumfahrt) und Artikel hier, hier, hier und hier. Derweil gibt es grünes Licht für die Vega und deren Return to Flight (über ein Jahr nach ihrem ersten Fehlstart) mit gleich 53 Mini-Satelliten am 2. September um 3:51 MESZ, der nächste Starlink-Start ist nun am 3. September um 14:46 MESZ geplant (während die bisherigen Satelliten nicht überzeugend arbeiten sollen), der Starliner soll wieder fliegen, vermutlich sind nur Russen auf Soyuz MS-18 – und Chang’e-4 arbeitet nun schon 600 Tage auf der Mond-Rückseite. [21:50 MESZ – Ende. NACHTRAG: Der Vega-Start wird verschoben – wegen eines Taifuns]
Vor 15 Monaten brach das Problem der Megakonstellationen von Satellitenschwärmen im niedrigen Erdorbit mit dem Start der ersten 60 Starlink-Satelliten über die herzlich unvorbereitete Astronomenwelt hinein, aber erst seit diesem (Früh-)Jahr wird die Problematik allmählich systematisch verstanden, wie in Artikeln vom Mai, Juni, Juli und August anhand von Dokumenten und zwei großen Tagungen bereits ausführlich dargestellt wurde.
Am 25. August nun wurde das Papier Impact of Satellite Constellations on Optical Astronomy and Recommendations Toward Mitigations vorgelegt und auf einer virtuellen Pressekonferenz vorgestellt, das aus einem virtuellen Workshop der National Science Foundation der USA und der American Astronomical Society vor zwei Monaten hervorgegangen war, in den wiederum Papiere von vier Arbeitsgruppen im Vorfeld eingeflossen waren. Die wesentlichen Erkenntnisse gehen nicht über das hinaus, was bereits auf den o.g. Tagungen präsentiert worden war, aber manch interessantes Detail ist hinzu gekommen. Andererseits sind auch erhebliche Mängel bzw. Desiderata unübersehbar: So lagen den Autoren verblüffend wenig handfeste Daten zu den Helligkeiten der Starlinks unter verschiedenen geometrischen Bedingungen (und insbesondere seit Einleitung der offenbar erfolgreichen Maßnahmen zur Reduktion der der Helligkeit) vor, für Simulationen wurden gern besonders krasse Szenarien mit zehntausenden Satelliten mehrerer Unternehmen angenommen, an deren Realismus es einige Zweifel gibt, und die Wirkung von Satellitenspuren auf astronomische Sensoren und die Konsequenzen daraus für die Forschung sind meist bestenfalls qualitativ verstanden.
Dies jedenfalls sind die zentralen Forderungen der Autoren, eins von 43 Slides der Pressekonferenz, wobei Option 1 natürlich ironisch gemeint ist. Und man ist sich zugleich sicher, dass keine Kombination realistischer Gegenmaßnahmen – auf Seiten der Satelliten-Betreiber wie der Sternwarten – „den Impakt von Satelliten-Konstellationen auf die optische und IR-Astronomie eliminieren“ kann. (Wobei allerdings zu fragen wäre, um welchen Faktor der Schaden in unterschiedlichen Szenarien des Aufbaus der Megakonstellationen gegenüber dem Ist-Zustand vor dem Beginn der Starlink- und OneWeb-Starts steigt, denn seit 1957 ist ja auch schon so einiges im Orbit platziert worden. Oder wie sich die Aussichten ändern, wenn zwar zehntausende Satelliten starten aber allesamt aktiv verdunkelt werden können.)
Entscheidend für die Verringerung der Folgen ist eine enge Zusammenarbeit mit den Betreibern der Satelliten: Die mögen deren Gestalt und Bahnen im Hinblick auf die Astronomie optimieren und immer genau sagen, wo jeder Satellit ist, so dass die Sternwarten umgekehrt ihr Erscheinen im Gesichtsfeld vorhersagen und sie in den Daten maskieren können. Wenn die Satelliten nicht heller als 7 mag. sind, ist letzteres auch beim am schwersten betroffenen Vera Rubin Observatory (mit Riesengesichtsfeld bei extremer Empfindlichkeit) möglich, da dann zumindest keine Geisterbilder der Satelliten-Trails in der Optik mehr auftreten. Aber die von den Trails selbst betroffenen Pixel sind natürlich für diese Aufnahme verloren, und das läppert sich!
Es folgten noch 10 spezifische Empfehlungen, von der Entwicklung an alle Sternwarten zu verteilender Software zur Optimierung von Beobachtungsplänen zwecks aktiver Vermeidung von Satelliten im Feld und zur kontrollierten Entfernung von Satelliten-Trails über bessere Simulationen der durch solche Maskierung entstehenden Probleme für die Datenanalyse, die Forderung an alle Satelliten-Betreiber, die Grundhelligkeit auf 7 mag. zu drücken, Flares zu vermeiden und kontinuierlich hochpräzise Bahninformationen zur Verfügung zu stellen, bis zum Aufbau eines Beobachtungsnetzwerks für die Satelliten, um endlich die Datengrundlage zu verbessern.
Dass die Helligkeit von Satelliten von einer Vielzahl von Faktoren abhängt, zeigt dieses Histogramm von 281 V-Helligkeitsmessungen von Starlinks Ende Mai und Anfang Juni 2020 mit einem automatisch agierenden 18-cm-Astrografen in Arizona (Anzahl der Satelliten pro Bin gegen die Helligkeit in mag.): Der Mittelwert ist 5.5 mag., es sind ja alles noch Visor-lose, aber die Standardabweichung beträgt immerhin 1.0 mag. und die gesamte Streubreite ist noch viel größer.
Hier sind 26 V-Messungen von Starlinks an einem Abend gegen die Sonnen-Elongation aufgetragen: Sie ist nur einer von einer ganzen Reihe Faktoren, die die Helligkeit eines Satelliten am Himmel bestimmen – weshalb für genaue Modellierungen und Maßnahmen-Planung wesentlich mehr Messungen unter allen erdenklichen Umständen benötigt werden. Da können und sollen sich natürlich auch Amateurastronomen einbringen (ein paar aktuelle Datenpunkte aus der Satelliten-Szene), wobei es bislang aber weder vereinheitlichte Messprotokolle noch eine zentrale Datensammelstelle gibt.
Da die Satelliten auf ihren niedrigen Bahnen rasant am Himmel unterwegs sind, bis 0.8°/Sek, schnell, wird ihr auf den Detektor projiziertes Licht natürlich dramatisch „verdünnt“: Diesen Effekt versucht dieses Diagramm zu demonstrieren, für das ein unverdunkelter Starlink – mit angenommenen 5.5 mag. in 550 km Höhe – mit einer Bogensekunde Auflösung betrachtet wird. Je nach Belichtungszeit (4 Kurven) und Bahnhöhe (x-Achse in km) erscheint dieser Satellit um 10 bis 15 Größenklassen schwächer als wenn er fest am Himmel stände. Diesen enorm für die Astronomie arbeitenden Effekt für eine konkrete Optik und Aufnahme-Situation zu berechnen, ist allerdings nicht trivial. (Aber der Impakt für Nightscape-Fotografen durch 7-mag.-Satelliten dürfte minimal sein, auch wenn es viele sind.)
Mit diesen enormen Satellitenzahlen wurde in den Simulationen für den Workshop operiert: Wie realistisch insbesondere die fast 50’000 von OneWeb sind (die zwar bei der FCC beantragt worden sind, aber auf der Webseite des Herstellers der Satelliten ist nur von „up to 900 low-earth orbit satellites“ die Rede), die wegen ihrer höheren Bahnen besonders lange im Sonnenlicht blieben und so den Schaden vergrößern würden, ist nicht zuletzt angesichts der Turbulenzen um die Firma kaum zu sagen.
Aber man kann ja mal los rechnen: Hier sind 47’844 One-Web-Satelliten in 1200 km Höhe auf drei Bahnneigungen angenommen, 88° (ganz unten), 55° (orange) und 40° (blau), wobei letzere zur Summe (gelb) am meisten beisteuern. Aufgetragen ist hier die Zahl der Satelliten gleichzeitig am Himmel höher als 30° über dem Vera Rubin Observatory in einer chilenischen Sommernacht, wobei die roten Linien Ende bzw. Anfang der astronomischen Dämmerung markieren: Auch um Mitternacht zögen noch 500, näher an der Dämmerung gar 1000 Satelliten über den Himmel, zwar für’s bloße Auge wohl nicht sichtbar, dafür aber für das VRO um so mehr. Nahe und in der Dämmerung wären LEO-Satelliten aller Konstellationen überall und immer ‚bestens‘ von der Sonne beleuchtet, so dass Beobachtungen, die aus Gründen in Sonnennähe stattfinden müssen, besonders betroffen sind: zu den Papieren auch Press Releases von NSF, ESO und IDA (die die schnelle Bewegung der Satelliten übersehen zu haben scheint) und gute bis grottenschlechte Zusammenfassungen der Pressekonferenz hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier [NACHTRÄGE: und hier und hier]. Derweil hat OneWeb gestern eine FCC-Lizenz für noch mehr Satelliten bekommen, nämlich 1280 Stück in 8500 km Höhe (mehr, mehr und mehr) – und noch drei frühere Artikel zu Amazon/Kuiper, OneWeb und SpaceX, die in den kommenden Tagen das 12. Satellitenpaket (mit jetzt wieder 60 Stück und keinen Co-Passagieren) starten wollen. Während übrigens die Versenkung der V0.9-Satelliten des ersten Starts munter voran schreitet, wobei sie offenbar nochmal ganz besonders hell leuchten können …
Heute stürzte mal wieder ein (moderat heller) Kreutz-Komet in Sonne, und der betagte SOHO-Satellit schaute mit seinen LASCO-Koronographen zu: mit C3 um 9:18 MESZ (da war die Koma am hellsten) und 12:42 MESZ und mit C2 um 14:36 MESZ – da war der Kometenkopf von der Sonnenhitze schon weitgehend aufgelöst und in eine Trümmerschleppe verwandelt worden. Ob gegen 18:00 MESZ noch etwas das Perihel einen Sonnenradius über der Photosphäre erreicht hat? Auch der Eintritt in C2 animiert (auch in Differenz-Bildern, weitere Zeitschritte hier, hier, hier und hier und der Komet auch beim SDO in der Beacon-Vorschau.
So sah Gemini Nord die Spirale in der Koma von NEOWISE
am 1. August: vier von einer Reihe Aufnahmen mit dem 8-m-Teleskop und dem Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) im Licht des einfach ionisierten Heliums, die bisher nur in einer heftig prozessierten Form publiziert wurden; das Bildfeld ist 2 Bogenminuten groß. Die Spirale – aus deren Drehung mit der Zeit eine Rotations-Periode des Kerns von 7½ Stunden folgte – ist auch bestens in Aufnahmen von Bernd Gährken aus dieser Zeit zu erkennen: auch Zeitraffer vom Juli, relativ aktuelle Bilder des auf 8. Größe gefallenen Kometen hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier und Artikel hier und hier. Plus Radio-Beobachtungen der Delta-Aquariden und Perseiden 2020.
Der erste Start einer Ariane 5 seit genau einem halben Jahr
ist in der Nacht 15./16. August – nach Verschiebungen durch COVID-19, einem Startabbruch im Juli und zuletzt Wettersorgen – problemlos verlaufen, und gleich drei Satelliten gelangten in den Orbit: Arianespace und ESA Releases, eine Ariane Group PM, ein Foto, ein Clip aus der Live-Übertragung, der Start exzellent aus einem Flugzeug gefilmt [NACHTRAG: noch ein Video] und Artikel hier, hier, hier und hier. Auch der nächste Falcon-Starlink-Start voraussichtlich morgen (und Astro-Sorgen auch wegen der Amazon-Satelliten), weitere Entwicklungen bei der Electron hier und hier, gleich 11 Satelliten beim nächsten Versuch von Virgin Orbits LauncherOne, eine Doktrin für die ‚Space Force‘ (Artikel hier und hier), ein sehr langes Interview mit Rogozin zu vielerlei russischen Plänen (mit Crew-Dragon-Dissen, auch hier diskutiert), die NASA als Quelle für Soyuz-News – und erst 2021 die ersten Kunden-Flüge von Virgin Galactic, Branson selbst inklusive. [1:00 MESZ. NACHTRAG: ungewohnte Perspektiven des Ariane-Starts]
Mit der Helligkeit des roten Schultersterns des Orion (oben: vorgestern in Rumänien aufgegangen, von Valentin Grigore) geht es schon wieder erheblich bergab (Mitte: Messungen des Satelliten STEREO-A, während er von der Erde aus zu sonnennah war, unten Photometrie in grün und visuelle Schätzungen von Anfang August 2019 bis jetzt aus der AAVSO-Datenbank) – und dabei ist der große Helligkeitseinbruch, das „Great Dimming Event“, des vergangenen Winters noch gar nicht eindeutig verstanden. Aber es gibt schon eine ganze Reihe Papers mit speziellen Beobachtungen, die verschiedene Schlaglichter auf das Phänomen (ganz unten) werfen, ohne dass sich allerdings schon ein alle Daten erklärendes Gesamtbild geformt hätte.
Spatially Resolved Ultraviolet Spectroscopy of the Great Dimming of Betelgeuse von dieser Woche: Hier sind übereinander die V-Helligkeit während des großen und des vorangegangenen ’normaleren‘ Minimums und Messungen der Radialgeschwindigkeit der Photosphäre in km/s mit dem Teleskop STELLA auf Teneriffa (minus 21.9) aufgetragen – bis Herbst 2019 blähte sich der Stern demnach auf, und Photosphärengas bewegte sich Richtung Erde, dann zog er sich zusammen, während die Helligkeit in den Keller ging, und im April begann er wieder zu wachsen. Das ist alles im Prinzip „normal“, die seit Jahrzehnten präsente etwa 420-tägige Periodizität in der Helligkeit wurde schon länger einer ziemlich simplen radialen Pulsation zugeschrieben. Allerdings wurde Beteigeuze – Mitte Februar – finsterer denn je, mit 1.6 mag.(V) über eine Größenklasse schwächer als die ‚typischen‘ 0.42 mag. Interessant sind nun räumlich aufgelöste UV-Spektren mit dem Instrument STIS auf dem Hubble Space Telescope, deren Aufnahmezeitpunkte die roten Linien markieren.
Hier sieht man die Veränderungen der Magnesium-II-Linien (Fluss gegen Ångström) im südöstlichen Teil des Beteigeuze-Scheibchen mit der Zeit: im Oktober 2019 viel stärker als Anfang 2019 oder auch während des Great Dimmings. Da diese Linien Auskunft über die Chromosphäre des Sterns geben, muss diese vor dem Dimming in dieser Region deutlich heißer geworden sein. Dasselbe gilt für die Photosphäre darunter, denn auch das UV-Kontinuum wurde dort während dieser Phase deutlich heller: Die Temperatur stieg von 5000 auf etwa 5600 Kelvin. Und danach war die Elektronendichte erhöht, was Messungen an Kohlenstoff-II-Linen zeigen.
Aus diesen Beobachtungen wird folgendes Szenario entwickelt (das diese künstlerische Darstellung ‚von der Seite‘ zeigt): Von September bis November 2019 entstand, während der Stern noch expandierte, in der oberen Photosphäre und unteren Chromosphäre seiner Südhemisphäre eine helle, heiße und dichte Struktur, die sich nach außen bewegte. Solche Objekte wurden schon früher im Zusammenhang mit den ausgeprägten Konvektionsbewegungen des Riesensterns beobachtetet – und diesmal fiel die Entstehung mit der Expansionsphase des ganzen Sterns zusammen, wodurch der Effekt ungewöhnlich stark ausfiel. Das ausgeworfene Material kühlte sich dann ab, und es kondensierte eine Menge Staub über dem südlichen Teil Beteigeuzes: Der sorgte für den Absturz der visuellen Lichtkurve und könnte die Verdunklung nur des halben Sterns auf den berühmten Aufnahmen des SPHERE-Instruments am VLT erklären (die übrigens weiterhin lediglich über den Press Release publiziert sind).
Differential Speckle Polarimetry of Betelgeuse in 2019-2020: the rise is different from the fall kann ebenfalls mit räumlich aufgelösten Bildern aufwarten, oben ein Auszug und hier eine Animation: sie entstanden mit dem SPeckle Polarimeter (SPP) am 2.5-m-Teleskop des Caucasian Mountain Observatory vom SAI MSU und zeigen die Staubumgebung des Sterns etwa einen Beteigeuze-Radius über seiner Photosphäre in polarisiertem Licht. Die kommenden und gehenden Strukturen hängen wohl mit den großen Konvektionszellen von Beteigeuze zusammen, über denen sich Staubwolken bilden. Der polarisierte Gesamtfluss war noch bis Mitte Februar konstant, dann verdoppelte er sich: Die Staubwolke dürfte mehr Licht gestreut haben, als sich sich ausdünnte, während sie sich vom Stern entfernte, der dann dadurch wieder heller wurde.
Betelgeuse fainter in the sub-millimetre too: an analysis of JCMT and APEX monitoring during the recent optical minimum meldet dagegen starke Zweifel an, dass Staub überhaupt eine Rolle bei der Verdunklung von Beteigeuze gespielt hat: Messungen mit den Submillimeter-Teleskopen JCMT (grün: 450 µm, rot: 850 µm) und APEX (lila: 870 µm) zeigen nämlich, dass es auch bei diesen langen Wellen während der optischen Finsternis (blau) um etwa 20% bergab ging – und wenn letztere von Staub in der Sichtlinie verursacht worden wäre, hätte die Sub-mm-Helligkeit nicht betroffen sein sollen. Die Radioastronomen tippen daher auf Veränderungen der Photosphäre selbst als Ursache für den Helligkeitsabfall, sei es eine globale Temperaturabnahme um 200 Kelvin oder das Auftreten großer um 400 Kelvin kühlerer Sternflecken auf der halben Sternscheibe.
Betelgeuse Just Isn’t That Cool: Effective Temperature Alone Cannot Explain the Recent Dimming of Betelgeuse hatte sich dagegen noch während des Great Dimmings klar für Staubbildung als Ursache ausgesprochen: Die Titanoxid-Emissions-Linien im (hier normalisierten und Kontinuums-bereinigten) Spektrum, ein empfindlicher Anzeiger für die Sterntemperatur, hatten sich 2020 gegenüber dem Normalzustand so gut wie gar nicht verändert, die Temperatur war nur um 50±50 Kelvin niedriger – und grauer Staub damit die wahrscheinlichste Erklärung.
NACHTRAG: Die „Streifzüge durch das Universum“ Nr. 25 sind quasi die Verfilmung dieser Seite – auch ein Thread zur Frage, ob der neuerliche Abfall nun „unerwartet“ gekommen sei oder halt typisch Beteigeuze ist (der nunmal „halb-periodisch“ und nicht streng periodisch mit 400 Tagen oder so pulsiert) und weitere Artikel hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier sowie einer über die Rückkehr Orions an den Himmel, kurioserweise ohne jede Erwähnung des neuerlichen Einbruchs.
Perseiden 2020 schlapp: Die ZHR kam kaum über 80 hinaus
in dieser automatischen Analyse visueller Berichte (ZHR vs. UTC) mit insgesamt 5169 Schnuppen, die bis gerade die IMO erreicht haben und in 36 Bins gesteckt wurden. Knapp 82 wurden dabei am Abend des 12. August erreicht, als z.B. 158 Perseiden in 5 Stunden gezählt werden konnten – aber in der Folgenacht konnten es ebenfalls 80 in 2½ Stunden sein, jeweils bei sehr guten Bedingungen. Auch ein schöner Perseide in Echtzeit (bei Sekunde 40), ein gutes Foto, eine Slideshow aus Radebeul, z.T. gewagte Summenbilder aus Videos (mehr, mehr, mehr und mehr und aus Fotos aus einem Flugzeug-Cockpit, vom Boden (mehr, mehr, mehr, mehr, mehr, mehr, mehr (mit Tele, bei M 31) und hier (mit etwas Polarlicht und guten NLC, die auch in Schwerden auf 63°N zu sehen waren) und ein Artikel.
Die Kometen C/2020 F3 (NEOWISE) und C/2017 T2 (PANSTARRS) am Abend des 12. August aufgenommen von Michael Jäger (L-3x4min RGB 5/5/5min Leica-Apo-Tele f-280/4.3): weitere Bilder des Paars hier, hier und hier, weitere NEOWISEs hier, hier, hier und hier sowie der neue NEOWISE animiert und Lemmon. Auch der Jupiter am 12.8., 11.8., 10.8. und 8.8., der Mars heute und bis heute, gestern, vorgestern (mehr und mehr), am 11.8. (mehr) und 10.8., die Venus am 11.8. – und ein Interview mit Mondmosaik-Spezialist R. Hempel.
Schwerer Schaden am Radioteleskop von Arecibo auf Puerto Rico is gestern entstanden, als ein Hilfskabel riss und eine 30 Meter lange Kerbe in die Schüssel schlug; auch andere Teile der Anlage wurden beschädigt. Derweil beginnt in diesen Minuten der Versuch einer Live-Übertragung der Perseiden, ein weiterer folgt um 6:00 MESZ, und um 20:00 MESZ beginnt einer per Radio-Backscatter: Eine einsame All-Sky-Cam in Spanien sah schon einen, und was visuell alles gegen die Perseiden arbeitet, macht auch dieser Thread klar (dessen Autor den Artikel hier „meaty“ findet). Auch NEOWISE hier und (mit anderen Kometen) hier, ein erster Versuch über die Chords vom TNO, der Jupiter am 7. August – und der schnellste Stern im Galaktischen Zentrum, der bei Sgr A* 24’000 km/s oder 8% der Lichtgeschwindigkeit erreicht. [0:00 MESZ]
Zwei Laser auf einer französischen Sternwarte peilen hier den Lunar Reconnaissance Orbiter an, der einen (verglichen mit den auf der Mondoberfläche platzierten) winzigen Retro-Reflektor trägt: Trotzdem sind über die Jahre diverse Laser-Rangings des LRO gelungen. Auch endlich wieder Hoffnung für den InSight-Mars-‚Maulwurf‘, der erfolgreich in den Boden gedrückt wurde, wie Satelliten das Abschmelzen der Antarktis verfolgen, ein deutscher Erfolg beim Hack-A-Sat (mehr) – und ein Satelliten-Selfie ist in Australien geplant. [2:30 MESZ]
Ein Video des Starlink-Europa-Überflugs von heute früh um 4 Uhr MESZ (die Aufnahmen dieses Blogger waren diesmal weniger überzeugend) und gleich noch eins sowie eine Reaktion: Die Kette – vom „Launch 9“, der aber der 10. mit großen Satelliten-Paketen war – ist länger geworden, und ein paar der Satelliten sind deutlich zurück gefallen, was auch mit dem Auge auffiel. Auch der Test eines Smallsats mit ‚grünem‘ Antrieb (es geht nun abwärts mit ihm), die Koordination von Rideshares für Smallsats, das open source satellite communication tool NyanSat, der Verbleib von Kosmos 2543 und der NROL-129-Nutzlasten – und die Suche nach Raumschrott über Stern-Lichtkurven. [15:55 MESZ]
Die Milliarden Sterne des Data Release 2 der Gaia-Mission, visualisiert in der Kuppel des Hayden-Planetariums in New York: aus einem Vortrag von der IPS-Tagung (ab -2:30). Auch ein russischer Artikel über den Röntgen-Satelliten SpektrRG (PDF-Seiten 38-43), Erinnerungen an den ersten ESA-Satelliten COS-B, der Gamma-Astronomie betrieb, eine COVID-19-bedingte Startverschiebung des NASA-Smallsats IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) – und schon wieder Starlink: Heute wurden Satellit 41 und Satellit 22 versenkt, und fünf weitere ebenfalls vom ersten 60-er Pack V0.9 dürften in den kommenden Tagen folgen. Oh, und der VisorSat-Effekt scheint zu funktionieren: Der erste Satellit mit dem Schattenwerfer har offenbar weniger als 1/10 der normalen Helligkeit in endgültiger Konfiguration. [23:25 MESZ]
„Diese Nacht könnt Ihr hundert Sternschnuppen pro Stunde bewundern!“ So behauptete vor ein paar Tagen ein Tweet, und das verlinkte Video setzte noch einen drauf: Nämliche hundert Perseiden die Stunde seien „in den nächsten Tagen bis Mitte August“ zu sehen – während ein gewisses Nachrichtenportal „unzählige Sternschnuppen über den Nachthimmel“ schießen ließ, beim „Höhepunkt des astronomischen Jahres“. Und so weiter: Hype allerorten anlässlich der Perseiden scheint ein unabänderliches Naturgesetz zu sein.
Konkret lautet die Vorhersage im Meteorstrom-Kalender 2020 (Seiten 12 bis 13), dass die maximale ZHR = Zenithal Hourly Rate = Zenitstundenrate bei etwa 110 liegen sollte, zwischen 15 und 18 Uhr MESZ am 12. August, mit einer eventuellen Zugabe mit einer ZHR um 100 gegen 12 Uhr MESZ. Aber diese Zahlen gelten für einen Radianten im Zenit – doch dieser Punkt, in dessen Richtung die Erde in die Staubwolke des Kometen 109P/Swift-Tuttle hinein rast, befindet sich der Nähe des ‚Kopfes‘ des Perseus (in der Nähe des Sterns HD 19572; Grafik: VdS) und steht alles andere als 90° hoch.
Die Tabelle zeigt, wie die Radiantenhöhe im Laufe der Nacht allmählich steigt (Uhrzeiten für Bochum, im Osten früher) – und einen Korrekturfaktor, mit dem die ZHR multipliziert werden muss, um zur sichtbaren Rate zu gelangen (es handelt sich um den Sinus der Radiantenhöhe). Bereits in der Abenddämmerung steht der Radiant zwar über dem Horizont, aber noch bis etwa Mitternacht geht mindestens die Hälfte der ZHR verloren. Noch dramatischer ist freilich die Wirkung der Helligkeit des Himmels – denn die ZHR ist für einen de facto perfekten Himmel mit Stern-Grenzgröße 6.5 mag. definiert.
Hier ist der zusätzliche Korrekturfaktor berechnet, der mit dem obigen multipliziert werden muss und für praktisch jeden Beobachter die Meteorrate weiter kräftig drückt. Er berechnet sich als r^(Grenzgröße – 6.5), wobei ein r=2.2 angesetzt wurde, das im vergangenen Jahrzehnt und insbesondere auch im letzten mondlosen Jahr 2018 für die Perseiden galt. Schon geringe Lichtverschmutzung reduziert die Meteorzahl deutlich – und dummerweise scheint in den Nächten 11./12. bzw. 12./13. August um das Maximum auch noch der abnehmende Fast-Halbmond. Der ist noch zu 47% bzw. 37% beleuchtet und geht um 0:20 bzw. 0:40 MESZ (Bochum) auf, um dann dann bis zur Morgendämmerung etwa 30° Höhe zu erreichen: Die bessere Meteorausbeute infolge der steigenden Radiantenhöhe macht der wachsende Verlust durch den heller werdenden Himmel wieder zunichte. (Die ZHR gilt übrigens für einen Einzelbeobachter, dessen rund 100° großes Gesichtsfeld völlig frei von Obstruktion durch Gebäude oder Wolken und dessen Aufmerksamkeit ungebrochen ist – sonst sind weitere Korrekturen nötig … nach unten natürlich.) Die ZHR dürfte sich 2020 mithin selbst bei guten Bedingungen zweimal um einen Faktor von etwa 2 reduzieren – aus 110 mach 30 Perseiden die Stunde. Also erscheint einer alle 2 Minuten? Mitnichten!
Das sind Originalaufzeichnungen aus einer Perseidennacht vor 45 Jahren von Jürgen Rendtel und Hartmut Röllig, die – bei einer Grenzgröße von 5.9 übrigens – in 2½ Stunden 63 Perseiden („P“) sahen, also im Schnitt alle 2.4 Minuten einen. Doch wie die Tabelle zeigt, ist die zeitliche Verteilung von Meteoren während eines Schauers völlig zufällig, was bei einer grafischen Umsetzung noch deutlicher wird:
Hier sind für jede der 150 Minuten die Perseiden markiert, mit der Helligkeit als Anzahl der X codiert (X = 5 mag., XX = 4 mag. usw.). Da gibt es einmal 5 Perseiden in 3 Minuten – aber auch mehrmals Intervalle von 4 und 5 Minuten ohne jeden Perseiden! Das macht deutlich, welche Frustrationstoleranz ein visueller Beobachter selbst bei einem ordentlichen Meteorschauer besitzen muss: Die – rein zufälligen! – Häufungen mehrerer Meteore manchmal in Sekunden lassen ein Hochgefühl aufkommen, dem in der Regel eine lange Durststrecke folgt (nur bei den extrem raren Meteorstürmen mit ZHR-Werten über 1000 ist das anders, die die Perseiden aber nie schaffen). Dieser Aspekt fällt – neben den vielen negativen Korrekturfaktoren, die an den „100 Schnuppen pro Stunde“ angebracht werden müssen – bei den Anpreisungen der Perseiden in der Regel unter den Tisch.
Aber wie lange dauert das Maximum überhaupt? Die Perseiden sind da ziemlich variabel, aber das ZHR-Profil des gesamten Schauers aus dem Jahr 2010 mag als typisches Beispiel herhalten: Die maximale ZHR gibt es nur an einem Tag (oft nur ein paar Stunden lang), und schon in den Nächten vor- und nachher beträgt die Rate höchstens als die Hälfte. Hier in höherer Zeitauflösung – über das beste Binning kann man streiten, aber es kommt auf den Gesamteindruck des Verlaufs an – die ZHR-Profile der Maxima der vergangene zehn Jahre, von 2010 bis 2019:
Teilweise machten sich neben dem Hauptmaximum aus im Orbit des Kometen angesammeltem Staub jüngere Extra-Filamente bemerkbar, die mitunter auch korrekt vorhergesagt wurden, aber eine klare Ansage, ob 2020 die Nächte 11./12. oder 12./13. August für Europa vielversprechender wären, ergibt sich nicht, und die oben abgeschätzten realen etwa 30 Perseiden pro Stunde werden wohl in keiner Nacht erreicht. Trotzdem lohnt sich das Beobachten natürlich: Die individuellen Perseiden sind oft recht spektakulär, erscheinen bunt auf Fotos, haben Nachtleuchtspuren und nach Feuerkugeln auch schon mal Persistent Trains, die noch minutenlang am Himmel hängen können. Aber Geduld ist eben angesagt – sehr viel Geduld: detaillierte Hinweise zur sinnvollen visuellen Beobachtung, die ganz genauen Definitionen vieler Begriffe aus der Meteor-Astronomie, eine PM des DLR, ein Video aus Berlin, eine Seite der IMO, Press Releases von Lowell, IDA und S&T und mehr oder weniger korrekte bzw. nützliche Artikel hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier, hier und hier.
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