Aktuelle Veröffentlichungen aus der Astrophysik

Eine ‚Karte‘ der Erde ausschließlich aus Ein-Pixel-Fotometrie

Die ‚Erde als Exoplanet‘ ist ein beliebtes Experiment: Man messe ihr Licht auf eine Weise, wie auch die Strahlung eines erdähnlichen Exoplaneten eines Tages gemessen werden kann – und versuche zu rekonstruieren, was für eine Welt man da vor sich hat. In diesem Fall hier sind es die Erdbilder der Kamera EPIC auf dem Satelliten DSCOVR, der immer eine voll beleuchtete Scheibe sieht: Kontinente, Meere und vor allem helle Wolken, wobei im Jahreslauf mal auf den Äquator und mal mehr auf den einen oder anderen Pol geschaut wird. Rund 10’000 Bilder in 10 Farbkanälen wurden dann jeweils zu einem Punkt zusammen gerechnet, so dass 10 „Lichtkurven“ heraus kamen: Diese plus vorausgesetzte Kenntnis über die Rotationsperiode der Erde und die jeweilige Lage der Achse – die man auch bei Exoplaneten gewinnen könnte – wurden dann mathematisch analysiert, und zwar mit Principal Component Analysis. Die Lichtkurven lassen sich nahezu komplett mit nur den ersten zwei Komponenten beschreiben, die – wie der Vergleich mit den Bildern selbst lehrt – durch die Wolken und die Kontinente erzeugt werden. Aus der Kontinente-Komponente wurde dann die obige Erdkarte erzeugt: Afrika (in der Mitte), Nordamerika (oben links) und Asien (oben rechts) sind zu erahnen, Südamerika macht sich rarer. Trotzdem gilt das Bild als Durchbruch: Es ist die erste 2D-Karte nur aus Lichtkurven ohne Kenntnis, was die einzelnen Farben eigentlich bedeuten. Und das wird bei einem Exoplaneten schließlich auch keiner wissen …

Die ganze Erdatmosphäre als „Linse“ für die Astronomie

ist jetzt mal in großem Detail durchgerechnet worden: Die bündelnde Wirkung der Gashülle der Erde könnte die Zahl der Photonen von einer fernen kosmischen Quelle, die ein kleines Teleskop auf einem Satelliten in der Nähe des ‚Brennpunkts‘ solch eines „Terrascope“ (auf ca. 85% des Wegs zum Mondorbit) einfangen könnte, dramatisch steigern, locker um das Mehr-Zehntausend-fache. Auch die Extinktion durch die Atmosphäre macht den Gewinn nicht wieder zunichte. Die drastische Kostensteigerung von Teleskopen mit steigendem Durchmesser – die in nicht so ferner Zukunft die beobachtende Astronomie in eine tiefe Krise zu stürzen droht – würde durch solch ein kühnes Projekt im Prinzip ausgehebelt, um dessen praktische Umsetzung sich allerdings andere kümmern müssten: Artikel hier und hier.

Ein Weltraumteleskop aus Schwärmen diffraktiver ‚Linsen‘

ist ein anderer nur in Ansätzen durchdachter Vorschlag für ein „Very Large Aperture, Ultralight Space Telescope Array for Atmospheric Biosignature Surveys“ alias Nautilus, das auf einer erheblichen Weiterentwicklung der altbekannten Fresnel-Zonenplatte basiert und speziell zwecks Exoplaneten-Spektroskopie Photonen satt sammeln soll: Dabei wird das Sternenlicht weder per Reflexion noch Brechung sondern durch Beugung plus Interferenz gebündet. Solche“MODE“ genannten Quasi-Linsen ließen sich in Massenproduktion herstellen und trotz 8 Metern Durchmesser kostengünstig in den Weltraum befördern. Dort schauen sich die Satelliten die Zielquellen gemeinsam an, und die Signale werden einfach (inkohärent) addiert: Die Arbeiten an diesem Konzept stehen noch ganz am Anfang, auch wenn es schon – siehe Foto – handliche Prototypen vom MODE-Linsen gibt.

Komet 29P/Schwassmann-Wachmann, Centaur „vor der Tür“

Der kuriose Komet 29/Schwassmann-Wachmann 1 mit seiner fast kreisförmigen Bahn in ~6 au Sonnenabstand und häufigen Helligkeitsausbrüchen bewohnt eine besondere dynamische Zone im Sonnensystem, das „Gateway to the Jupiter-Family Comets“, durch Transneptune schnell hindurchschlüpfen, wenn sie als Centauren ins innere System unterwegs sind und schließlich unter die Kontrolle Jupiters geraten: Das legen neue umfangreiche Simulationen nahe, die die ‚Benutzung‘ dieses Gateways quasi als Normalfall zeigen. Typischerweise bleiben Kometen keine 10’000 Jahre in diesem temporären Zustand geringer Exzentrizität außerhalb der Jupiter-Bahn (bei 5.7 bis 7.8 au): SW1 ist offenbar gerade erst angekommen, aber künftige Astronomen-Generationen sollten markante Veränderungen seiner Bahnelemente sehen. Insbesondere dürfte er bei weiterer Reduzierung der Halbachse wesentlich heller werden, denn seine jetzigen Aktivitätsschübe haben noch nichts mit sublimierenden Wasser zu tun, das Kometen in Sonnennähe antreibt. Auch wenn der Weg durch’s Gateway der Regelfall ist: Dass dort gerade jetzt mit SW1 ein besonders großer Komet bzw. Centaur sitzt (neben drei viel kleineren bekannten), ist ein glücklicher Zufall [NACHTRAG: spätere Press Releases hier und hier und Artikel hier und hier].

Mira-Stern T Ursae Minoris entwickelt sich „in Echtzeit“

Es kommt nicht oft vor, dass Astronomen direkt zuschauen können, wie sich die Eigenschaften eines Sterns verändern, aber bei T UMi ist offenbar ‚Stellar Evolution in Real Time‘ zu bewundern. Der Stern, der lange ein gewöhnlicher Mira-Veränderlicher war, hat offenbar letztens einen thermischen Puls erlitten: Die Lichtkurve (überwiegend von Amateur-Astronomen; große Marken oben 1995 bis 2015 in 5-Jahres-Schritten) veränderte sich deutlich. Insbesondere hat die Periode kontinuierlich abgenommen, und der Stern ist jetzt ein semiregulärer Veränderlicher – aber Modellen zufolge sollte sich das Bild in ein paar Jahrzehnten abermals ändern. Ein erstaunliches Beispiel für „slow science“ mit notwendigerweise Datenreihen über viele Jahrzehnte – das Amateurastronomie und modernste Stern-Modellierung zusammen bringt [NACHTRÄGE: das Paper erschienen und ein weiterer Artikel darüber].

Sgr A* im Galaktischen Zentrum dieses Jahr variabler denn je

Das mutmaßliche massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße zeigt dieses Jahr stärkere Variabilität im nahen Infraroten als je zuvor – genauer gesagt als in den vergangenen 22 Jahren, denn durch Neuanalyse alter Daten konnte gerade die Fotometrie von Sgr A* viel weiter in die Vergangenheit als bisher rekonstruiert werden. Insbesondere hat es hellere IR-Flares denn je gegeben (um bis zu einem Faktor 2 über dem bisherigen Maximum im K‘-Band): eine Animation vom Mai und Standbilder daraus. Eine offensichtliche Erklärung der Beobachtungen ist erst einmal nicht zu erkennen, aber ein gesteigerter ‚Appetit‘ des Schwarzen Lochs braucht es keineswegs zu sein: Vielleicht strahlt es nur effizienter als zuvor. Jedenfalls sieht auch SpektrRG die ungewohnt hohe Flare-Aktivität von Sgr A*.

Durchbrüche – aber kein Durchblick – bei Fast Radio Bursts

Welches kosmische Phänomen hinter den Fast Radio Bursts steckt, ist eines der hartnäckigsten Rätsel der heutigen Astrophysik: Lange wurde immer nur ein einziger Blitz irgendwo am Himmel gesichtet, der sich nie wiederholte und keiner Quelle zugeordnet werden konnte – bis auf eine Ausnahme, den „Repeater“ FRB 121102, der schließlich ein einer fernen Galaxie lokalisiert werden konnte, doch seine Beziehung zu all den anderen FRBs blieb unklar. Aber in den letzten Monaten hat sich einiges getan:

Es geht nach langem Stillstand nun also flott voran mit der Gewinnung neuer Daten über das Phänomen FRB, und das weite Feld der Hypothesen könnte bald deutlich eingedampft sein (so deuten sich etwa subtile systematische Unterschiede in den Eigenschaften der Repeater und der Nicht-Repeater an): diesjährige Bestandsaufnahmen in Artikeln vom 14. August hier und hier und vom 13. August, 27. Juni, 14. Februar, 7. Februar und 16. Januar. NACHTRAG: noch ein weiterer Repeater – mit einem starken und sonst nur ganz schwachen FRBs! (Und Radio-Bursts von einem Magnetar könnten ein verwandtes Phänomen sein.)

Eine Antwort to “Aktuelle Veröffentlichungen aus der Astrophysik”

  1. Mary Says:

    Faszinierend! Ich bin vor ein paar Tagen erst über dieses brilliante Video von David Kipping über seine Terrascope-Idee gestolpert:

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