Gemeinsamkeiten

Was haben die Supernova SN2014J in M82 und Hiroshima gemeinsam?

Auf den ersten Blick … nichts!

Aber der Name Hiroshima ist bekannt, schließlich wurde hier vor bald 70 Jahren erstmals eine Nuklearwaffe zum Einsatz gebracht. Einer Sprengkraft von etwa 13 Kilotonnen TNT fielen unmittelbar bis zu 90.000 Menschen zum Opfer.

Und genau weil dies eigentlich jedermann bekannt ist, eignet sich dieses zerstörerische und grausame menschliche Tun, die Dimension eines ungleich größeren Ereignisses zu veranschaulichen. Vergleicht man die zerstörerische Kraft von „Little Boy“ (so der verniedlichende Name der Hiroshima-Bombe) mit der Supernova SN2014J, so wird man aus dem Staunen nicht mehr herauskommen – versprochen!

 

Rechenspiele

Dazu brauchen wir aber ein klein wenig Mathematik:

Die Hiroshima-Bombe hatte etwa einen Durchmesser von 0,71m und eine Länge von 3,20 m. Nimmt man nun der Einfachheit halber an, daß die Bombe eine zylindrische Form hat, dann ergibt sich mit

Volumen(Zylinder) = pi * radius^2 * hoehe

Volumen(LittleBoy) = 3,14 * (0,355 m)^2 * 3,20 m =1,26 m^3

 

Wie in meinem letzten Bericht „Typ Ia-Supernova in M82“ geschrieben, setzen Typ Ia-Supernovae eine Energiemenge frei, die sich in der Größenordnung von 10^44 Joule bewegt, was der Energie entspricht, die 1,7*10^30 Hiroshima Bomben freisetzen würden.

Diese 1,7*10^30 „Little Boys“ haben ein rechnerisches Volumen von 2,142*10^30 m^3 oder (da steckt jetzt der Faktor 10^-9 drin) 2,142*10^21 km^3 (Kubikkilometer!). 

 

 

So, und jetzt vergleichen wir … sagen wir mal, mit der Erde!

 

Die Erde stellen wir uns – wieder der Einfachheit halber – als ideale Kugel mit dem Durchmesser 12.700 km vor. Diese hat ein Volumen von

Volumen(Kugel) = 4/3 * pi * radius^3

Volumen(Erde) = 4/3 * pi * (6350 km)^3 = 1,07*10^12 km^3

 

Mehr als gewaltig!

Setzen wir nun beide Volumina ins Verhältnis, dann ergibt sich folgendes:

Volumen(Typ Ia-Supernova-Little-Boys) = 2.001.869.159 * Volumen(Erde)

oder anders formuliert:

Eine Typ Ia-Supernova hat so viel Sprengkraft,

wie 2 Milliarden erdgroße Hiroshima Bomben !!!

 

(genauso leicht auszurechnen:

Volumen(Typ Ia-Supernova-Little-Boys) = 1.519 * Volumen(Sonne)

oder: Eine Typ Ia-Supernova hat so viel Sprengkraft, wie 1.519 sonnengroße Hiroshima Bomben!)

 

Jetzt versteht man vielleicht besser, warum ich in meinem Supernova Artikel geschrieben habe:

Es gibt im gesamten Universum nichts, aber auch gar nichts,

das eine größere Energiefreisetzung aufweist, als eine Typ Ia-Supernova!

 

Bildquellen:

1) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/Atombombe_Little_Boy_2.jpg/539px-Atombombe_Little_Boy_2.jpg

2) http://www.sterne-und-weltraum.de/fm/912/thumbnails/supernova.jpg.379490.jpg

3) Google Earth

4) http://img0.mxstatic.com/wallpapers/d76fbd639fce7b660a4d4cc17371f783_large.jpeg

Typ Ia-Supernova in M82

Die Supernova SN2014J in der Zigarrengalaxie M82 (in der Nähe des Großen Wagens) wurde erstmals am Abend des 21. Januar an der Sternwarte des University College London vom Lehrerkollegen Steve Fossey und den Teilnehmern eines Astronomieseminars – Ben Cooke, Tom Wright, Matthew Wilde und Guy Pollack – als unbekannte Lichtquelle in der ansonsten vertrauten Galaxie beobachtet.

Ihre maximale Helligkeit soll die Supernova Anfang Februar erreichen und dann auch mit kleineren Amateurteleskopen zu sehen sein (laut apod.nasa.gov).

 

Supernovae vom Typ Ia

Spektren lassen darauf schließen, daß SN2014J vom Typ Ia ist – die Explosion eines weißen Zwergs, der Material von einem Begleitstern akkretiert (aufsammeln von Materie versursacht durch Gravitation) hat.

Diese Akkretion endet – akutellen wissenschaftlichen Erkenntnissen zu Folge – aprupt, sobald der weiße Zwerg eine Masse von 1,44 Sonnemassen (sog. Chandrasekhar-Grenzmasse) erreicht hat. Dann wird der weiße Zwerg instabil und zündet in seinem Inneren einen Kohelstofffusionsprozess, der dazu führt, daß der innere Druck in dem weißen Zwerg schlagartig zunimmt. Auf Grund seiner Zusammensetzung (sogenanntes „entartetes Elektronengas“) kann sich der Stern aber nicht weiter ausdehnen und nicht abkühlen (für genauere Informationen empfehle ich an dieser Stelle das hervorragende weil verständlich geschriebene Buch „Sterne“ von Harald Lesch und Jörn Müller vom Goldmann-Verlag). Dieser Fusionsprozess frisst sich immer weiter durch den weiße Zwerg, bis explosionsartig weitere Fusionsprozesse zünden: zuerst das Sauerstoffbrennen, dann Neon- und letztlich das Siliziumbrennen.

 

Nichts bleibt übrig …

Die dadurch frei werdende Energiemenge ist so gewaltig, daß der weiße Zwerg schließlich in einer Supernova regelrecht zerrissen wird – da bleibt nichts übrig!

Die frei werdende Energiemenge bewegt sich im Bereich von etwa 10^44 Joule (das wären dann so ungefähr 1,7*10^30 Hiroshima Atombomben) und die entstehende Helligkeit wächst bis auf 20 Magnituden an. Es gibt im gesamten Universum nichts, aber auch gar nichts, das eine größere Energiefreisetzung aufweist, als eine Typ Ia-Supernova!

Die beobachtete Supernova in M82 ist etwa 12 Millionen Lichtjahre entfernt – allein schon die Tatsache, daß ein kosmisches Ereignis über diese Entfernung „zu sehen“ ist, sollte die Dimension des Ereignisses deutlich machen.

Übrigens nicht nur 12 Millionen Lichtjahre entfernt, sondern auch vor 12 Millionen Jahren, denn so lange war das Licht dieses „Knalls“ bis zu uns unterwegs.

 

Supernova in Erdnähe, und dann?

Wir Erdenbewohner sollten froh sein, daß diese Supernova so weit weg geschah, denn geschähe dies in unserer Nähe – wobei der Begriff „Nähe“ immer noch Entfernungen von 150 Lichtjahren meint – dann könnten wir ein solches Ereignis getrost als globalen Killer bezeichnen.

Laut Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova) könnten die entstehenden Gammastrahlen unsere Ozonschicht und damit auch recht kurzfristig alles Oberflächenleben auf unserem Planeten vernichten – „sayonara„, das war’s dann!

Erst bei Supernovae, die weiter als 3000 Lichtjahre entfernt sind, können wir uns einigermaßen sicher fühlen.

 

Damit aber bei den interessierten Lesern zumindest ein gewisses Unwohlsein bleibt :-):

Als erdnächster bekannter Kandidat für eine künftige Supernova dieses Typs gilt IK Pegasi in etwa 150 Lichtjahren Entfernung.

 

Bild- und Informationsquellen:

1. M82:  http://apod.nasa.gov/apod/ap140124.html (die Ausschnittsvergrößerung ebenfalls)

2. Typ Ia-Supernova: http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova#Thermonukleare_Supernovae_vom_Typ_Ia

3. http://www.starobserver.org/ap140124.html (deutsche Übersetzung der englischen APOD-Seite)

4. Lesch/Müller: „Sterne – Wie das Licht in die Welt kommt“, Goldmann-Verlag

Die Nacht 19./20.07.2013 begann besch…eiden, eigentlich sollte das Vallis Schröteri beobachtet werden, aber dafür war ich einen Tag zu früh dran – das Vallis versteckte sich noch in der Dunkelheit der Mondnacht. Darüber hinaus war das Seeing für eine Webcam-Aufnahme eh unterirdisch schlecht und der Mond schon zu hell für Deep-Sky-Beobachtung, aber das Teleskop ist nun mal aufgebaut. Was tun?

Da kam mir eine Idee: Ich versuche ein Panorama vom Mond zu erstellen – keine Details, eine Übersichtsaufnahme sollte entstehen.

Notebook gestartet, Webcam (SPC900) angeschlossen und in den OAZ gesteckt, kein Okular oder Barlow sollte das Sichtfeld einschränken. Es dauerte nicht lang und sechs kurze AVIs a 500 Bilder waren „im Kasten“. Diese wurden durch Autostakkert geschickt, die fertigen Bilder mit Giotto geschärft, anschließend mit Hugin ein Panorama erstellt, dieses mit passender Grafiksoftware nochmals nachbehandelt, Tonwertkorrektur durchgeführt, Kontrast verstärkt und fertig war eine Panoramaaufnahme des westlichen Mondes nahe des Terminators.

Ich denke das Ergebnis ist zwar nicht perfekt – angesichts der Vielzahl an erstklassigen Mondaufnahmen im Web – aber allemal vorzeigbar.

Das nächste Projekt ist schon in der Entstehung: Der ganze Mond, die 30 AVI-Dateien sind schon da!

Übrigens: Vallis Schröteri kam am Folgetag ins Bild, allerdings bei wieder sehr schlechtem Seeing.

Mark Showalter vom Seti-Institut (Search for Extra-Terrestial Intelligence) hat mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble am Planeten Neptun einen 14. Mond entdeckt, der 1989 selbst der Raumsonde Voyager 2 „entgangen“ war. Bei seiner Untersuchung des Ringsystems von Neptun mit Hilfe von 150 Hubble-Aufnahmen der Jahre 2004 bis 2009 hat Showalter einen kleinen schimmernden Lichtfleck im Ringsystem aufgespürt, der sich nun als neuer Begleiter des Neptuns herausstellte.

Der „Neue“ in unserem Sonnensystem wurde durch die NASA mit dem noch sehr formell klingenden Namen S/2004 N1 bezeichnet. Der Mond hat einen geschätzten Durchmesser von 16-20 km und umkreist in etwa 23 Stunden den Planeten in einer Entfernung von 100.000 km.

Neptun selbst ist der äußerste Planet des Sonnensystems (Pluto wurde ja zum ‚dwarf planet‘ / Zwerplanet herabgestuft) und ist etwa 30 Astronomischen Einheiten (30-fache Entfernung Erde-Sonne) von uns entfernt – etwa 4,5 Milliarden Kilometer. Das Licht braucht für diese Strecke ungefähr 250 Minuten!
Entdeckt wurde der fast 50.000 km im Durchmesser messende blau erscheinende Gasriese im Jahre 1846 auf Grund von Bahnstörungen des vorletzten Planeten Uranus. Detaillierte Informationen über Neptun sind auf Wikipedia nachzulesen (http://de.wikipedia.org/wiki/Neptun_(Planet)).

Neptun (im Vergleich dazu die Erde)

Bildquellen:
http://www.tagesschau.de/ausland/neptunmond100.html
http://www.heise.de/newsticker/meldung/Hubble-Mini-Mond-am-Neptun-entdeckt-1918940.html
http://de.wikipedia.org/wiki/neptun_(planet)

Hier noch ein kleiner Vortrag als Nachtrag zu Hannes‘ Artikel.

Zum Größenvergleich gibt es auch Planetenwanderwege, unter anderem in unserem Nördlingen Ries.

Die Sonne spielt dabei die Kugel auf der Spitze des Nördlinger Kirchturms. Viele andere Planetenwanderwege sind hier vermerkt: Wikipedia

Wie „groß“ ist die Erde?

Na ja, sie ist schon groß … ein Flugzeug würde nonstop etwa 40 Stunden benötigen, um sie einmal zu umrunden – das ist schon groß!
Oder doch nicht?
Wie „groß“ ist unsere Erde denn im Vergleich zu manchen Objekten oder Entfernungen im Weltraum? Ist sie da immer noch „groß“?
Vielleicht helfen die folgenden Vergleiche etwas, um auf diese Frage eine Antwort zu finden …

Die Erde als Golfball

Also, nehmen wir einmal an, wir könnten die Erde auf die Größe eines Golfballs verkleinern und den ganzen Rest des Sonnensystems und Universums um denselben Faktor schrumpfen. Dieser Faktor ist leicht auszurechnen:
Die Erde hat einen Durchmesser von etwa 12.700 km, ein Golfball ungefähr 4,26 cm – der zugehörige Verkleinerungsfaktor beträgt 3,34*10^^-9. Diesen Faktor kann man nun auf andere Größen übertragen und erhält erstaunliches!

Der Mond wird zur Haselnuss

Unser Mond wäre nur noch so groß wie eine Haselnuss (etwas mehr als 1 cm im Durchmesser) und würde uns in etwa 1,30 m Abstand umkreisen während wir in nahezu 500 m Entfernung unsere Kreise um die 4,65 m im Durchmesser messende Sonne ziehen.
Mars hätte einen Durchmesser von 2,2 cm und wäre im Schnitt 760 m von der Sonne entfernt. Der größte Planet des Sonnensystems – Jupiter – ist mit fast 50 cm Durchmesser schon 2600 m von der Sonne entfernt, Saturn noch weiter: 4800 m bei einem Durchmesser von 40 cm.

Maßstabgetreues Größen-Abstands-Verhältnis zwischen Erde und Mond.Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Mond

Und weiter geht’s:

Uranus‘ Entfernung zur Sonne würde 9600m betragen, Neptun ist gar 15 Kilometer und Pluto beinahe 20 Kilometer von unserem Zentralgestirn entfernt – wohlgemerkt bei einer angenommenen Größe der Erde von einem Golfball.

Abstandsverhältnis Erde/Mond, Venus, Merkur, Sonne mit Bereichen der Umlaufbahnen. Entfernungen und Größe der Sonne sind hierbei maßstabsgetreu.Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem

Raus aus dem Sonnensystem

Wenn man nun noch den Blick aus dem Sonnensystem heraus wagt, wird es wahrlich „astronomisch“: Der nächste Stern, Proxima Centauri, hat von uns eine reale Entfernung von 4,24 Lichtjahren. Im vorgestellten Modell würde man ihn etwa auf einem Drittel der Entfernung zum Mond finden. Dazwischen ist … kaum vorstellbar: Nichts (von ein paar vereinzelten Wasserstoff- oder Heliumatomen mal abgesehen)!
Wie weit wäre wohl unsere Nachbargalaxie, die Andromedagalaxie entfernt, wenn die Erde ein Golfball wäre? In der Realität sind es 2,5 mio Lichtjahre – also gerade mal 23,6 Trillionen Kilometer …

Wenn die Erde so groß wie ein Golfball ist, dann ist die Andromedagalaxie unvorstellbare etwa 80 Milliarden Kilometer (das ist etwa die 533-fache Entfernung Erde – Sonne, selbst Voyager 1 ist bisher „nur“ gute 25 Milliarden km – 22,5 Lichtstunden – weit „draußen“) entfernt und dazwischen ist nichts!

Wir sollten uns darum kümmern

Also, sooo groß scheint unsere Erde doch nicht zu sein, eher klein und unbedeutend im galaktischen Kommen und Gehen. Dennoch: Sie ist unser einziges zu Hause im Universum und das sollten wir bewahren lernen.

Heute ist es einen Monat her, daß die Nachricht vom Ableben Neil Armstrongs die Welt derer erschüttert hat, die mit den Themen Astronomie und Raumfahrt enger verbunden sind, steht doch der Name für DAS Ereignis des letzten Jahrhunderts – dem ersten Betreten eines fremden Himmelskörpers durch einen Menschen.
Der Name des Hauptakteurs gehört eigentlich zum Allgemeinwissen eines jeden Menschen, der am oder nach dem denkwürdigen Datum im Juli 1969 gelebt hat bzw. lebt.

Ein 39-jähriger US-Amerikaner, Testpilot, Astronaut, aber vor allem Mensch Neil Armstrong hat mit einem in der letzten Phase riskanten und gewagten, aber erfolgreichen Maneuver sein Raumschiff auf dem Mond gelandet und 5 Stunden später diesen Himmelskörper betreten. Er war aber nicht der einzige Mensch, der dies geschafft hat, weitere 11 Menschen, die ihrerseits nicht weniger Können und Wagemut einsetzen mussten, um erfolgreich zu sein, folgten ihm.
Neil Armstrong war ein Wegbereiter für die Kommandanten Conrad, Shepard, Scott, Young und Cernan mit ihren Begleitern, die die von ihm gewonnenen Erfahrungen nutzten um ihrerseites in immer gewagteren Flügen das technisch und menschlich Machbare auszureizen.

Neil Armstrong war nicht der Typ Mensch, der die durch Politik und Medien auferlegte Rolle des Helden auslebte. Er sonnte sich nicht im Glanze seines Wirkens, für ihn war es ein Auftrag, den er, seine Kollegen und die NASA vom verstorbenen Präsidenten Kennedy angenommen haben – er hatte diesen Auftrag „erfüllt“, nicht mehr und nicht weniger: „Mission accomplished„.
Er hoffte durch diese Tat, daß die Menschen dieser Welt näher zusammenrücken und erkennen, daß es nur diese eine Welt gibt – eine Welt, die es zu erhalten und zu schützen gilt. Die Menschen dieser Welt haben seinen Enthusiasmus nicht geteilt, er hat seine Konsequenzen gezogen und bereits 1971 der NASA den Rücken gekehrt.
Verschiedene Tätigkeiten als Dozent (Luft- und Raufahrttechnik an der University of Cincinnati) und in der Wirtschaft (unter anderem erfolgreiche Gründung eigener Firmen) folgten, ebenso wie der zweite Vorsitz der Untersuchungs­kommission zum Challenger-Unglück 1986. Er war ein großer Befürworter weiterer bemannter Raumflüge zu Mond und Mars und kritisierte im Jahre 2010 in scharfer Form, die Einsparvorgaben und Streichungen bemannter Mondflüge durch den Präsidenten Obama.

Bis zu seinem Tod am 25.August 2012 hielt er an seinen Grundsätzen fest, er zeigte sich selten im Rampenlicht der Öffentlichkeit, gab keine Interviews sein Gefühlsleben betreffend und – imposant – verweigerte bis zum Schluß jegliche Autogrammwünsche.
Seinen Grundsätzen blieb er bis über den Tod hinaus treu – es wird keinen Ort geben, an dem seine sterbliche Überreste zur Pilgerstätte werden können. Seine Asche wurde am 15. September 2012 an Deck des Kreuzers USS Philippine Sea im Atlantik dem Meer übergeben.
Er ist nun in seinem „Meer der Stille“ angekommen – seinem Mare Tranquilitatis.

Die Welt hat mit seinem Tod keinen unsterblichen Helden verloren, sie hat einen Menschen verloren.

 

Bildquelle: NASA (www.nasa.gov)

Saturn zu sehen ist immer etwas besonderes, da ist es nur verständlich dieses auch festhalten zu wollen. Also habe ich mir im Frühjahr eine Phillips SPC900NC Webcam gekauft und gewartet, bis die Wetterverhältnisse einen ersten Test zuließen.

Anfang Mai war es dann soweit – Teleskop aufgebaut (8″ f/5 Newton), Webcam  (Okularprojektion mit 15mm Okular) und Notebook angeschlossen und losgelegt. Das erste Ergebnis war (bisher) das Beste:

• 33 Sekunden AVI-Film aufgenommen (500 Einzelbilder)

 

• Mit Giotto die 500 Einzelbilder überlagern lassen (Einstellungen: Planetenscheibe zentrieren, pixelgenaue Überlagerung, 3% Verwendungsrate und 80/20 Gewichtung, Mittelwert)

 

• Ebenfalls mit Giotto nachgeschärft und gefiltert

 

• Endergebnis als TIF gespeichert

Im Endergebnis sind das Ringsystem mit der Cassini-Teilung und verschiedene Wolkenformationen ober- und unterhalb der Ringe bereits sehr gut zu erkennen.

 

Am 15.07.2012 war es soweit – Jupiter „versteckt“ sich hinter unserem Mond. Matthias und ich haben uns sehr früh an diesem Sonntagmorgen aufgemacht um dieses Ereignis zu beobachten und zu fotografieren.

Die Aufnahmen mit der Webcam waren leider weniger erfolgreich, was daran lag, dass ich die „richtige“ Konfiguration von Software und Webcam nicht fand. Erst gegen Ende des Ereignisses – also als Jupiter mit seinen Gallilei’schen Monden schon fast wieder vollständig zu sehen war, entstand ein kurzer brauchbarer Film, der das Auftauchen des letzten Jupiter-Mondes – Kallisto – zeigte.

In folgenden Schritten entstand bei der Nachbearbeitung die abgebildete Animation:

1) Mit Giotto den Film in Einzelbilder zerlegt

2) Aus den fast 4000 Einzelbildern 100 Bilder ausgewählt (jedes dritte Bild der Mondaufgangssequenz)

3) Aus den 100 Bildern mit einer entsprechenden Grafiksoftware eine gif-Datei erstellt

4) Pfeilmarkierung eingefügt

5) Animation um 50% verkleinert (Dateigröße sonst annähernd 7MB)

6) Datei gespeichert (Bildabfolge beschleunigt und endlos)