Aktiver „Heißer Io“ bei Gliese 436?

Nachdem ich gestern schon vorab über einen möglichen Lavaplaneten bei dem Zwergstern Gliese 436 berichtet habe, erschien heute die entsprechende Arbeit dazu: „Two nearby sub-Earth-sized exoplanet candidates in the GJ 436 system“. Darin wird sogar ein zweiter Kandidat vorgestellt, der ebenfalls nur 2/3 der Größe unserer Erde und rund 0,28 Erdmassen besitzen soll. Sollten beide Exoplaneten mit genaueren Beobachtungen schließlich bestätigt werden, dann würden sie statt UCF-1.01 und UCF-1.02 nach gängiger Praxis Gliese 436c und d heißen.

Auch wenn es sich bei dem 10,7mag hellen Zentralgestirn um einen sehr kühlen Zwergstern handelt, der Abstand zu UCF-1.01 beträgt nur 2,8 Millionen Kilometer, so dass die kleine Lavawelt ungefähr 1.000 Mal mehr harte UV-Strahlung abbekommt als die Erde. Selbst wenn der Exoplanet durch die extreme Bestrahlung sehr schnell alle flüchtigen Elemente verloren haben dürfte, so wäre doch eine zeitweise Atmosphäre denkbar, die etwa durch Einschläge oder Gezeitenreibung als Ursache entstehen könnte.

Dies hört sich zwar nach einem „speculative scenario“ an, dennoch fand man spektroskopisch bereits erste Hinweise auf eine CO-haltige Atmosphäre auf der Tagseite des Planeten. Um das Vulkanismus-Modell eines aktiven „hot Io“ genauer zu untersuchen, hofft man nun z.b. Spektrallinien von Schwefel, Sauerstoff, Natrium und Kalium zu finden, was Anzeichen für eine quasi verdampfende Oberfläche wären. Vielleicht sieht der Lavaplanet UCF-1.01 mit durch Eruptionen entstehender Gashülle tatsächlich etwa so aus.

19.07.2012

Bilder von Komet P/2012 NJ (La Sagra)

Mit „Hi to all comet/asteroid friends“ meldet sich der Berliner Planetenforscher Gerhard J. Hahn in der Yahoo-Gruppe für Asteroiden und Kometen und zeigt die diese Woche von 2012 NJ mit dem 1,23m-Teleskop des Calar Alto gemachten Aufnahmen. Vor einer Woche von Amateurastronomen als Asteroid entdeckt, so ist auf den gezeigten Bildern klar ein Schweif erkennbar, was eher für ein kometenähnliches Objekt spricht.

19.07.2012

V Hya und die Bildung von Siliziumkarbid

Vor mittlerweile 25 Jahren wurde erstmals in Meteoriten eindeutig Siliziumkarbid (SiC) nachgewiesen und schon damals stand fest, dass es eigentlich nur in alten Sterntypen – sog. Kohlenstoffsterne – entstehen sollte. Bei SiC-Partikeln handelt es sich um präsolares Material (Presolar Grains), das durch die heiße Entstehungsphase des Sonnensystems nicht verändert worden ist. Somit sind die winzigen Mineralkörnchen natürlich älter als Sonne und Planeten, es ist ursprüngliches Material aus den abgestoßenen Hüllen von Riesensternen.

Ein für die Erforschung von SiC bekannter Meteorit ist vor allem Murchison. Wie viele präsolare Mineralien wohl mein 0,6 Zentimeter kleiner Murchison-Splitter enthält? 70 Prozent des in diesem primitiven Chondriten enthaltenen Siliziumkarbids besteht aus Körnchen von 0,3 bis 0,7 Mikrometern Größe und davon könnte mein 0,07 Gramm leichter kosmischer Krümel hunderttausende SiC-Partikel aus der Staubhülle eines vor Jahrmilliarden erloschenen Sterns enthalten.

Heute nähert man sich der Frage nach dem genauen Entstehungsort der SiC-Partikel mit immer besseren Simulationen sowie mit immer neuer Beobachtungstechnik. Diese Woche wurde eine Arbeit veröffentlicht, die die Ergebnisse eines von 2007 bis 2009 durchgeführten Beobachtungsprojekts vorstellt. Dabei wurden alte, leuchtkräftige Riesensterne des AGB-Typs (Asymptotic Giant Branch) mit dem MIDI-Instrument des VLT-Interferometers im mittleren Infrarot genau untersucht.

Unter den fünf AGB-Programmsternen befand sich auch der veränderliche Stern V Hya (etwa 8,0 bis 11,5mag), bei dem es sich um einen mit 2.600 Kelvin kühlen Riesenstern mit einer Sonnenmasse handelt, der sich auf einen Radius von 5 AE aufgebläht hat. V Hya strahlt mit einer Leuchtkraft von etwa 8.000 Sonnen und ist rund 1.200 Lichtjahre entfernt, was ungefähr der Entfernung des Orionnebels M 42 entspricht. Es wird außerdem angenommen, dass die weit ausgedehnte Riesensonne bereits einen Begleiter verschlungen hat.

In dem bereits abgestoßenen Hüllenmaterial, das der Kohlenstoffstern durch heftige Sternwinde verloren hat, bilden sich Moleküle und es kann Staub kondensieren. Die neuen interferometrischen Beobachtungen konnten ebenfalls die auf SiC hindeutende Spektrallinie nachweisen, die Astronomen fanden es sogar recht nah am Stern. Demzufolge scheint sich das in Meteoriten enthaltene Siliziumkarbid bereits im Abstand von 40 AE (etwa 8-facher Sternradius) von V Hya zu bilden.

19.07.2012

2012 NJ heißt nun P/2012 NJ (La Sagra)

Bei der vor zwei Tagen vorgestellten Entdeckung eines erdnahen Asteroiden auf ungewöhnlicher Kometenbahn, scheint es sich tatsächlich um einen Schweifstern zu handeln, der nun entsprechend auch die Kennung P/2012 NJ (La Sagra) erhielt. Der Berliner DLR-Forscher Gerhard J. Hahn, Institut für Planetenforschung, entdeckte auf Aufnahmen des 14,5mag hellen Objekts einen 0,5 Bogenminuten langen Schweif.

18.07.2012

8.400 Kilometer große Lavawelt im Löwen

Mit Hilfe des Weltraumsteleskops Spitzer haben Forscher der University of Central Florida (UCF) einen kleinen terrestrischen Planeten um die kühle Sonne Gliese 436 im Sternbild Löwe entdeckt. Mit 33 Lichtjahren Entfernung gehört der Rote Zwergstern noch zur kosmischen Nachbarschaft, außerdem besitzt er nur die 0,4-fache Masse und Größe unseres eigenen Heimatsterns. Seit 2004 ist bekannt, dass der 10,7mag-Stern von einem Exoplaneten mit ungefähr Neptunmasse, es war der erste Transitplanet des sog. Hot Neptune-Typs, umkreist wird.

Die nun entdeckte Welt – vorläufig mit UCF-1.01 bezeichnet – ist deutlich kleiner als der Gasriese. Genau genommen handelt es sich aber noch um einen Exoplaneten-Kandidaten, da z.b. noch nicht seine Masse bekannt ist. Zumindest nach den bisherigen Daten soll der Gesteinsplanet lediglich 8.400 Kilometer groß sein, sein Durchmesser läge also nur bei 2/3 der Größe der Erde. Durch die Nähe zu seiner Heimatsonne, ein Umlauf dauert nur 1,4 Tage (33 Stunden), wird seine zum Stern gerichtete Hemisphäre vermutlich auf über 500 °C aufgeheizt, so dass es sich bei dem kleinen Planeten um eine Lavawelt aus geschmolzenem Gestein handeln soll.

Die beiden Planeten des Sterns Gliese 436

Wie diese Darstellung zeigt, sind aufgrund des geringen Abstandes zwischen Erde und Gliese 436 von dort sogar noch uns bekannte Sternbilder leicht verändert erkennbar und so ist links z.b. der Orion zu sehen.

18.07.2012

Hochaufgelöste Tomografie einer extremen Zwergnova

Mit dem Verfahren der schon seit 25 Jahren in der Astronomie eingesetzten Doppler-Tomografie lassen sich beispielsweise Sonnenflecken, Protuberanzen und Magnetfelder weit entfernter Sterne kartieren. Im Falle von variablen Spektrallinien bei Veränderlichen lässt sich sogar ein zweidimensionales Bild einer Akkretionsscheibe rekonstruieren. Diese Methode hat ein britisches Astronomenteam nun an einer Zwergnova im Sternbild Becher durchgeführt. Das eruptive Sternsystem befindet sich an dieser Position nur 0,5° südwestlich von epsilon Crt, der 10.400 Kelvin heiße Weiße Zwerg soll mindestens 1.100 Lichtjahre entfernt sein und besitzt eine visuelle Helligkeit von normalerweise nur 20,4mag.

Bei einem Zwergnova-Ausbruch im März 2011 stieg seine Helligkeit um sechs Größenklassen auf 14,3mag. Bei der spektroskopischen Untersuchung der H-alpha- und He I-Linie wurden schnelle Variationen erkannt, die auf eine schnelle Umlaufbewegung mit einer Periode von nur 65 Minuten(!) deuteten. Aufgrund dieser extrem kurzen Umlaufzeit von gut einer Stunde erhielt man mit den Beobachtungen ein zeitlich aufgelöstes Gesamtbild des aktiven Zwergnova-Systems. Mit der auswertenden Doppler-Tomografie entstand schließlich eine Darstellung des Doppelsterns mit umgebender Akkretionsscheibe und dem Hot Spot der Nova-Eruption mit nachlaufenden, leuchtenden Gasmassen am Innenrand.

Im Zentrum steht der Weiße Zwerg und das X markiert den Begleiter, der nur 65 Minuten für einen Umlauf braucht. Eine weitere Besonderheit stellt der Begleiter selbst dar, denn aus den Beobachtungen konnte auch auf ein extremes Massenverhältnis von 0,017 geschlossen werden. Bei einer mit 0,83 Sonnenmassen typischen Masse von Weißen Zwergen in diesen sog. kataklysmischen Veränderlichen würde der Partnerstern, von dem das Gas akkretiert wird, nur 14 Jupitermassen betragen. Damit wäre der Begleiter sozusagen ein schrumpfender Brauner Zwerg, der durch die Massenanziehung der kompakten Sternleiche ständig Masse verliert. Wäre der Weiße Zwerg stattdessen 0,6 Sonnenmassen schwer, so würde der Partner mit 10 Jupitermassen schon als Riesenplanet gelten.

18.07.2012

SN 1054 in armenischer Schrift aus dem 13. Jahrhundert

Die Entdeckung der Supernova des Jahres 1054 – die Entstehung des Krebsnebels M 1 – wird noch heute oft auf Anfang Juli datiert, obwohl schon länger historische Quellen bekannt sind, die die erste Beobachtung mit April angeben. Für dieses drei Monate frühere Erscheinen spricht nun ein neuer Fund in den Schriften des armenischen Historikers Hetum Patmich aus dem 13. Jahrhundert. Wie der Autor selbst angibt, hat er Quellen aus Westeuropa verwendet.

Die Textstelle aus dem betreffenden Manuskript in der englischen Übersetzung: „1048AD. It was the 5th year, 2nd month, 6th day of Pope Leo in Rome. Robert Kijart arrived in Rome and sieged the Tiburtina town. There was starvation over the whole world. That year a bright star appeared within the circle of the Moon, the Moon was new, on May 14th, in the first part of the night.“ Schlüsselt man die Passage auf, so war Mitte April 1054 ein neuer heller Stern in einer auffälligen Konjunktion zur drei Tage alten Mondsichel zu sehen.

18.07.2012

Neue UHECR-Quellen identifiziert

Extreme kosmische Strahlung mit den höchsten Energien von über 5x10e19 eV werden als UHECR (Ultra High Energy Cosmic Ray; das sog. Oh-My-God-Teilchen besaß 3x10e20 eV) bezeichnet und nach diesen Teilchenereignissen wird mit dem Pierre Auger Observatory gesucht. 2007 waren mit der Anlage genug Daten gesammelt, so dass man seitdem versucht passende Quellen der hochenergetischen Strahlung zu finden. Wegen der geringen Auflösung der Pierre-Auger-Anlage braucht es hierfür präzise Röntgenbeobachtungen zum Energie-Output von möglichen Kandidaten.

Wie heute berichtet wird, konnten mit von Januar bis August 2009 gesammelten Chandra-Daten zwei neue UHECR-Quellen identifiziert werden: IC 5135 (12,0mag, -35° Deklination) im Südlichen Fisch und IC 4329A (13,0mag, -30° Deklination) im Zentaur, bei letzterer Galaxie wurde im Jahr 2008 ein UHECR-Teilchenereignis mit 8,4x10e19 eV detektiert und galt sogar schon als nahester Quasar.

Aufgrund der Lage des Pierre-Auger-Projekts in der argentinischen Pampa befinden sich die infrage kommenden Galaxien meist am Südhimmel. Das nördlichste extreme Teilchen-Event mit 5,7x10e19 eV wurde bei -5,6° Deklination wenige Grad nördlich von iota Cet im Sternbild Walfisch registriert. Bei den wahrscheinlichen Quellen kommen nur die beiden Seyfert-Galaxien PGC 97496 und Mrk 945 infrage. Ihr gegenseitiger Abstand beträgt 4° und beide Objekte sind etwa 14,0mag hell, die PGC-Galaxie ist jedoch 250 Millionen Lichtjahre, die zweite Galaxie steht nur 200 Millionen Lichtjahre entfernt.

16.07.2012

Der alte Mann und das Higgs

Im Gegensatz zur Bonner Higgs-Vorlesung für Jedermann am Vortag ging der am Donnerstagnachmittag von Peter Higgs ganz altmodisch mit Overhead-Projektor und transparenten Folien gehaltene Fachvortrag mehr ins Detail; „My life as a boson“ konnte man auch online verfolgen. Zu Beginn seines 45-minütigen Vortrags erzählte der heute 83-jährige Schotte und emeritierte Professor, vor allem als Namenspate des Higgs-Bosons bekannt, über die Theorieentwicklung der spontanen Symmetriebrechung von Heisenbergs Ferromagnetismus bis zu Problemen der elektroschwachen Wechselwirkung Anfang der 1960er Jahre.

Im Sommer 1964 entwickelte er zusammen mit anderen Physikern den Higgs-Mechanismus, die Grundlage zur „zufälligen Geburt“ des Higgs-Teilchens. Weil man Higgs‘ an „Physics Letters“ gesandten Artikel weder verstand noch für wichtig genug hielt – ohne „offensichtliche Relevanz für die Physik“ -, wurde er zuerst abgelehnt und erschien erst etwas später in überarbeiteter Form.

Nach der Beschreibung seines vor fast 50 Jahren entwickelten Theoriegebäudes, folgte der Sprung in die Gegenwart zur Sechs-Milliarden-Euro-Weltmaschine am CERN und den Geschehnissen der letzten Wochen. Bei der anschließenden Fragerunde der Studenten erwähnte Peter Higgs auch, wie „sein“ Teilchen zuerst Higgs-Meson hieß und erst seit den 1980er Jahren Higgs-Boson genannt wird. Zum Schluss kam dann doch noch eine Frage zum „goddamn particle“/“god particle“, wobei ihm diese Bezeichnung schon peinlich ist.

Die komplette Aufzeichnung der Vorlesung kann man sich hier ansehen.

15.07.2012

Die Bonner und das Higgs – Teil 2

Wer immer noch nicht genug vom Medienrummel um ein – nicht das – Higgs-Boson hatte, der war gestern zu einer Abendvorlesung an der Uni Bonn eingeladen. Und tatsächlich strömten bis zum Beginn um halb 8 einige hundert Leute zum Vortrag „Ein Abend mit dem Higgs-Teilchen“. Der übervolle Hörsaal 1 bestand überwiegend aus älteren Semestern, aber auch interessierte Jugendliche fanden sich im Publikum. Und wie man an den Fotos erkennen kann, war’s trotz der trockenen theoretischen Physik und dem Durcheinander an Teilchen und Zahlen sogar eine recht bunte Higgs-Show.

Im ersten Teil der drei aufeinander aufbauenden Vorträge ging’s um die Grundlagen: Symmetrien (farbenfroh durch Kristall und Legosteine darstellt), Higgs-Mechanismus, Higgs-Feld, Elementarteilchen, spontane Symmetriebrechung. Und zum bekannten Sombrero-Potential aus der Theorie gab’s neben der berühmten Cocktail-Party-Analogie noch ein weiteres Alltags-taugliches Beispiel für den Higgs-Mechanismus – quasi für die Festivalgänger unter uns.

Nachdem in das vor fast 50 Jahren u.a. von Peter Higgs entworfene Theoriegebäude eingeführt wurde, stellten zwei junge Doktoraden das CERN und den LHC vor. Dabei wurde erstmal gleich mit dem üblichen Klischee von alten Physikern mit grauem und etwas wirrem Haar aufgeräumt, wobei beispielhaft Einstein und CERN-Direktor Heuer herhalten mussten. Zumindest für Grundschüler nach einem CERN-Besuch kann der Physiker von heute sehr wohl eine Frau mit kurzem Kleid, Stiefeln und einem Apfel auf dem PC sein.

Was nun genau im LHC gemacht wird und wie eigentlich der Bonner Beitrag zum Pixeldetektor im ATLAS-Experiment (siehe auch Teil 1) aussieht, wurde von beiden Jungphysikern in einem lebendigen Vortragsstil vorgestellt. Ebenso  erläuterten sie, wie der Arbeitsalltag und die aktuelle CERN-Forschung der Bonner Physiker aussieht; die Arbeitsgruppen bestehen bei vier Professoren, rund 20 Doktoren und 50 Doktoranden aus immerhin 17 Nationalitäten.

Und wie findet man nun eigentlich so ein Higgs-Boson? Ganz einfach, steht doch drauf …

Ganz so einfach ist es dann doch nicht, wie im dritten Beitrag deutlich wurde. Hier ging es um die komplexe Datenanalyse, die aufwändige Suche in den verschiedensten Zerfallsprozessen, die bei den unvorstellbaren 40 Millionen Teilchenkollisionen pro Sekunde, die mit der 80-Megapixel-Kamera aus Bonn beobachtet werden, entstehen. Wie kompliziert es ist, in den Datenmengen der verschiedenen Detektoren von ATLAS indirekt ein Higgs dingfest zu machen, wurde mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen verglichen, wobei sie zu finden 100 Millionen Mal wahrscheinlicher ist.

Und dann kam doch der Tag, der 04. Juli 2012: das – sowie der – Higgs zum Greifen nah …

Zum Abschluss der 90-minütigen Higgs-Vorlesung waren schließlich die harten Fakten von ATLAS und CMS zu sehen. Und wie es schon vor einer Woche am CERN hieß, so wurde auch an diesem Abend mehrfach darauf hingewiesen: Es ist erst der Anfang. Und während weiter in den Zahlen nach dem (bestätigendem) Higgs-Signal gesucht wird, so analysieren die Bonner Teilchenphysiker die Datenmengen nach Hinweisen von theoretischen Higgs-Zerfällen in Tau-Leptonen und Bottom-Quarks.

Nach einer Fragerunde war die Abendveranstaltung (weitere Bilder hier)  längst nicht vorbei, denn noch bis um 10, als der Hörsaal abgeschlossen werden musste, wurden die fünf Physiker weiter mit Fragen gelöchert.

12.07.2012