So klingt der Urknall … in HiFi, Planck sei Dank

Mit der Veröffentlichung des Planck’schen Power-Spektrums der Temperatur-Variationen Kosmischen Hintergrundstrahlung am Himmel vor zwei Wochen – dazu noch weitere Pressemitteilungen hier, hier und hier, ein Interview und Artikel hier, hier, hier, hier (Cartoon), hier, hier, hier, hier, hier und hier – ist auch eine neue Sonifikation eben dieses Spektrums und seiner Variation über die ersten 760’000 Jahre kosmischer Geschichte möglich geworden, auch hier und hier beschrieben. Zwar gibt es jetzt dank der gegenüber WMAP höheren Winkelauflösung Plancks einen besseren Frequenzgang und sozusagen HiFi-Qualität, aber nennenswerte neue Erkenntnisse liefert wohl auch Planck vertont nicht.

Wie signifikant widerspricht Planck dem Rest der Welt?

Die Modellierung der Planck-Daten durch 6 Parameter (grüne Linie) liefert vermeintlich exakte Zahlen über den Kosmos, die indes nicht immer gut zu direkt bestimmten Werten passen. Insbesondere für die Hubble-Konstante H0 kamen letztens immer wieder deutlich größere Werte heraus, namentlich in diesem fundamentalen Paper, dessen erste zwei Autoren gegenüber diesem Blog keine Konzessionen gegenüber den Planck-Auswertern machen wollten, die alle Hoch-H0-er unter den Generalverdacht von Eichproblemen stellen. (Zusätzliche Konfusion schafft dabei übrigens die direkte Eichung von Cepheiden über die geometrische Distanzbestimmung der Galaxie NGC 4258, die ebenfalls zu 74 km/s/Mpc führt, während das Megamaser Cosmology Project, das die Technik auf weitere Galaxien ausdehnt, im jüngsten Zwischenbericht bei Planck-kompatiblen 68 steht.)

In einem lesenswerten Paper über die „importance of local measurements for cosmology“ hatten kürzlich Licia Verde et al. auf genau diese Widersprüche schon zwischen WMAP und „lokalen“ kosmologischen Parameter-Bestimmungen hingewiesen, wobei es außer bei der Hubble-Konstanten H0 auch beim Weltalter gewisse ‚Spannungen‘ gibt (siehe ISAN 185-3): Bevor man sagen könne, ob das Problem durch Planck signifikant größer geworden sei, so Verde heute zu diesem Blog, müsse noch einige trickreiche Statistik ran, und die zwei völlig unterschiedlichen Methoden zu vergleichen. „At the moment ages look Ok with Planck, it’s when one combines all that with H0 that things get interesting“, lautet aber ihre derzeitige Einschätzung: „But yes, if there is indeed a tension and the H0 numbers (and their interpretation) hold, this would point to something beyond the ‚maximally boring Universe‘ …“

Warum es dieses Mal noch keine Planck-Aussagen zur Polarisation der Hintergrundstrahlung gab, wurde auf einer Konferenz diese Woche durch noch nicht verstandene systematische Effekte erklärt. Über diese und andere Erkenntnisse von der ersten Post-Planck-Tagung hat ein Teilnehmer bereits hier, hier und hier in Quasi-Echtzeit ziemlich detailliert gebloggt – auf seinem Bericht vom heutigen, letzten Tag (wo es auch um den Vergleich von Planck mit anderen Methoden gegangen sein sollte), warten wir noch. NACHTRAG: Es sind sogar zwei Berichte geworden, hier und hier. „Unfortunately no real insight was gained regarding these discrepancies during the conference,“ heißt es da bzgl. der o.g. Diskrepanz mit der Hubble-Konstanten. Und Planck hat quasi ‚das Ende‘ der Kosmologie mittels CMB-Fluktuationen erreicht: „Planck has more or less exhausted the temperature anisotropies in the CMB as a useful probe of cosmology.“ NACHTRAG 2: Außer zum SUSY-Suchen, vielleicht …

Mehr – Kosmologie-freie – Planck-Himmelskarten

sind heute auf einer Tagung vorgestellt worden, die sich wie schon die Produkte vor einem Jahr („Early Release …“) ausschließlich auf den Vordergrund beziehen, durch die der ESA-Satellit in die Tiefen des Universums schauen musste: zu sehen hier „galaktischer Dunst“ unbekannter Herkunft bei 30 und 44 GHz (oben; andere Strahlungskomponenten der Galaxis tragen hier auch bei) und Emission von Kohlenmonoxid – in der Mitte die erste Gesamtkarte des Himmels, die in diesem Licht je erstellt wurde (und gar nicht vorgesehen gewesen war), unten drei Detailkarten aus Regionen, die z.T. noch nie in CO untersucht wurden. Die eigentliche Kosmologie „hinter“ all diesem Getümmel wird erst in einem Jahr enthüllt – und wird hoffentlich auch alle Unklarheiten beseitigen, die der WMAP-Satellit hinterlassen hat.

1.2 Billionen Pixel mit je 5 Farben: SDSS liefert größtes Himmelsbild aller Zeiten

Und es sind wirklich 1.2 x 10^12 Pixel gemeint, die nicht einmal den ganzen Himmel abdecken sondern „nur“ jene 14’555 Quadratgrad, die die Riesenkamera der Sloan Digital Sky Survey (ISAN 67-4) in 11 Jahren Dauereinsatz auf dem Sacramento Peak in New Mexico abgescannt hat: Mit dem 8. Data Release der SDSS – die sich jetzt nur noch der Spektroskopie widmet – ist heute noch einmal ein größeres Stück Himmel der Öffentlichkeit ‚übergeben‘ worden. Das gesamte Bild enthält eine halbe Milliarde einzelne Objekte: 260 Millionen Sterne der Milchstraße und 210 Millionen Galaxien und dürfte für mindestens ein Jahrzehnt eine der Grundlagen für astronomisches Datamining bilden: Die kleine Zoom-Sequenz oben mag vage andeuten, was in einer Billion Astro-Pixeln steckt.

Die Himmelsdurchmusterung geht derweil längst als SDSS III weiter und wird bis 2014 u.a. per Rotverschiebungsmessungen an 1.5 Mio. fernen Galaxien eine 3D-Karte des Universums produzieren, die statt einem rund 7 Mrd. Lichtjahre in den Raum reicht: Im Rahmen des BOSS-Projekts (ISAN 95-8) verspricht man sich daraus präzise Einsichten über das Wesen der Dunklen Energie. Der Schlüssel soll die präzise Messung von Entfernungen und Größen im fernen Kosmos sein: Hubble (der Mann) lag 1929 noch um 700% daneben, und Hubble (das Teleskop) bestimmte vor 10 Jahren die Hubblekonstante auf 10% – BOSS aber soll 1% gelingen. Dicke Papers zur SDSS III und dem Eight Data Release (der zugleich der 1. der SDSS III ist), der SkyServer zum Datenzugriff darauf und weitere Artikel von New Scientist und Guardian [NACHTRAG] und einigen mehr.

Early Release Compact Source Catalogue von Planck vorgelegt: Erkenntnisse von nah bis fern

Gleich 25 Papers auf einen Schlag haben die Wissenschaftler hinter dem Planck-Satelliten der ESA heute eingereicht (allesamt hier zu finden, wie auch Arbeiten vor dem Start): Um Kosmologie geht es dabei noch nicht, das dauert noch etwa zwei Jahre, sondern um all die Objekte im „Vordergrund“ vor der Hintergrundstrahlung, die der Satellit auch sieht. Die Objekte reichen von fernen Galaxienhaufen und Strukturen im Cosmic Infrared Background über Anomalous Microwave Emission aus den Magellanschen Wolken bis zu Cold Cores in der Milchstraße. Auf zwei Pressekonferenzen erst in Paris und dann in Seattle auf der 217. AAS-Konferenz wurden erste Highlights präsentiert.

Plancks komplette Himmelskarte („Die erste Gesamt…“) überspannt mit 30 bis 857 GHz einen ungewöhnlich großen Frequenzbereich und ist zwischen 143 und 857 GHz sogar die einzige Himmelsdurchmusterung, die einzelne Objekte erkennen lässt. Dazu gehören rund 10’000 Cold Cores, von denen viele noch nie gesehen worden waren: Diese Vorstufen der Sternentstehung sind besonders kalt (7 bis 17 Kelvin, was übrigens kein Kälterekord im Kosmos ist, 1 bis 30 Lichtjahre Durchmesser, 1 bis 100’000 Sonnenmassen). Zehn Planck-Funde wurden bereits mit Herschel nachbeobachet: Keine zwei sind gleich. Aus der Untersuchung der Cold Cores in vielen Wellenlängen wird sich noch manches über die Mechanismen der Sternentstehung lernen lassen.

Am anderen Ende der Größen- wie Temperaturskala unter den Planck-Resultaten liegt die Detektion von 189 Galaxienhaufen über den SZ-Effekt („Planck sieht …“), von denen 169 bereits bekannt waren. Von den anderen 20 sind 12 definitiv als Galaxienhaufen verifiziert, bei den bekannten ist Planck oft der erste Radio-Nachweis gelungen. Die mittlere Rotverschiebung der Haufen ist z=0.15 (mit 0.55 als höchstem Wert), und ihre Massen überspannen mehr als eine Dekade – wobei Planck vor allem die massereichen und fernen entdeckt hat, die wegen ihrer meist schwachen Röntgenstrahlung sonst kaum auffallen. Weitere Pressemitteilungen von JPL, UKSA und NASA und Artikel von Nature, BBC, Telescoper, Jaffe, WeirdWarp und BR.

Nachrichten zu Teleskopen kompakt

Herschel + Gravitationslinsen = 100% ferne Galaxien

„Nahe an 100% Effizienz“ – eine in der Astrophysik selten gehörte Aussage – liegt der Nachweis von Gravitationslinsen mit Herschel: Das zeigen die ersten fünf Funde in der Astrophysical Terahertz Large Area Survey (ATLAS) des ESA-IR- und Sub-mm-Satelliten. Diese Himmelsdurchmusterung wird einmal 550 Quadratgrad umfassen, aber schon in den ersten 14.4 Quadratgrad sind 6600 Quellen katalogisiert worden: Unter den bei 500 µm Wellenlänge hellsten blieben nach allerlei Vorauswahl 5 Objekte übrig – und alle stellten sich bei Nachbeobachtungen mit anderen Teleskopen für lange Wellen als stark gelinste ferne Galaxien heraus. So schnell so viele Linsen finden kann keine andere Technik. (Negrello & al., Science [5.11.2010] 800-4; Herschel Results & Blog, ESA, University of Nottingham & UCI Releases)

Planck sieht ferne Galaxienhaufen über den SZ-Effekt, bei dem das heiße Haufengas die Energie der Photonen der Kosmischen Hintergrundstrahlung anhebt: Das führt zu einer leichten Verdunklung bei niedrigeren und Aufhellung bei höheren Frequenzen – und Planck sieht den ganzen Himmel in beiden Spektralbereichen und beide „Signale“! Mit dem Röntgensatelliten XMM-Newton können die Funde dann bestätigt werden, und in einem Fall wurde so sogar ein „Supercluster“ aus mindestens drei einzelnen ausgewachsenen Galaxienhaufen entdeckt. (ESA Science Release 15.9.2010. Auch das Atacama Cosmology Telescope hat per SZ-Effekt 23 Galaxienhaufen gefunden, davon 10 neue)

Wie die erste Phase des Square Kilometer Array aussehen könnte, des größten Radioteleskops aller Zeiten, das im südlichen Afrika oder Australien entstehen soll, scheint nun fest zu stehen: Für 350 Mio. EUR entstehen von 2016-19 Antennenfelder und Schüsseln, die zusammen drei Frequenzbereiche zwischen 70 MHz und 25 GHz abdecken – die Wissenschaft beginnt 2020. (Garret & al., Preprint 17.8.2010. Auch Papers zu Long baseline experiments mit LOFAR und der First Station des Long Wavelength Array – und zum Expanded Very Large Array)

Das Large Binocular Telescope ist jetzt ein Interferometer

Bei 11 µm wurden am 14. Oktober die ersten Fringes zwischen Sternlicht gesehen, das über beide Spiegel zusammen geführt wurde. Das LBTI ist damit das erste optische Interferometer mit großen Spiegeln (2 x 8 Meter), die auf einer gemeinsamen Montierung sitzen: Das erfordert eine weniger komplizierte Optik (Stichwort: Delay Lines) zum wellengenauen Zusammenführen des Lichts als Interferometer aus separaten Teleskopen. Bisher besitzt nur einer der beiden Strahlengänge auch eine Adaptive Optik, im kommenden Sommer – Monsunzeit in Arizona – soll auch der zweite eine erhalten. (Blog zu den Fortschritten, insbesondere der Eintrag vom 17.10.2010; Arizona Daily Star 23.10.2010)

VLTI vereinigt erstmals das Licht von vier Sternen gleichzeitig: Dieses Kunststück gelang mit den vier Auxiliary Telescopes des VLT und dem Strahlvereiniger PIONIER – ein weiterer Schritt auf dem Weg zu „ordentlichen“ 2D-Bildern mit optischer Interferometrie. (ESO Release 4.11.2010)

Große Instrumente für die Vermessung der Dunklen Energie mit optischen Teleskopen auf der Erde: HETDEX für das Hobby-Eberly Telescope in Texas hat einen NSF-Grant von 8 Mio.$ erhalten, und die Dark Energy Camera für das Blanco-Teleskop in Chile nähert sich der Fertigstellung. (McDonald Obs. Press Release 20.10. bzw. PM des Excellence Cluster Universe 24., Wired 18., DLF 17.11.2010)

Phase-apodization coronagraphy zur Abbildung von Exoplaneten

Mit einer Apodizing Phase Plate ist es am VLT gelungen, das Beugungsbild des Stern Beta Pictoris so weit zu formen, dass sein schon länger direkt abgebildeter Planet (siehe ISAN 112-7) klar hervortritt. Die Platte sorgt dafür, dass Licht des Sterns selbst das Beugungsbild teilweise auslöscht – und das im gesamten Gesichtsfeld, ohne genau mit einer Koronographenblende „zielen“ zu müssen. Ideal für die Suche nach engen Sternbegleitern. (Quanz & al., ApJL 722 [10.10.2010] L49-53; UA News 14., Laser Focus World 15.10.2010. Und ein Paper von Labadie & al. zur kontrastreichen Abbildung enger Begleiter mittels Lucky Imaging und Bildverarbeitung mit Wavelets)

Durchmesser des Sirius mit SUSI gemessen, dem Sydney University Stellar Interferometer: 6.05±0.04 Millibogensekunden bei 694 nm kommt heraus, in guter Übereinstimmung mit Messungen anderer Interferometer im IR. Damit hat der Stern 1.7 Sonnendurchmesser, 9850 K Oberflächentemperatur und 25 Sonnenleuchtkräfte. (Davis & al., Preprint 19.10.2010. Auch Papers über Stellar Intensity Interferometry, Broadband Fizeau Interferometers und ein Temporal Hypertelescope im Labor)

Mit interstellarer Szintillation im Optischen verborgenes Gas suchen: Das geht offenbar, haben Experimente mit dem New Technology Telescope der ESO gezeigt, das fortwährend IR-Bilder von Sternfeldern mit 10 Sekunden Belichtungszeit aufnahm – und in einer Lichtkurve einen verdächtigen Effekt sah, den eine durch die Sichtlinie ziehende Molekülwolke verursacht haben könnte. Eindeutig ist das allerdings noch lange nicht. (Habibi & al., Preprint 29.10.2010)

13 ziemliche aktuelle Bilder für Freitag, den 13.

Sieben Schüsseln stehen schon auf dem ALMA-Plateau in Nordchile – und demnächst werden es schon 66 sein, die dann das größte Radiointerferometer der Welt („Schon fünf ALMA-Antennen …“) bilden werden. NACHTRAG: die NRAO e-News zum Stand des ALMA-Baus.

Fächer-artige Strukturen im F-Ring des Saturn werden wohl überwiegend durch die Schwerkraft des Mondes Prometheus verursacht, aber der schmale Ring ist so dicht, dass durch Eigengravitation auch kompakte Staubklumpen zusammen finden können. Die Lage des Rings nahe der Roche-Grenze bietet solchen Schneebällen gute Überlebenschancen.

Der Tarantel-Nebel in der LMC aus Sicht von VISTA, aufgenommen während der VISTA Magellanic Cloud survey: einer von sechs großen Nah-IR-Durchmusterungen am Südhimmel, die den Großteil der ersten 5 Jahre Betrieb des neuen ESO-Teleskops beanspruchen.

Der Sternhaufen NGC 3603 im Sternbild Carina in einer Aufnahme der neuen Hubble-Kamera WFC 3: Hier gibt es einige der massereichsten bekannten Sterne.

Die Starburst-Galaxie Haro 11 (vermutlich das Produkt einer Verschmelzung) in einer kombinierten Aufnahme von VLT und HST: 20 Sonnenmassen Gas pro Jahr werden hier in Sterne umgewandelt; 200 individuelle Sternhaufen wurden identifiziert.

Ein Sternentstehungsgebiet bei M 17, in dem man noch keine Sterne sehen kann, ist M17SWex (Ellipse rechts) auf dieser Aufnahme des Spitzer-Teleskops: Es hat dort zwar im IR warmen Staub gefunden, den 488 Sterne erwärmen, aber kurioserweise fehlen O-Sterne völlig – vielleicht brauchen die länger oder einen äußeren Anstoß, um sich zu bilden?

Der Sternhaufen AFGL 490 in Camelopardalis ist nur im Infraroten – hier von WISE – zu erkennen, während er im Sichtbaren hinter dichtem Staub versteckt ist.

Der Protoplanetare Nebel um den Stern IRAS 19475+3119 aus Hubble-Sicht: Vermutlich sorgt der sterbende Sterne mit Jets für die kuriose Form der Gashülle – wobei hier zwei längliche bipolare Blasen in einem Winkel zueinander entstanden sind.

Die Kleine Magellansche Wolke bei 3 bis 22 µm Wellenlänge von WISE aufgenommen: offenkundig eine Irreguläre Galaxie („Die Kleine …“). Allerdings mit Strichspuren zweier Erdsatelliten – die selbst einen Astrosatelliten ärgern können.

Kuriose Staubstrukturen im Zentrum der Elliptischen Galaxie NGC 4696 auf einem Bild, das mit zwei verschiedenen Hubble-Kameras entstand – die seltsame Form ist wohl ein Relikt der Galaxien-Kollision, bei der die Elliptische entstand.

Galaxien-Kollision extra-bunt … Hier wurden Aufnahmen der berühmten „Antennen“ im Röntgenlicht (Chandra), sichtbaren (Hubble) und IR (Spitzer) kombiniert: Die drei Satelliten betonen heißes Gas bzw. alte und neu entstandene Sterne bzw. warmen Staub, den letztere aufheizen.

Die Galaxie NGC 4911 im Coma-Haufen mit ausgeprägten Staub- und Gas-Strukturen: Mit diversen Nachbarn (hier nicht alle gezeigt) erlebt sie starke Schwerkrafteffekte.

Die erste Gesamtkarte des Himmel vom Satelliten Planck von 30 to 857 GHz zeigt im Wesentlichen „Vordergrund“ und die eigentliche Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, um die es geht, nur in hohen galaktischen Breiten angedeutet. Aber dank seiner vielen Messfrequenzen wird sich alles, was nicht dazu gehört, modellieren und wegrechnen lassen – und dann wird die Hintergrundstrahlung vom gesamten Himmel eine Menge Kosmologie verraten. Aber das wird noch bis Ende 2012 dauern.

Astronomie im Weltraum kompakt

So sieht der Satellit Planck den kalten Staub der Milchstraße: Für diesen 55° langen Streifen wurden Daten mit den beiden kürzesten Wellenlängen 540 und 350 µm mit einer alten IRAS-Karte bei 100 µm kombiniert. Der meiste Staub im Bild – in Rot der kälteste, um 12 Kelvin; der andere ist auch nur ein paar Dutzend K warm – befindet sich innerhalb von 500 Lichtjahren Entfernung. Eine andere Kombi-Karte kalten Staubes gab es letztes Jahr – die neue ist natürlich nur ein ‚Abfallprodukt‘ der eigentlichen Planck’schen Kartierung der Hintergrundstrahlung. (ESA Science, ESA, JPL, STFC und Jodrell Bank Releases, Planck Blog, BBC, Space.com, LichtEcho 17., Spiegel 18.3.2010)

Regelmäßig weitere Pretty Pictures vom IR-Satelliten WISE, die während seiner Himmelsdurchmusterung anfallen, erscheinen nun – nach dem ersten Schwung – inetwa wöchentlich in einer Galerie: hier z.B. die Sternentstehungsgebiete Berkeley 59 (oben) bzw. IC 1805 (unten), wo jeweils das Sternenlicht den Staub aufheizt. Während der Durchmusterung hat WISE auch schon ein halbes Dutzend Kometen entdeckt sowie tausende Kleinplaneten im Hauptgürtel wie auch in Erdnähe, darunter einige mit besonders niedriger Albedo. Und wer weiß, was sonst noch im Sonnensystem lauert … (AstroBiology 11., Cosmic Diary 8., Planetary Soc. Blog 7., New Scientist 5., Lakdawalla LPSC Tweet 3.3.2010) NACHTRÄGE: Science@NASA über WISEs zahlreiche Asteroidenfunde und Cosmic Diary zum Status der Durchmusterung.

Planetenjäger Kepler ein Jahr im Orbit

Bisher hat er 5 Exoplaneten entdeckt und zwei anfangs rätselhafte heiße Sternbegleiter (siehe ISAN 103-11), bei denen es sich nach weiteren Analysen um Weiße Zwerge zu handeln scheint. Womöglich wird Kepler in seinen Lichtkurven auch den einen oder anderen Kometen in unserer eigenen Oort-Wolke nachweisen können. Bis auf gelegentliche kurze Safe Modes läuft die Mission mit regelmäßigen Downloads der Daten recht reibungslos, allerdings sind zwei der 42 CCDs gestört und bis auf weiteres außer Betrieb. (JPL Release 4., Sky & Tel. 1.3., Scientific American 19., Mission Manager Update 8.2., 19.1.2010. Und SF Chronicle und Space.com im Sommer 2009 über den Mann hinter Kepler, Bill Borucki) NACHTRAG: ein NASA Blog mit Details zum CCD-Ausfall – glücklicherweise an der Peripherie des FOV.

Nachrichten aus der Raumfahrt kompakt

Das Zentrum der Großen Magellanschen Wolke aus Sicht von Herschel und Spitzer, wobei der erstere IR-Satellit bei 250 µm (hier der Rotkanal) warmen Staub beisteuerte, während Spitzer bei 4.5 und 24 µm (blau bzw. grün) Stern bzw. die Bildung massereicher solcher zeigt. Die Herschel-Beobachtungen erfolgten im Rahmen eines Heritage-Programms, das detaillierte Zusammenhänge zwischen Staub und Sternentstehung aufdecken soll. (Herschel Blog 28.2.2010)

Satellit Planck schon bei der zweiten Durchmusterung der Kosmischen Hintergrundstrahlung

Am 14. Februar war der – zusammen mit Herschel gestartete – europäische Kosmologiesatellit mit der ersten kompletten Aufnahme des Himmels im Radiobereich fertig geworden und hatte sofort mit der zweiten begonnen, die in sechs Monaten komplett sein sollte: Damit wäre die Primärmission erfüllt. Planck ist aber so sparsam mit seinem Kühlmittel umgegangen, dass noch zwei weitere Komplettbilder der Kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung möglich sein sollten, die die ESA auch schon genehmigt hat. Mit viermal demselben Bild lässt sich besser nach systematischen Störeffekten suchen, was wiederum eindeutigere kosmologische Aussagen verspricht. (Planck Blog 28.2.2010)

Russland erwägt des Bau eines neuen Sonnen-Satelliten der Koronas-Serie, nachdem Koronas-Foton allzu schnell ausgefallen war („Sonnensatellit …“). Die Entwicklungsarbeit für den neuen Koronas könnte mit den nun eingesparten Mitteln für den Betrieb des kaputten finanziert werden, doch für den Bau – und einen Start um 2014 – wäre mehr erforderlich. (Russian Space Web Update Februar 2010) NACHTRAG: Komplett aufgegeben hat man Koronas-Foton aber noch nicht, hieß es im März. NACHTRAG 2: Aber im April war’s dann so weit.

Der Saturnmond Janus, zwischen Ringen und Rhea: Auf diesem Ausschnitt aus einer Cassini-Aufnahme vom Nov. 2009 ist der kleine Mond hinter den Ringen kaum zu erkennen und steht zugleich vor Rhea – letzterer Mond wird übrigens am 2. März angeflogen – Minimalabstand nur 100 km! – und schon am nächsten Tag die kleine Helene mit 1800 km Abstand. (CICLOPS Release 26.2.2010)

Das Deep Space Network der NASA wird allmählich modernisiert

An Stelle der drei alten 70-m-Schüsseln für die Kommunikation mit fernen Raumsonden wird bis 2025 eine neue Generation von 34-m-Antennen des „beam wave guide“-Typs treten, die flexibler eingesetzt werden können. In der ersten Phase des Projekts entstehen in der DSN-Station von Canberra drei dieser Antennen bis 2018: Man beginnt in Australien, weil die Deklinationen aller in nächster Zeit relevanten Planeten in den kommenden Jahren weit nach Süden driften. (JPL Release, Planetary Society Blog 25.2.2010) NACHTRAG: Zuerst wird aber mal die alte 70-m-Schüssel von Goldstone auf Vordermann gebracht. NACHTRAG 2: noch’n Artikel zu den diversen Upgrades.

3D-Marsbilder aus 3D-Aufnahmen mit Photoklinometrie alias „shape from shading„: Nur durch Analyse von Hell und Dunkel bei bekanntem Sonnenstand kann man ein Geländemodell erzeugen – und so z.B. ein berühmtes MRO-Bild eines Lawinenabgangs auf dem Mars in 3D-Versionen verwandeln. (Universe Today 25.2.2010. Und Cosmic Log über den Planungsstand für Mars Sample Returns)

Der allerletzte Test eines Space-Shuttle-Boosters fand am 25. Februar in Utah statt: Es war der 52., seit das Testprogramm 1977 begann. 258 Instrumente maßen dabei 43 verschiedene Parameter, um auch die Sicherheit der letzten vier Shuttle-Starts sicher zu stellen. Der 123-Sekunden-Test war ein weiteres von vielen „lasts“ des Shuttle-Programms, die in diesen Monaten abgehakt werden. (NASA Behind the Scenes 25.2.2010. Und Spaceflight Now 26. und 24.2.2010 zum Status der Startvorbereitungen der 1. Falcon 9)

Zwei „Flagschiffe“ zur Demonstration neuer Technologien für die bemannte Raumfahrt

mittels unbemannter Planetenmissionen könnte die NASA schon ab Ende 2011 bauen und um 2014 zum Mond (ein in Echtzeit ferngesteuerter Rover) und zu einem Asteroiden o.ä. starten – wenn sich der aufmüpfige Kongress mit dem neuen Kurs anfreunden kann. Jede dieser Missionen, denen weitere folgen sollen, würde zwischen 400 Mio. und 1 Mrd.$ kosten und sicher auch etwas Wissenschaft mit abwerfen. Andere Technologietester würden sich mit autonomem Andocken, Betankung im Weltraum, Präzisionslandung, Nutzung auf Himmelskörpern vorhandener Ressourcen und aufblasbaren Habitatmodulen usw. beschäftigen, wobei letztere an die ISS angedockt werden könnten. Zusätzlich gäbe es laut den am 22.2. ergänzten NASA-Budget-Dokumenten noch eine ganze Serie von schnellen Test-„Scouts“ für nur 100 bis 200 Mio.$ pro Flug. Und das aufgelöste „Institute for Advanced Concepts“ würde wiederbelebt. (Spaceflight Now 22., The Launch Pad, Space Politics, New Scientist 23., San Francisco Chronicle 24.2.2010)

Dürfen DLR und OHB In-Orbit-Servicing von Satelliten ausprobieren? Noch ist die „Deutsche Orbitale Servicing Mission“ (DEOS) nicht genehmigt, aber OHB ist schon mal aus Hauptkontraktor dieses Experimentalsatelliten ausgewählt, bei dem sich zwei Satelliten trennen und dann einer den anderen wieder einfängt und zum Eintritt in die Erdatmosphäre zwingt. (OHB PM, Space News 24.2.2010, Tagesspiegel 17.7.2008. Und Discovery 25.2.2010 zu ähnlichen NASA-Plänen) NACHTRAG: noch mehr zum zweiten Projekt.

Weltraumforschung kompakt

Neue Meilensteine bei Europas Radioriesenteleskop LOFAR

Diese Filmsequenz ist bemerkenswert: Sie zeigt den gesamten Himmel über Effelsberg in der Eifel nacheinander bei Frequenzen von 35 bis 190 MHz – und alle „Einzelbilder“ wurden innerhalb von Minuten gewonnen. Früher hätte man den Himmel Punkt für Punkt abtasten müssen, aber mit LOFAR (siehe z.B. Artikel 410, C43 und C67′) ist eben alles anders. Während in der Station in Effelsberg diesen Herbst auch die High-Band-Antennen aufgebaut wurden, die den großen Frequenzbereich ermöglichten, stehen in Potsdam wie in Chilbolton (U.K.) die ersten Low-Band-Antennen – und in den Niederlanden wurde dem Projekt sogar eine Briefmarke gewidmet und die Einweihung des Gesamtsystems für den 12.6.2010 angesetzt. (MPIfR PM 17., 10., AIP PM, LOFAR UK Blog 11., Uni Bonn PM 10., Spektrum 22., ASTRON LOFAR Tweets 10., 6.12., 6.10., Garrett, Preprint 17.9.2009) NACHTRAG: eine Zeitung über LOFAR Potsdam.

Direkte „Zusammenschaltung“ von Radioteleskopen erfolgreich getestet: Für das Projekt EXPReS (Express Production Real-time e-VLBI Service) wurden 3½ Jahre lang mehrere Radioteleskope direkt mit dem zentralen europäischen Korrelator in den Niederlanden verbunden – das lästige Versenden der Messungen auf Datenträger entfällt dabei. Zugleich war EXPReS ein wichtiger Test für das Riesenradioteleskop SKA. (ASTRON Press Release 11.12.2009. Auch Lazio, Preprint 4.10.2009 zum SKA)

Extreme Teilchenbeschleunigung im Mikroquasar Cyg X-3

Aus diesem Binärsystem haben der Fermi-Satellit erstmals energiereiche Gammastrahlung im Rhythmus der 4.8-Stunden-Orbitperiode und der AGILE-Satellit vier Gammaflares mit Energien über 100 MeV gesehen. (NASA Release 26.11.2009, Tavani & al., Nature 462 [3.12.2009] 620-3, Bignami, Science 326 [11.12.2009] 1490-1)

Kann ein SMBH seine eigene Galaxie bauen, indem es per Jet Sternentstehung auslöst? Solch ein Mechanismus wird möglicherweise im Quasar HE0450-2958 beobachtet, um den herum bislang keine Galaxie gefunden werden konnte, wohl aber daneben: Mit dieser Galaxie wird der Quasar eines Tages verschmelzen. (ESO Release 30.11.2009)

Ein „Atlas“ der Proplyds im Orion-Nebel

ist das Ergebnis des HST Treasury Program on the Orion Nebula, dem längsten Hubble-Projekt in Sachen Stern- und Planetenentstehung überhaupt: 42 Protoplanetare Scheiben wurden dabei entdeckt. (ESA HST Release 14.12.2009)

Das größte Reservoir seltener Metalle im All hat der japanische Röntgensatellit Suzaku in der Zentralregion des Perseus-Galaxienhaufens gefunden: Chrom und Mangan waren bisher im intergalaktischen Raum nicht bekannt. Um die gemessenen Mengen zu produzieren, waren 3 Mrd. Supernovae nötig. (NASA Release 2.12.2009)

In 1.1 Milliarden Jahren gibt es keine Totalen Sonnenfinsternisse mehr

Das ergibt sich aus Projektionen der Entwicklung der Mondbahn durch fortwährende Gezeiteneffekte – durch die sich der Mond immer weiter von der Erde entfernt – in Kombination mit Modellrechnungen über die weitere Entwicklung der Sonne, deren Durchmesser langsam anwächst. (Westfall, Solar Eclipse Mailing List 30.11.2009, unter Berücksichtigung dieses Modells der Sonne)

Die Röntgenstrahlung des Saturn setzt sich aus Sonnenstrahlung zusammen, die in der Planetenatmosphäre gestreut wird, und Sauerstoff-Linien-Emission aus den Saturnringen. Erstere Komponente hat von 2002-5 mit sinkender Sonnenaktivität abgenommen, letztere nicht. (Branduardi-Raymont & al., Preprint 27.11.2009)

Erstmals RNS-Komponente Uracil im Labor wie im Weltraum hergestellt

In einem NASA-Labor ist einer der vier Bestandteile der Ribonukleinsäure durch UV-Bestrahlung von in Wassereis eingelagertem Pyrimidin erzeugt worden, ein Prozess, wie er auch im Weltraum ablaufen kann – damit ist es wieder ein bisschen wahrscheinlicher geworden, dass wesentliche Chemie des Lebens im Weltraum „vorproduziert“ wurde und auf die Erde fiel. (NASA Ames Feature 5.11.2009)

CoRoT-7b ist eher ein Super-Io denn eine Super-Erde: Von seiner Dichte her ist dieser Exoplanet zwar felsiger Natur (siehe ISAN 94-9) – aber ihm wird nicht nur von seinem Stern gewaltig eingeheizt sondern, so nun theoretische Berechnungen, auch von starken Gezeitenkräften. Extremer Vulkanismus ist da zu erwarten, und der Planet könnte der Prototyp einer ganzen Klasse von Super-Ios sein, die CoRoT und Kepler noch entdecken dürften. (Barnes & al., Preprint 7.12.2009)

Soll man Kosmologen einen Teil ihrer Daten vorenthalten?

Die Kosmologie als Wissenschaft vom Ganzen und ohne Möglichkeit, das Experiment Universum ohne weiteres zu wiederholen, wirft manche wissenschaftstheoretischen Fragen auf – und hat nun gar zu der Forderung geführt, man möge den Forschern des Planck-Satelliten erst einmal nur Zugang zu einem Teil der erwarteten besten Daten der Kosmischen Hintergrundstrahlung gewähren. Damit sollten sie dann arbeiten und Voraussagen machen – die anschließend mit dem Rest der Daten überprüft werden können. Ob da wohl einer mitmacht …? (New Scientist 3.12.2009)

Ein neuer Algorithmus zum Verarbeiten astronomischer Bilder, der sich lokal an die Rausch-Situation anpasst, ist ADAPTSMOOTH: Überall wird dabei die geringstmögliche Glättung angewendet, um ein gewünschtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu erreichen. (Zibetti, Preprint 25.11.2009)

Wir Kinder vom Galaxy Zoo …

Die Idee, Laien in Scharen als Galaxien-Klassifizierer einzusetzen, hat sich als dermaßen erfolgreich erwiesen (siehe z.B. ISAN 60-4, 73-7 und 90-7), dass das Konzept nicht nur auf andere astronomische Fragestellungen ausgeweitet wird (siehe ISAN 99-11), sondern jetzt ein ganzes „Zooniverse“ von Wissenschaftsprojekten möglich machen soll, die bis in die Archäologie, Meeresforschung und gar Verhaltensforschung führen sollen. Und die Citizen Science am eigenen Computer endgültig zu einem Teil der modernen Forschungslandschaft zu machen verspricht. (Universe Today 13.12.2009)

Ein Amateurastronom, der über 500’000 Helligkeitsschätzungen von Veränderlichen machte, in 6 Jahrzehnten, ist der Neuseeländer Albert Jones, der nun ein ausführliches Interview gegeben hat: Auch mit sehr moderatem Equipment bleibt in der Astronomie anspruchsvolle Forschung möglich – und Spaß macht es auch noch … (Simostronomy 27.11.2009)

Jede Menge Spektren vom Herschel-Satelliten – und HIFI wird „repariert“

Ein ganzer Schwung Spektren aus der Test- und frühen Beobachtungsphase aller drei Instrumente auf dem IR-Satelliten Herschel ist heute vorgezeigt worden, mit hunderten von Spektrallinien etwa aus der Hülle des (durchmessermäßig) größten bekannten Sterns VY CMa, aus dem Orionnebel, Starburst-Galaxien oder auch dem Kometen Garradd. Darunter sind auch die ersten Spektren von SPIREs Fourier Transform Spectrometer, das den gesamten Bereich 194-672 µm abdeckt, während PACS für kürzere Wellenlängen zuständig ist. Auch vom dritten Instrument HIFI waren ein paar Spektren ganz vom Beginn der Mission dabei – doch am 2. August war es schlagartig vorbei gewesen.

Erst ein knappes Vierteljahr später war das Malheur verstanden und ein Plan für die Wiederinbetriebnahme verabschiedet: Aufgrund eines unbekannten „Single Event Upsets“, vermutlich eines Einschlags eines kosmischen Strahlungsteilchens in einen Computerspeicher, hatte der Processor der Local Oscillator Control Unit (LCU) neu gebootet – und dabei war auch ein Schalter aktiviert worden, der die LCU gegen Spannungsabfälle schützen soll. Die Spannung war aber normal hoch, und so zuckte eine Spannungsspitze durch die Gleichstrom-Gleichstrom-Konverter der LCU, was eine Diode nicht überlebte. Zumindest ist dies das einzige plausible Szenario, das am Boden nachgespielt werden konnte.

Im Januar soll HIFI nun mit der redundanten Stromversorgung wieder hochgefahren werden – aber erst nachdem Softwareänderungen eine Wiederholung des Problems ausschließen können; insbesondere wird der fatale Schalter dauerhaft lahmgelegt, und es soll insgesamt weniger Spannungsspitzen geben. Dann kann HIFI endlich mit der jäh unterbrochenen Performance Verification weiter machen – der Ausfall hatte immerhin den anderen beiden Instrumenten mehr Zeit beschert, so dass sie mehrere Wochen früher als geplant fertig waren. Der zusammen mit Herschel gestartete Satellit Planck hat derweil schon die systematische Abtastung des Himmels mit seinen beiden Instrumenten begonnen, die auf 15 Monate angelegt ist – für Auswertung und saubere Publikation stehen weitere zwei Jahre zur Verfügung, so dass man die ultimative Karte der kosmischen Hintergrundstrahlung im Herbst 2012 erwarten darf.

ESA, STFC Releases, Herschel Blog, BBC 27., SRON News 19.11., 26.10., Planck News 29., 17., Jaffe’s Blog 17.9.2009. NACHTRAG: Wie @ESAHerschel am 1.12. twittert, soll HIFI bereits am 7.12. für „a simple power on and complete health check“ eingeschaltet werden.

Zwei „UFOs“ begleiten Herschel & Planck – und verschwinden allmählich

Seit dem Start der beiden ESA-Astronomiesatelliten Herschel und Planck auf einer Ariane 5 am 14. Mai (Bild: feiernde Herschel-Forscher auf der Launch Party am MPIfR in Bonn) verfolgen eine Handvoll Astronomen auf der Erde all die künstlichen Himmelskörper, die dabei den Weltraum erreichten: Neben den Satelliten sind das die Sylda 5, auf der Herschel über Planck befestigt war, und die Ariane-Oberstufe ESC-A. Doch bald entdeckten die Beobachter, darunter auch bekannte Amateure aus der Asteroiden-Szene, noch mehrere weitere Objekte in der Nähe der vier, die dort nicht sein sollten.

Die Existenz von zwei der Begleiter steht inzwischen außer Frage – und sie verhalten sich absonderlich: Während die vier planmäßigen Körper eine völlig konstante absolute Helligkeit aufweisen, werden die anderen beiden immer schwächer und unterliegen auch nichtgravitativen Kräften, d.h. sie gasen aus. Das legt den Verdacht nahe, dass sich von der Ariane-Oberstufe Eisbrocken abgelöst haben, die nun vor sich hin sublimieren; vielleicht spielte der Riesenkryostat von Herschel eine Rolle bei ihrer Entstehung. Den beiden Forschungssatelliten geht es jedenfalls blendend: Dort ist sicher nichts abgebrochen …

Der jüngste Stand der Ermittlungen, eine etwas frühere Zusammenfassung mit Lichtkurven, ein früher ESA Press Release und ein KosmoLogs-Artikel sowie Amateurbilderseiten hier, hier und hier – viele weitere Herschel&Planck-Links auch im Cosmic Mirror #328!