Teleskopdatenbank

Astronomen haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht: Ihr habt einen Exoplaneten entdeckt, der den Barnard-Stern umkreist, der unserer Sonne am nächsten ist.

Der neu entdeckte Exoplanet mit der Bezeichnung Barnard b hat mindestens die halbe Masse der Venus und umkreist seinen Gaststern in etwas mehr als drei Erdtagen. Diese Nähe zu seinem Stern führt zu einer glühenden Oberflächentemperatur von etwa 125°C.

Astronomen entdeckten den Exoplaneten mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile, das Barnards Stern seit fünf Jahren beobachtet.

Wie die Forscher den Exoplaneten von Barnard’s Star entdeckten

Durch den Einsatz eines hochmodernen Präzisionsinstruments namens ESPRESSO waren die Forscher in der Lage, das winzige Wackeln von Barnards Stern, das auf den Gravitationseinfluss des ihn umkreisenden Exoplaneten zurückzuführen ist, genau zu quantifizieren.

Um ihre Ergebnisse zu bestätigen, stützten sich die Forscher auf eine Kombination von präzisen Messungen, die mit ESPRESSO durchgeführt wurden. Ihr bezogen auch zusätzliche Daten ein, die von anderen Instrumenten gesammelt wurden, darunter HARPS am La Silla-Observatorium der ESO, HARPS-N und CARMENES.

Auswirkungen auf die Exoplanetenforschung

Diese bahnbrechende Entdeckung erweitert unser Verständnis von Planeten, die sich in der gemäßigten Zone um nahe gelegene Sterne befinden, erheblich und eröffnet neue Möglichkeiten zur Erforschung ihrer chemischen Zusammensetzung.

Die Forscher gehen davon aus, dass die bevorstehenden Beobachtungen mit dem Extremely Large Telescope (ELT) der ESO ihr Verständnis von Barnard b und anderen kleinen, felsigen Exoplaneten in der Nähe erheblich verbessern werden.

Jonay González Hernández, Hauptautor der Studie und Forscher am Instituto de Astrofísica de Canarias in Spanien, stellt fest, dass Barnard b einer der massearmsten bekannten Exoplaneten ist, mit einer Masse, die sogar geringer als die der Erde ist.

Er weist jedoch darauf hin, dass dieser Planet zu nahe an seinem Wirtsstern kreist und damit in einer Region liegt, die nicht als bewohnbar gilt.

Barnard b ist einer der massearmsten bekannten Exoplaneten und einer der wenigen mit einer Masse, die geringer ist als die der Erde. Aber der Planet ist zu nahe am Wirtsstern, näher als die bewohnbare Zone

Jonay González Hernández

Die Entdeckung deutet auch darauf hin, dass es bis zu drei weitere Exoplaneten in der Umlaufbahn um Barnards Stern geben könnte, was weitere Beobachtungen und Nachweise erfordert.

Die weitere Erforschung dieser Exoplaneten könnte entscheidende Erkenntnisse über das Potenzial für Leben jenseits der Erde liefern und neue Perspektiven auf eine der tiefgreifendsten und dauerhaftesten Fragen der Menschheit über unseren Platz im Universum bieten.

Astronomen haben mit dem ALMA-Radioteleskop (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) eine seltene Galaxienfusion vor 12,8 Milliarden Jahren beobachtet.

Das frühe kosmische Ereignis zeigt ein Paar von Galaxien, die auf eine Art und Weise interagieren, die voraussichtlich eine Monstergalaxie bilden wird. Diese neue Galaxie wird durch intensive Quasaraktivität und einen Ausbruch von Sternentstehung gekennzeichnet sein.

Quasare sind leuchtende Objekte, die durch Materie erzeugt werden, die in ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie aus dem frühen Universum fällt.

Beobachtungen enthüllen verschmelzende Galaxien

Es wird vorhergesagt, dass die Verschmelzung die Aktivität der Quasare verstärkt, was zu einer außergewöhnlichen Helligkeit und einem Anstieg der Sternentstehung, dem “Starburst”, führt. ALMA-Beobachtungen haben gezeigt, dass die Wirtsgalaxien dieser Quasare durch eine Brücke aus Gas und Staub verbunden sind.

Dies deutet darauf hin, dass die beiden Galaxien tatsächlich konvergieren und dass durch diese Verschmelzung ein superhelles Objekt im Universum entstehen könnte, das als Monstergalaxie bekannt ist. Die Kombination aus stellarer und Quasar-Aktivität soll die Galaxie außergewöhnlich leuchtend machen und Millionen neuer Sterne hervorbringen.

Wissenschaftler glauben, dass bei der Verschmelzung zweier gasreicher Galaxien die Gravitationskräfte Gas in Richtung des supermassiven Schwarzen Lochs in einer oder beiden Galaxien treiben. Dieser Gasstrom treibt die Quasaraktivität an und lässt die Galaxie in einem außergewöhnlichen Glanz erstrahlen.

Die Entstehung von Schwarzen Löchern

Die traditionelle Theorie besagt, dass kleinere Schwarze Löcher im Laufe von Milliarden von Jahren verschmelzen und sich aufgrund ihrer Anziehungskraft allmählich annähern, bis sie ein größeres Schwarzes Loch bilden.

Eine andere Methode ist der Kollaps von massereichen Sternen. Wenn diese Sterne ihren nuklearen Brennstoff verbrauchen, kollabieren sie unter ihrer eigenen Schwerkraft und bilden eine Singularität.

Beide Prozesse können die Entstehung von supermassiven Schwarzen Löchern erklären. Die Entdeckung solcher schwarzer Löcher im frühen Universum stellt diese traditionelle Sichtweise jedoch in Frage. Wissenschaftler glauben nun, dass andere Mechanismen im Spiel sein könnten oder dass sich diese schwarzen Löcher viel schneller gebildet haben könnten als bisher angenommen.

Wie überraschend war es, ein supermassives Schwarzes Loch mit einer Milliarde Solarmasse zu finden, wenn das Universum selbst nur eine halbe Milliarde Jahre alt ist

Alexander Kusenko, Professor für Physik und Astronomie an der UCLA

Die Entdeckung ist entscheidend für das Verständnis der Entwicklung von Galaxien und Schwarzen Löchern im frühen Universum. Außerdem werfen die Ergebnisse ein Licht auf die Rolle der dunklen Materie bei der Entstehung supermassereicher schwarzer Löcher.

Die Forschungsergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass die dunkle Materie das Wachstum dieser massiven kosmischen Strukturen maßgeblich beeinflusst haben könnte. Diese Erkenntnis unterstreicht die Bedeutung der laufenden Beobachtung und Erforschung des entstehenden Universums, um ein tieferes Verständnis seiner Entwicklung zu erlangen.

Das James Webb Space Telescope (JWST) ist ein revolutionärer Fortschritt in der Astronomie, an dem über 25 Jahre lang gearbeitet wurde. Es wurde am 25. Dezember 2021 gestartet und befindet sich nun 930.000 Meilen von der Erde entfernt, was ihm einen unvergleichlichen Blick auf den Kosmos ermöglicht.

Unter der Leitung der NASA verkörpert das JWST globale Zusammenarbeit und soll die astronomische Erforschung durch innovative Technik neu definieren. Mit seinem riesigen 21-Fuß-Spiegel kann es das Licht der schwächsten und entferntesten Himmelskörper einfangen und so tiefe Einblicke in die Zusammensetzung und Dynamik des Universums gewähren.

Zeitreise

Teleskope fungieren als Zeitmaschinen, die nicht die Gegenwart, sondern die Vergangenheit sichtbar machen. Sie ermöglichen es den Astronomen, kosmische Objekte so zu beobachten, wie sie in früheren Epochen aussahen, da Licht Zeit braucht, um den Raum zu durchqueren. Dieses Phänomen gilt sogar für nahe gelegene Himmelskörper; so hat beispielsweise das Sonnenlicht, das die Erde erreicht, seine Reise vor über 8 Minuten begonnen.

Entferntere Sterne, wie Proxima Centauri, geben ihr Licht erst nach Jahren oder sogar Milliarden von Jahren preis. JWST veranschaulicht dies, indem es das Licht von Earendel, einem 12,9 Milliarden Lichtjahre entfernten Stern, einfängt. Mit seinen überlegenen Fähigkeiten übertrifft es frühere Teleskope und blickt tiefer in die kosmische Vergangenheit, bis vor etwa 13,5 Milliarden Jahren, was einen bedeutenden Meilenstein in unserem Verständnis der Ursprünge und der Entwicklung des Universums darstellt.

Der Urknall

Der Begriff “Urknall” beschreibt den Beginn unseres Universums vor etwa 13,8 Milliarden Jahren, eine Theorie, die von Physikern weitgehend akzeptiert wird. Trotz des Namens handelte es sich nicht um ein explosives Ereignis, sondern um eine rasche Ausdehnung des Raums. Zu Beginn war das Universum dicht und undurchsichtig, wie ein kosmischer Nebel, der die Lichtdurchlässigkeit behinderte. Als sich der Nebel lichtete, bildeten sich Galaxien, Sterne und Planeten und formten den Kosmos, wie wir ihn kennen.

Das kosmische Dunkelzeitalter war eine Periode der Dunkelheit, bevor das Licht im Universum auftauchte. Das James-Webb-Weltraumteleskop konzentriert sich darauf, die Ära zu erfassen, in der die ersten lichtemittierenden Objekte auftauchten, und Licht auf die Dynamik des frühen Universums zu werfen, wie z. B. die Entwicklung supermassiver schwarzer Löcher, die Lebenszyklen von Sternen und die Zusammensetzung von Exoplaneten.

Ein Team von belgischen und japanischen Forschungsastronomen hat die Sonnenfleckenzeichnungen von Johannes Kepler aus dem Jahr 1607 mit modernen Analysemethoden neu untersucht.

Keplers Aufzeichnungen, die den bestehenden teleskopischen Sonnenfleckenbeobachtungen um einige Jahre vorausgehen, wurden zur Untersuchung der Sonnenaktivität während des wichtigen Übergangs zum großen solaren Minimum verwendet.

Die Forscher machten mehrere wichtige Entdeckungen, indem sie Keplers Skizzen untersuchten und sie sowohl mit historischen Daten als auch mit aktuellen Statistiken verglichen.

Ihre Ergebnisse, die in Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden, helfen, die Debatte über die Länge der Sonnenzyklen im frühen 17. Dieser Zeitraum markiert den Übergang zum Maunder-Minimum (1645-1715), einer Zeit mit ungewöhnlich geringer Sonnenfleckenaktivität.

Das Verständnis der großen Sonnenminima ist für Forscher, die die Sonnenaktivität und ihre Auswirkungen auf die Erde untersuchen, von entscheidender Bedeutung.

Ein Übergang von einem Sonnenzyklus zum nächsten

Durch die Anwendung des Spörerschen Gesetzes und aktueller Sonnenfleckendaten wurde festgestellt, dass die Sonnenfleckengruppe am Ende des Sonnenzyklus -13 und nicht am Anfang des Sonnenzyklus -14 erschien.

Dieser Befund steht im Widerspruch zu späteren teleskopischen Beobachtungen, die Sonnenflecken in höheren Breitengraden zeigten und dem üblichen Muster der Sonnenzyklen nach dem Spörerschen Gesetz folgten.

Die Forscher schätzten erfolgreich den Übergang zwischen den Sonnenzyklen -14 und -13, der zwischen 1607 und 1610 stattfand.

Ich bezweifle, dass sie sich vorstellen konnten, dass ihre Aufzeichnungen der wissenschaftlichen Gemeinschaft erst viel später, lange nach ihrem Tod, zugute kommen würden. Wir können von diesen historischen Persönlichkeiten noch viel lernen, abgesehen von der Geschichte der Wissenschaft selbst. Im Fall von Kepler stehen wir auf den Schultern eines wissenschaftlichen Giganten.

Sabrina Bechet

Auch über das Verhalten des Sonnenzyklus, der zum Maunder-Minimum führte, herrscht Ungewissheit, da die Daten aus den Rekonstruktionen der Baumringe widersprüchlich sind. Einige deuten auf kurze oder lange Sonnenzyklen hin, während andere auf einen regelmäßigen 11-jährigen Zyklus hindeuten.

Um dies zu klären, analysierten Hisashi Hayakawa von der Universität Nagoya und Kollegen Keplers Sonnenfleckenzeichnungen, die vor den Teleskopbeobachtungen entstanden sind. Ihr korrigierten die Ausrichtung der Zeichnungen und verglichen sie mit späteren Daten und stellten fest, dass sich die Sonnenflecken in niedrigeren Breitengraden befinden.

Dies deutet darauf hin, dass sich die Sonnenfleckengruppe am Ende des vorherigen Sonnenzyklus und nicht am Beginn eines neuen Zyklus gebildet hat, was dem Spörerschen Gesetz entspricht. Eure Analyse deutet auf eine regelmäßige Dauer des Sonnenzyklus vor dem Maunder-Minimum hin.

Mitautorin Sabrina Bechet vom Königlichen Observatorium von Belgien hob den Wert historischer Aufzeichnungen für die moderne Wissenschaft hervor und wies darauf hin, dass Keplers Vermächtnis auch Jahrhunderte später noch wichtige Erkenntnisse liefert.

Das James Webb Space Telescope (JWST), ein bedeutendes Weltraumobservatorium, hat kürzlich einen außergewöhnlichen Quasar namens RX J1131-1231 beobachtet. Dieser bemerkenswerte Fund wurde durch die starke Gravitationslinse einer Vordergrundgalaxie ermöglicht, die eine detaillierte Untersuchung der Eigenschaften des Quasars ermöglichte.

Der Quasar ist etwa 6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, und sein helles zentrales Schwarzes Loch ist aufgrund des Gravitationslinseneffekts vierfach repliziert.

Quasare: das Fenster der Astronomie zum Universum

Quasare sind unglaublich helle Himmelsobjekte, die von supermassiven schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien angetrieben werden. Durch eine sorgfältige Analyse des Lichts dieses weit entfernten Quasars können Wissenschaftler wertvolle Einblicke in das Wachstum und die Ernährungsgewohnheiten supermassereicher Schwarzer Löcher gewinnen.

Die Art des Wachstums eines Schwarzen Lochs kann wichtige Informationen über seine Vergangenheit offenbaren, wobei es zwei Haupttheorien gibt, die entweder gasgespeistes oder fusionsgetriebenes Wachstum vorschlagen. Gasgespeiste Schwarze Löcher wachsen in erster Linie durch die Akkretion von Gas und Staub aus ihrer Umgebung, was zu langsamen Rotationsraten und potenziell instabilen Akkretionsscheiben führt.

Die Entstehung von fusionsgetriebenen Schwarzen Löchern ist durch die heftige Kollision und Verschmelzung von zwei oder mehr Galaxien gekennzeichnet. Dies führt zu einem beschleunigten Aufbau von Masse und der Bildung einer robusten Akkretionsscheibe, die das frisch entstandene supermassive Schwarze Loch umgibt. Dieser Prozess führt zu hohen Rotationsgeschwindigkeiten und einer stabilen Umgebung für die Ansammlung von Gas, was eine effiziente Fütterung und ein Wachstum des Schwarzen Lochs ermöglicht.

Die außergewöhnliche Geschwindigkeit von mehr als der halben Lichtgeschwindigkeit, die RX J1131-1231 aufweist, wie die jüngsten Beobachtungen des James Webb Weltraumteleskops zeigen, deutet stark darauf hin, dass dieser Quasar im Laufe seiner Geschichte eine beträchtliche Fusionsaktivität erfahren hat.

Die faszinierenden Erkenntnisse aus der Beobachtung des Quasars RX J1131-1231 haben großes Potenzial, Licht in die rätselhafte Natur der dunklen Materie zu bringen und die aktuellen Modelle zur Entwicklung von Galaxien zu verbessern. In diesem Zusammenhang bieten sie bedeutende Möglichkeiten, die Wissenschaft durch die weitere Erforschung und das Verständnis des Universums voranzubringen.

Die Erkenntnisse des JWST über das frühe Universum und seine Umwandlungen haben zu einer umfassenden Aktualisierung der Astronomie-Lehrbücher geführt.

Neue Erkenntnisse aus dem JWST treffen in einem noch nie dagewesenen Tempo ein, so dass diese Texte häufig aktualisiert werden müssen. Insbesondere die Kapitel über das frühe Universum bedürfen einer Überarbeitung.

Auf einem Workshop, der kürzlich im Rahmen des 2024 International Space Science Institute (ISSI) in Bern, Schweiz, stattfand, diskutierten Wissenschaftler über einige der bemerkenswertesten Erkenntnisse, die das JWST bisher geliefert hat.

Einblicke aus dem JWST

Ihre Arbeit mit dem Titel “The First Billion Years: Insights from the James Webb Space Telescope”, ist auf dem arXiv Preprint Server verfügbar.

Das internationale Forscherteam betont, dass viel mehr Wissenschaftler gemeinsam zu dieser Forschung beigetragen haben.

Das Verständnis des frühen Universums ist ein Hauptaugenmerk des JWST, da seine Infrarot-Fähigkeiten es ihm ermöglichen, alte Galaxien mit beispielloser Klarheit zu beobachten.

Zu den neuen Entdeckungen gehören die Existenz von Sauerstoff in alten Galaxien und Hinweise auf frühe schwarze Löcher.

Die Wissenschaftler, die an der JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) beteiligt sind, waren von diesen Entdeckungen besonders fasziniert.

Das Vorhandensein von Sauerstoff so früh im Leben dieser Galaxie ist eine Überraschung und deutet darauf hin, dass mehrere Generationen von sehr massereichen Sternen bereits gelebt haben, bevor wir die Galaxie beobachtet haben

An JADES beteiligte Wissenschaftler

Sie stellen fest, dass die Entdeckung einer Galaxie mit mehreren hundert Millionen Sonnenmassen bei z=14,32 unser derzeitiges Verständnis darüber in Frage stellt, wie massereiche Galaxien so früh in der Geschichte des Universums entstehen konnten.

Darüber hinaus hat das JWST gezeigt, dass alte Galaxien mehr Staub enthielten und anders geformt waren als bisher angenommen.

Diese Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse über die physikalischen Eigenschaften der frühesten Galaxien und ihre Rolle in der Entwicklung des Universums.

https://x.com/NASAWebb/status/1798355925905858690

Das frühe Universum ist für unser Verständnis des Kosmos von grundlegender Bedeutung, da es die Zeit markiert, in der Galaxien, Sterne und Schwarze Löcher zu entstehen und zu wachsen begannen.

Astronomen erforschen aktive galaktische Kerne in frühen Galaxien und den Zeitpunkt der Ionisierung des Universums, indem sie die Fähigkeiten des JWST zur Beobachtung der fernen Vergangenheit nutzen. Es hat uns auch Dinge über das frühe Universum gezeigt, die wir nie erwartet hätten.

Der legendäre Pferdekopfnebel, benannt nach seiner Ähnlichkeit mit einem Hengst, befindet sich etwa 1.300 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Orion. Er ist mit einer fließenden Mähne aus Gasfahnen geschmückt und sonnt sich im Glanz einiger der hellsten Sterne des Orion.

Eine bahnbrechende Entdeckung ist die jüngste Infrarotaufnahme des James Webb Weltraumteleskops der NASA, die dieses kosmische Wunderwerk in noch nie dagewesener Klarheit zeigt. Diese Bilder enthüllen die komplizierten Details seiner majestätischen Mähne und fangen ihre Ränder mit bemerkenswerter Präzision ein.

Vor diesen neuesten Porträts hatten bereits andere Weltraumteleskope Bilder des Nebels aufgenommen – zunächst Hubble im Jahr 2013, gefolgt von Euclid der Europäischen Weltraumorganisation im vergangenen Jahr. Keines der früheren Bilder zeigte jedoch so viele klare Merkmale wie die von Webb aufgenommenen.

Horsehead Nebula: Yeigh or Neigh? 🐴

The Horsehead Nebula is famously known for…looking like a horse’s head. Webb captured the top of the "horse's mane," giving us the sharpest infrared images of the region to date: https://t.co/2SDdbAOkYM pic.twitter.com/0zWxukU4EA

— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) April 29, 2024

Durch die Fokussierung auf einen bestimmten Abschnitt der “Mähne” des Nebels erhielten die Forscher tiefere Einblicke in seine Zusammensetzung sowie in die Himmelskörper, einschließlich der Sterne und Galaxien, die sich dahinter befinden.

Der Pferdekopfnebel, der als Barnard 33 identifiziert wurde, besteht aus dichten, kalten Haufen kollabierender interstellarer Materie, die sich im Laufe der Zeit allmählich auflöst. Das umgebende Gas hat sich bereits aufgehellt und die charakteristische tierähnliche Form zum Vorschein gebracht. In etwa fünf Millionen Jahren wird sich der gesamte “Kopf” jedoch vollständig auflösen.

Dieser Nebel ist ein fesselndes Thema für künftige Forschungen. Die NASA stellt fest: “Er gilt als eines der besten Gebiete am Himmel, um die Wechselwirkung zwischen Strahlung und interstellarem Material zu untersuchen.”

Einzigartige chemische Zusammensetzung und Einblicke in die Evolution

Der Pferdekopfnebel, eine photonendominierte Region (PDR), die durch ultraviolettes Licht von nahen jungen Sternen beleuchtet wird, ist aufgrund seiner einzigartigen chemischen Zusammensetzung ein faszinierender Ort für Astronomen. Zwischen dem kalten Gas des Nebels und dem geladenen Gas, das die Sterne umgibt, sind die Gase dieser Region dicht genug, um einer Ionisierung zu widerstehen, aber dennoch den Durchgang von ultraviolettem Licht zu ermöglichen.

Mit seiner relativen Nähe zur Erde und seiner Ausrichtung auf die Kante bietet der Pferdekopfnebel einen idealen Standort für die Untersuchung der Zwischenzone zwischen den Sternentstehungsgebieten und dem dichteren molekularen Material. Durch die Untersuchung des Lichts innerhalb von PDRs erhalten Astronomen Einblicke in die Entwicklung der Materie zwischen den Sternen und die Prozesse der Sternentstehung.

Jüngste Analysen mit neuen Daten des James Webb Weltraumteleskops haben klarere Einblicke in die Struktur des Nebels geliefert und Licht darauf geworfen, wie ultraviolette Strahlung auf Staubpartikel wirkt und wie Staub das Licht behindert und bricht.

Zukünftige Forschungsbemühungen könnten eine umfassendere Analyse des Spektrums des Nebels beinhalten und weitere Einblicke in seine Entwicklung auf molekularer Ebene bieten.