Cosmic Latte

Einleitung

In dieser Folge gibt es wieder Neues von der Sternwarte, denn Eva hat ihr Praktikum absolviert und eine Beobachtung am vlt gemacht. Mit dem vlt ist das Vienna Little Telescope gemeint, das 80cm Spiegelteleskop der Universität Wien.

Venus - Schwesternplanet der Erde?

Gleich und doch verschieden. Die Venus, wird auch als „Schwesternplanet“ der Erde bezeichnet. In dieser Podcastfolge werfen Jana und Eva einen genauen Blick auf die Fakten und die Geschichten rund um den zweite Planeten in unserem Sonnensystem und stellen bald fest, dass Venus und Erde, von Größe und Masse abgesehen, einander nicht sehr ähnlich sind.

Die Venus ist ständig von einer dichten Wolkenschicht umhüllt, die ihre Oberfläche nur mit Radar sichtbar macht. Mit durchschnittlichen Temperaturen von 464°C ist sie der heißeste Planet in unserem Sonnensystem, und der Oberflächendruck ist 90-mal höher als auf der Erde. Ihre Atmosphäre besteht zu 96% aus Kohlendioxid und enthält dichte Schwefelsäurewolken.

Die Venus hat keinen Mond. Zudem weist sie einige Besonderheiten auf:

Leben auf der Venus?

Die Diskussion über die Möglichkeit von Mikroorganismen in den Venuswolken wurde immer wieder neu angefacht. Tatsächlich herrschen in 48 bis 80 km Höhe milde Temperaturen und gemäßigter Druck. Könnte es Mikroorganismen in den Wolken geben?

Missionen zur Venus

Pioniermissionen wie Mariner 2 im Jahr 1962 und die sowjetischen Venera-Lander lieferten erste Daten und Bilder von der Venusoberfläche. Moderne Erforschung erfolgte durch die ESA-Mission Venus Express von 2005 bis 2014 und den japanischen Orbiter Akatsuki, der seit 2010 im Einsatz ist. Zukünftige Missionen wie EnVision von der ESA, Venera-D von Russland sowie DAVINCI und VERITAS von der NASA werden die Venus weiter erforschen.

Hier gibt es eine Übersicht über alle Bilder, die wir von der Venusoberfläche haben.

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Wir gehen ins Kino!

Wollt ihr euch mit uns den neuen Mad Max Film Furiosa ansehen und darüber danach ein wenig plaudern? Dann habt ihr am 06.06. die Gelegenheit dazu!

Filmbeginn ist um 17 Uhr im Cineplexx SCS Westfield!

Wir freuen uns auf euch!

Special Guest: Lisa Kaltenegger

Wir haben diesmal einen ganz besonderen Gast: Die Astronomin Lisa Kaltenegger. Sie hat in Graz studiert und nicht nur ein Studium der Astronomie abgeschlossen, sondern auch eines der technischen Physik. Sie hat bei der ESA, der Harvard University und dem Max-Planck-Institut für Astronomy in Heidelberg gearbeitet. Mittlerweile ist sie Professorin an der Cornell Universität und arbeitet dort nicht nur am Carl Sagan Institute sondern sitzt dabei auch tatsächlich an genau dem Schreibtisch, an dem damals Carl Sagan selbst gearbeitet hat.

Ihr Spezialgebiet ist die Suche nach extrasolaren Planeten, aber vor allem auch die Charakterisierung dieser Himmelskörper. Es geht um die Frage, ob da draußen irgendwo noch eine "zweite Erde" ist, also ein Planet, auf dem lebensfreundliche Bedingungen herrschen. Und ob es dort vielleicht sogar Leben geben kann.

Lisa Kalteneggers internationaler Weg

Bevor wir über die Wissenschaft reden, sprechen wir mit Lisa zuerst über ihren eigenen Werdegang. Wie ist es, sich als Frau in gleich zwei eher männerdominierten Studien durchzusetzen und wie ist es, wenn man - wie Lisa - schon früh ins Ausland geht, um dort zu arbeiten? Lisa erzählt von der Unterstützung, die so von ihren Kolleg:innen erhalten hat und auch von dem Mut, den es braucht, sich in der akademischen Welt zu behaupten.

Asteroid Kaltenegger

Lisa Kaltenegger hat jede Menge Preise gewonnen. Und im Jahr 2014 wurde sogar ein Asteroid nach ihr benannt: 7734 Kaltenegger - der zum Glück aber keine Anstalten macht, mit der Erde zu kollidieren.

Auf der Suche nach erdähnlichen Planeten

Lisa war Teil des Teams, das 2013 die Entdeckung der Planeten Kepler 62e und Kepler 62f bekannt gegeben hat. Das waren die ersten Planeten, die das Weltraumteleskop Kepler entdeckt hat und die potentiell erdähnlich sein könnten. Hier gibt es eine Pressekonferenz mit Lisa zur Entdeckung. Aktuell ist sie Teil des Teams der [TESS-Mission (Transiting Exoplanet Survey Satellite)[https://science.nasa.gov/mission/tess) und weiter auf der Suche nach neuen, unbekannten Welten.

Die Erde als Exoplanet

Lisa hat sich nicht nur mit den Planeten anderer Sterne beschäftigt und der Frage, ob es dort Leben geben kann und wie man es entdecken könnte. Sie war auch eine Pionierin auf dem Gebiet der Charakterisierung der Erde als "fremder Planet". Das klingt seltsam, ist aber sehr vernünftig. Die Erde war früher ganz anders als heute; sie hat sich entwickelt und mit ihr das Leben. Lisa hat untersucht, zu welchen Zeiten in der Geschichte der Erde andere Lebewesen die Chance gehabt hätten, das Leben auf unserem Planeten zu entdecken, zum Beispiel in den Arbeiten "Past, present and future stars that can see Earth as a transiting exoplanet" oder "Spectral Evolution of an Earth-Like Planet".

Alien Earths

Lisa hat sich auch mit der Vermittlung ihres Wissens beschäftigt und zwei Bücher geschrieben. Das erste ist 2015 erschienen und heißt "Sind wir allein im Universum? Meine Spurensuche im All". Ihr aktuelles Buch ist erst vor ein paar Wochen erschienen und hat den Titel: "Alien Earths: Auf der Suche nach neuen Planeten und außerirdischem Leben". Und über die "Alien Earths" reden wir auch im Podcast, denn Lisa hat sich als Science Fiction Fan auch mit den fiktiven Welten auseinandergesetzt. Zum Beispiel mit Tatooine aus Star Wars - oder den bewohnbaren Monden aus "Avatar" (zu diesem Thema hat sie auch wissenschaftlich geforscht: "Characterizing Habitable Exo-Moons").

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Fragen über die Gammablitze und die Zerstörung der Erde

Wir beginnen die Folge mit einem kurzen Rückblick auf Folge 28, in der Jana von den Gammablitzen erzählt hat. Einige von euch hatten da noch Fragen, zum Beispiel wie lange so ein Gammablitz dauert. Die Antwort: Kommt drauf an, ein paar Millisekunden bis ein paar Minuten.

Und wie nahe muss so eine Explosion stattfinden, damit sie uns gefährlich wird? Wenn der Gammablitz weniger als 200 Lichtjahre weit weg ist, dann ist die Energie groß genug, um die Erde zu verdampfen. Ist er weiter weg (bis zu 6500 Lichtjahre) kann die Energie immer noch reichen, um die Ozonschicht zu zerstören, so dass die Erde der UV-Strahlung der Sonne ungeschützt ausgesetzt ist, was für die Lebewesen unangenehme Folgen hätte. Ein typischer Gammablitz würde global im Schnitt 38% der Ozonschicht zerstören, lokal bis zu 74%; die signifikante Reduzierung (min. 10%) würde etwa 7 Jahre andauern.

Die Gammastrahlung kann auch zur Entstehung von Stickstoffdioxid führen, wodurch weniger Sonnenlicht die Erde erreicht, was zu einer globalen Abkühlung führt und saurem Regen.

Mehr dazu könnt ihr in dieser Arbeit lesen.

Tscherenkow-Strahlung

Hans hat uns von seinen Erfahrungen mit Tscherenkow-Strahlung in AKWs erzäht, was zu einer Diskussion des seltsamen AKW Zwentendorf in Österreich geführt hat. Das wurde komplett fertig gebaut, aber nie in Betrieb genommen. Aber immerhin kann man jetzt dort aus nächster Nähe anschauen, wie so ein Ding aussieht.

Das Echo des Urknalls - die kosmische Hintergrundstrahlung

Die kosmische Hintergrundstrahlung (auch "cosmic microwave background - CMB) ist ein Relikt aus der Frühzeit des Universums und füllt das ganze Universum. Sie dient als Beleg für die Urknalltheorie und ist nicht zu verwechseln mit der kosmischen Strahlung.

Etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall kühlte das Universum soweit ab, dass sich neutrale Atome bilden konnten. Vor dieser "Rekombination" war das Universum ein undurchsichtiges Plasma aus Atomkernen, Elektronen und Photonen. Nach dem sich die Elektronen dann aber an die Atomkerne gebunden hatten ("Rekombination") konnten sich die Photonen frei bewegen und in alle Richtungen ausbreiten. Das ist die kosmische Hintergrundstrahlung, die sich von allen Punkten des Universums in alle Richtungen ausbreitet. Diese ursprüngliche hochenergetische Strahlung hat sich durch die Expansion des Universums mittlerweile "abgekühlt" und ist heute langwellige Mikrowellenstrahlung mit einer Temperatur von circa 3 Kelvin.

1964 entdeckten Arno Penzias und Robert Wilson zufällig dieses kosmische Rauschen mit einer Funkantenne. Für ihre Entdeckung erhielten sie 1978 den Nobelpreis. Die Theorie dazu wurde aber bereits in den 1940er Jahren von Wissenschaftlern wie George Gamow und Ralph Alpher entwickelt.

Jeder Kubikzentimeter Weltraum enthält durchschnittlich 400 Photonen der Hintergrundstrahlung und wo immer man sich auch befindet, kann man sie beobachten.

Mit Weltraumteleskopen konnten immer bessere Messungen angestellt werden:

Boden- und ballongestützte Experimente wie BICEP2 und das South Pole Telescope untersuchen die CMB-Polarisation und suchen nach primordialen Gravitationswellen, um mehr über die kosmische Inflation zu erfahren.

Der CMB ist wie ein "Babyfoto" des Universums. Er zeigt minimale Dichtefluktuationen, die zur Bildung von Sternen und Galaxien führten. Diese winzigen Variationen sind der Ursprung aller großen Strukturen, die wir heute sehen.

Die kosmische Hintergrundstrahlung ist ein faszinierendes Fenster in die frühe Geschichte unseres Universums und bestätigt die Theorien zur Entstehung und Entwicklung des Kosmos.

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CL032 Das Ende ist nah! Apokalypse in der Science-Fiction

Die Episode über die vielen Möglichkeiten, wie die Welt zu Ende gehen kann - Science-Fiction Special mit Gast Peter Koller

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Einleitung

Es ist wieder Zeit für ein Science-Fiction Special!

Die Faszination der Apokalypse

Die Menschheit ist seit jeher vom Ende der Welt fasziniert. Bereits in der Bibel taucht die Apokalypse, wie der Weltuntergang in der religiösen Literatur beschrieben wird, auf. Das Thema begleitet uns schon seit langer Zeit. Jede Generation hat dabei ihr bestimmtes Thema, wie sie damit umgeht. Waren es in den 1950er und 1960er Jahren die atomare Bedrohung und der Kalte Krieg, die Endzeitszenarien beschwören, sind es in den späteren Jahren Umweltkatastrophen und der Klimawandel. Es ist daher nicht verwunderlich, dass der Weltuntergang ein beliebtes Motiv in der Science-Fiction ist.

Der Weltuntergang in der Science-Fiction

Mit der Mad Max Reihe lieferte George Miller einen Entwurf für den Untergang der zivilen Gesellschaft, wie wir sie kennen und baut eine neue brachiale, gewaltvolle und männlich geprägte Welt auf und zeichnet damit einen Gegenentwurf zum modernen Menschen.

Wie passiert nun das Ende der Welt in der Sci-Fi?

Verschiedene Szenarien, von Alien-Invasionen über Naturkatastrophen bis hin zu kosmischen Ereignissen, bietet das Genre eine Vielfalt an möglichen Enden für uns Menschen.

1. Kriege und Atomkatastrophen:

Der kalte Krieg und die Bedrohung durch Atomwaffen sowie der nukleare Rüstungswettlauf dienen hier als Ausgangspunkt. Filme wie "Dr. Strangelove" (1964) nutzen den kalten Krieg für satirische Betrachtungen über die Absurdität des nuklearen Rüstungswettlaufs und die möglichen Folgen einer nuklearen Apokalypse.

2. Naturkatastrophen: "The Day After Tomorrow" (2004) zeigt eine Welt, in der der Klimawandel zu katastrophalen globalen Veränderungen führt. Solche Climate Fiction (Cli-Fi) wirft ein Licht auf die drängenden Umweltprobleme unserer Zeit.

3. Künstliche Intelligenz: In Filmen wie "Terminator" (1984) und "Matrix" (1999) übernehmen Maschinen die Macht. Diese Szenarien erforschen die Grenzen der Technologie und unsere Abhängigkeit von ihr.

4. Alien Invasion: Der Film "Per Anhalter durch die Galaxis" (2005) verwendet das Motiv der Alien-Invasion, um die Erde zu zerstören, damit Platz für eine Hyperraumroute geschaffen werden kann. Dies führt zu humorvollen, doch tiefgründigen Überlegungen über den Platz der Menschheit im Universum.

5. Plagen und Pandemien:

Seit der Covid-19 Pandemie nicht mehr nur Science-Fiction, sind Pandemien ein beliebtes Motiv um die Welt untergehen zu lassen. Bereits 1826 ließ Mary Shelley in "The Last Man" (1826) in einer weltweiten Plage alle Menschen sterben. Eine Mischform zwischen Alien-Invasion und Plagen bildet die Gefahr von Viren aus dem All! In den Filmen "Körperfresser" und "Andromeda" und auch in "Das Ding" werden die Menschen von außerirdischen Organismen bedroht.

6. Kosmische Katastrophen: Filme wie "Deep Impact" und "Armageddon" (beide 1998) sowie "Don’t Look Up" (2021) konfrontieren uns mit der Vorstellung, dass kosmische Ereignisse wie Asteroideneinschläge das Ende der Menschheit bedeuten könnten. Wissenschaftliche Programme wie das Near-Earth Object Program der NASA und die ESA’s Space Safety Programme unterstreichen die realen Bemühungen, solche Bedrohungen abzuwenden.

7. Die Vernichtung des Universum

Das Buch, dessen Titel Peter nicht eingefallen ist, ist Schild's Ladder von Greg Egan.

Wissenschaft und Fiktion: Während Sci-Fi oft spekulative Technologien und Szenarien präsentiert, basieren viele der Konzepte auf echten wissenschaftlichen Überlegungen und Forschungen, von der Asteroidenabwehr bis hin zur Untersuchung von Weltraumwetter und sonneninduzierten Katastrophen.

Ein Mission um die Abwehr gefährlicher Asteroiden zu testen war DART von der NASA, wo der Asteroid Dimorphos von einer Raumsonde - absichtlich! - gerammt wurde, um seine Umlaufbahn zu verändern, was erfolgreich gelungen ist. Seine Umlaufbahn um den größeren Asteroid Didymos wurde um 34 Minuten verkürzt.

Mehr zu Asteroiden und planetarer Verteidigung gibt es in CL008.

Der Komet Shoemaker-Levy 9, der 1994 mit dem Jupiter kollidiert ist, war das erste Ereignis dieser Art, das ausführlich wissenschaftlich studiert werden konnte.

Vagabundiere Planeten wie in "Melancholia" (2011) kann es in echt auch geben. Es sind schon jede Menge davon gefunden worden, es ist aber extrem unwahrscheinlich, dass sie mit der Erde kollidieren und wir wüssten auch ein paar hundert Jahre vorher Bescheid.

Eine (unvollständige) Liste der Filme, die besprochen wurden:

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CL031 - Keine Rache für Pluto!

Die Episode über Pluto, warum er kein Planet mehr ist und warum das manche nicht wahr haben wollen

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Einleitung

In Teilen Nordamerikas war vor kurzem eine Sonnenfinsternis zu sehen. Eva und Elka waren zwar nicht vor Ort, aber Elka weiß, wann wir in Europa die nächste Sonnenfinsternis erleben. In Österreich wird dieses Ereignis erst wieder 2081 zu sehen sein - Eva wird dann ihren 100. Geburtstag dementsprechend feiern. 2075 können wir zumindest eine ringförmige Sonnenfinsternis in Österreich erleben. Oder wer nicht so lange warten will: 2027 nach Spanien reisen!

Zuletzt hat uns auch die traurige Nachricht über das Ableben von Peter Higgs erreicht. Schon in den 1960er Jahren hat er die Existenz eines Feldes und dazugehörigen Teilchen vorhergesagt, die allen Teilchen ihre Masse verleihen. 2012 konnte dieses sogenannte Higgs-Boson auch erstmals am CERN nachgewiesen werden! Ein Jahr später erhielt Peter Higgs für seine Theorien den Nobelpreis.

Warum ist Pluto kein Planet mehr?

Bis 2006 war Pluto als einer der neun Planeten unseres Sonnensystems anerkannt. Doch dann verlor er diesen Status. Was war passiert?

Der kleinste Planet im Sonnensystem ist Merkur, der mit einem Durchmesser von 4.880 km, vergleichbar mit den großen Monden einiger anderer Planeten, wie Ganymed und Titan, ist. Doch die Größe allein bestimmt nicht den Planetenstatus.

Pluto selbst hat einen Durchmesser von nur 2.390 km und wurde 1930 am Lowell Observatorium von Clyde Tombaugh entdeckt. Die Entdeckung war das Ergebnis der Suche nach einem unbekannten "Planeten X", der aufgrund unerklärlicher Bahnabweichungen Neptuns postuliert wurde.

Die Entdeckung Neptuns im Jahr 1846 von Johann Gottfried Galle an der Berliner Sternwarte, basierte auf den mathematischen Vorhersagen von Urbain Le Verrier, der damit die Bahnabweichungen von Uranus erklärte. Diese Entdeckung, die erste, die auf theoretischen Vorhersagen basierte und dann visuell bestätigt wurde, markierte einen bedeutenden Meilenstein in der Astronomie und bestätigte die Newtonsche Mechanik.

Die Entdeckung von Pluto 1930 durch Clyde Tombaugh wurde anfangs ähnlich euphorisch aufgenommen worden, obwohl er letztlich zufällig und nicht an der vorhergesagten Position gefunden wurde. Trotz anfänglicher Annahme, Pluto könnte die Bahnstörungen von Neptun verursachen, stellte sich bald heraus, dass seine Größe und Gravitationskraft dafür nicht ausreichten. Allerdings konnten erst die Daten der Voyager-Missionen zeigen, dass gar kein weiterer Planet notwendig war, um die Bahn Neptuns zu erklären - die Berechnung von der Erde aus waren schlicht ungenau gewesen.

Transneptunische Objekte und der Fall Plutos

Ab 1992 führte die Entdeckung weiterer Objekte wie 1992 QB1 zu Diskussionen über den Planetenstatus von Pluto. Es wurden Asteroiden entdeckt, mit zum Teil erstaunlicher Größe! Dies war nicht völlig unerwartet geschehen: bereits 1951 wurde von Gerard Kuiper ein Asteroidengürtel hinter der Neptunbahn vorhergesagt - eine Region, die heute als Kuipergürtel bekannt ist.

Nun waren einige Astronom:innen bereits zuvor der Meinung gewesen, dass man Pluto nicht mehr als Planet bezeichnen sollte. Hätte man 1930 mehr über Asteroiden und die Existenz des Kuipergürtels gewußt, hätte man Pluto wahrscheinlich gar nicht erst als Planet eingestuft.

Plutos Schicksalsstunde

Bei der Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union (IAU) im Jahr 2006 in Prag wurde schließlich über den Planetenstatus von Pluto entschieden. Ursprünglich neigte die IAU dazu, Pluto aus historischen Gründen den Planetenstatus zu belassen. Doch die Entdeckung von Eris machte eine Neudefinition des Planetenbegriffs unumgänglich. Ein erster Entwurf, der vorschlug, jeden rundlichen Himmelskörper, der sich um einen Stern bewegt und kein Mond ist, als Planeten zu klassifizieren, wurde abgelehnt. Dies hätte zu einer unübersichtlichen Anzahl von Planeten geführt und die Unterscheidung zwischen Asteroiden und Planeten verwischt.

Wann ist ein Planet ein Planet?

Stattdessen akzeptierte die IAU eine neue Definition, nach der ein Planet erstens durch sein eigenes Gewicht eine runde Form angenommen haben und zweitens seine Bahn um die Sonne freigeräumt haben muss. Während die klassischen Planeten wie Merkur, Venus und die Erde ihre Umlaufbahnen freigeräumt haben, ist dies bei Pluto und ähnlichen Objekten im Kuipergürtel nicht der Fall.

Pluto verlor also den Status eines vollwertigen Planeten und wurde stattdessen als Zwergplanet klassifiziert. Diese Entscheidung führte auch zur Schaffung der neuen Klasse der Zwergplaneten.

Pluto seinen Planetenstatus abzusprechen war also keine Willkür, sondern eine Entwicklung aufgrund neuer Erkenntnisse und Entdeckungen!

Eine gelungene Zusammenfassung der "Pluto-Diskussion" könnt ihr im Video von Jon Pumper We don't talk about Pluto sehen - und wer den Disney Film Encanto gesehen hat, wird diese Parodie noch mehr genießen!

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CL030 - Gammablitze, sterbende Materie und Teilchen mit Überlichtgeschwindigkeit

Die Episode über die energiereichste Strahlung im Universum und ihre Detektion: Gamma-Astronomie

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Diese Episode nimmt am Fast Forward Science Wettbewerb teil.

Einleitung

Nachdem sich Eva und Jana in Folge 28 unter anderem auch über Radioastronomie (also das Beobachten der langwelligsten Strahlung im elektromagnetischen Spektrum) unterhalten haben, werfen sie dieses Mal einen Blick auf das andere Ende des Spektrums: die Gamma-Strahlung bzw. die Gamma-Astronomie. Hier werden explosive Ereignisse wie Hypernovae und Gammablitze untersucht und die Frage geklärt, ob solche Ausbrüche für die Menschheit gefährlich werden könnten.

News von Beteigeuze

Bevor es los geht hat Eva News von ihrem Lieblingsstern Beteigeuze, der wieder einmal für Schlagzeilen gesorgt hat: mit einem rasanten Rotationstempo von 5km/s (=18.000 km/h) dreht er sich nämlich viel zu schnell für einen Roten Überriesen seiner Größe!

Das Paper kann man hier lesen: Jing-Ze Ma et al.: Is Betelgeuse Really Rotating? Synthetic ALMA Observations of Large-scale Convection in 3D Simulations of Red Supergiants

Gammastrahlung

Gammastrahlung ist die energiereichste Form elektromagnetischer Strahlung (mit Photonen über 100 keV; rund 100 000 Mal energiereicher als optisches Licht). Sie entsteht vor allem beim Zerfall radioaktiver Elemente und kann selbst durch dicke Bleiwände kaum abgeschirmt werden, wobei sie das Erbgut von Zellen schädigen und Strahlenkrankheit auslösen kann.

Im Gegensatz dazu besteht Alphastrahlung aus Heliumkernen, die schon durch Papier blockiert werden und nur bei Einatmen oder Verzehr gefährlich sind. Betastrahlung, aus Elektronen oder Positronen bestehend, wird durch Materialien wie Glas abgeschirmt und kann bei Kontakt Verbrennungen oder Krebs verursachen.

Gammastrahlung spielte auch eine Rolle beim Unfall in Tschernobyl. Maßgeblich für die Strahlenbelastung ist hier der Zerfall von Cäsium-137. So wird es zusammen mit Strontium-90 für die nächsten paar hundert Jahre die Zone um Tschernobyl herum verseuchen.

Gammastrahlung im Universum

Im Universum gibt es neben den berühmten Gammablitzen auch noch weitere spannende Gammaquellen, unabhängig vom radioaktiven Zerfall: aktive schwarze Löcher in Galaxienkerne (“Todesschrei der Materie”), Super- und Hypernovae (extrem energiereiche Supernovae, wird z.B. von Eta Carinae, der 100 Sonnenmassen hat, erwartet), heiße Gaswolken, Sonnenausbrüche und auch möglicherweise die Annihilation von Dunkler Materie.

Die Beobachtung von Objekten in unterschiedlichen Wellenlängen bringt viele Vorteile und einen erheblichen Erkenntnisgewinn, wie hier am Beispiel vom Krebsnebel sehr anschaulich zu sehen ist.

Wir sind auf der Erde gut gegen die schädliche hochenergetische Strahlung durch die Atmosphäre geschützt. Das macht es aber auch schwierig, Gammastrahlen aus dem Kosmos zu beobachten, denn unsere Luftschicht schluckt sie praktisch komplett. Die ersten Gammastrahlen aus dem Kosmos wurden in den 1960ern mit dem Satelliten Explorer 11 der USA (entwickelt unter der Leitung von Wernher von Braun) beobachtet.

Die meisten Weltall-Teleskope sind allerdings auf andere Wellenlängenbereiche spezialisiert, wie Infrarot oder optisches Licht. Das liegt daran, dass Gammastrahlen durch ihre extrem hohe Energie schwierig zu detektieren sind. Es braucht gesonderte Instrumente mit sehr hoher Energieauflösung.

Die stärksten jemals beobachteten Gammablitze können allerdings Energien bis zu mindestens 1 TeV erreichen. Das ist etwa eine Billion mal mehr Energie als bei Photonen im optischen Bereich. Gerade am oberen Ende kommen die direkten Detektoren an ihre Grenzen. Wie konnte man also trotzdem solche Energien beobachten?

Es gibt einen Trick: die blaue Tscherenkow-Strahlung kommt uns hier zur Hilfe!

Tscherenkow-Strahlung und -Teleskope

Licht verlangsamt sich in Medien wie Luft oder Wasser gegenüber seiner Vakuumgeschwindigkeit von 300.000 km/s, im Wasser sogar um 25%.

Dies liegt an der Wechselwirkung der Photonen mit den Molekülen des Mediums, wobei Energie absorbiert und wieder emittiert wird. Die elektrischen und magnetischen Felder des Lichts interagieren mit denen der Moleküle, was den Lichtdurchgang erschwert.

Bei Überlichtgeschwindigkeit eines geladenen Teilchens im Medium entsteht Tscherenkow-Strahlung durch konstruktive Interferenz der emittierten Lichtwellen.

Aber was hat das nun mit Gammablitzen im Kosmos zu tun?

Gammastrahlen aus dem Kosmos treffen auf die Erdatmosphäre und werden dort absorbiert. Dabei entstehen schnelle, geladene Sekundärteilchen, die sich schneller als Licht durch die Atmosphäre bewegen und Tscherenkow-Strahlung auslösen. Diese ermöglicht es, kosmische Gammastrahlenausbrüche indirekt zu beobachten und Rückschlüsse auf deren Ursprung zu ziehen. Das MAGIC Teleskop auf La Palma hat so den starken Gammablitz GRB 190114C mit einer Energie von 1 TeV beobachtet. Zukünftig soll das Cherenkov Telescope Array (CTA) in Spanien und Chile diese Forschung weiterführen.

Gammablitze und ihre Entstehung

In den letzten 50 Jahren haben Teleskope unser Wissen über die Entstehung von Gammablitzen erweitert: besonders massereiche Sterne über 20 Sonnenmassen (oder zwei kollidierende Neutronensterne) kollabieren bei ihrem Tod zu einem schwarzen Loch, das schnell rotiert. Das umgebende Gas formt eine Akkretionsscheibe um das schwarze Loch und heizt sich durch die Reibung stark auf. Sie gewinnen so viel Energie, dass Gasjets ausgestoßen werden. Dort werden die Teilchen so enorm beschleunigt, dass sie zu Gammastrahlung werden: ein Gammablitz entsteht.

Obwohl Gammablitze bislang nur in fernen Galaxien beobachtet wurden, könnte ein naher Gammablitz die Erde theoretisch sterilisieren. Es wird spekuliert, dass solche Ereignisse massives Aussterben verursachen und die Bewohnbarkeit im Universum einschränken könnten. Zum Glück sind die täglichen Gammablitze, von denen die Erde getroffen wird, zu weit entfernt, um Schaden anzurichten.

Mehr dazu kann man in "Gammablitze: Tödliches Licht explodierender Sterne" auf Spektrum.de lesen.

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CL029 - Frauen, die nach den Sternen greifen

Die Episode über Frauen, die die Ersten waren und neue Wege gegangen sind

Einleitung

Diese Folge nimmt am Fast Forward Science Wettbewerb teil!

Dieses Mal ist Elka wieder dabei! Endlich zurück aus Argentinien berichtet sie von ihren Erlebnissen und auch, warum sie ab nun etwas weniger oft bei Cosmic Latte dabei sein wird. Elka besucht nämlich einen Masterlehrgang zu Künstlicher Intelligenz.

Eva und Elka rufen den März zum Frauenmonat aus und nehmen dies als Anlass in dieser Folge über Frauen zu sprechen, die die Ersten waren und mutig neue Wege gingen.

Die Entdeckung der Radioastronomie: Ruby Payne-Scott

Ruby Payne-Scott (1912-1981) war eine australische Pionierin in der Radioastronomie. Sie war eine der ersten Menschen, die Radiofrequenzinterferenzen von der Sonne entdeckten, und damit einen entscheidenden Schritt in der Entstehung der Radioastronomie machte. Ihre Arbeit trug wesentlich zum Verständnis der Sonnenkorona und deren Auswirkungen auf die Erde bei. Darüber hinaus war Payne-Scott eine der ersten Wissenschaftlerinnen, die die Technik der interferometrischen Radiobeobachtungen einsetzte, eine Methode, die heute in der Astronomie weit verbreitet ist, um die Auflösung und Empfindlichkeit von Teleskopen zu verbessern.

Zu einer Zeit, als Frauen in den Wissenschaften stark unterrepräsentiert waren, war Ruby Payne-Scott ein Beispiel für herausragende wissenschaftliche Arbeit und Durchbrüche. Ihre Arbeit und ihr Leben in den 1940er Jahren in Australien zeigt zugleich auch, wie schwer es als Frau war eine wissenschaftliche Karriere zu verfolgen. So musste sie etwa ihre Heirat verheimlichen, um nicht gekündigt zu werden, denn bis 1966 verbat ein Gesetz verheirateten Frauen im öffentlich Bereich berufstätig zu sein.

Zum Weiterlesen:

NAA National Archives of Australia: The secret life of Miss Ruby Payne-Scott

Podcast: Scientific American - The Forgotten Star of Astronomy

Die erste Frau im All: Valentina Tereshkova

Valentina Tereshkova (*1937) flog als sowjetische Kosmonautin im Jahr 1963 mit der Wostok-6-Mission ins All.

Neben der Arbeit als Schneiderin und Büglerin in einer Textilfabrik bildete Tereshkova sich in einer Abendschule zur Technikerin weiter. Schon in ihren 20ern war sie begeisterte Fallschirmspringerin. Mehrmals bewarb sie sich für die Kosmonautenschule und durfte 1962 mit der Ausbildung zur Kosmonautin beginnen. 1963 startete sie zu einer Reise ins All und war somit die 1. Frau im Weltraum, und bis 1982 auch die einzige. 48-mal umrundete sie die Erde und landete nach 71 Stunden wieder sicher in Sibirien. Bis heute ist sie die einzige Frau, die auf einer Solomission war.

Zum Weiterlesen:

SWR: Valentina Tereschkowa wird 80

Podcast: BBC Space: The First Woman in Space

Die erste amerikanische Frau im Weltraum: Sally Ride

Sally Ride (1951-2012) war eine Astronautin und Physikerin, die an zwei Space-Shuttle-Missionen teilnahm.

Schon als Kind war sie von den Naturwissenschaften fasziniert, aber sie war auch eine leidenschaftliche Sportlerin und eine talentierte Tennisspielerin.

Zum Weiterlesen:

Spiegel: Astronautin Sally Ride - Coming-out in der Todesanzeige

Welt der Frauen: Sally Ride: Die nach den Sternen griff

Bedtime Histories: History of Sally Ride for Kids

Tiktok von Christa Belle: Will that be enough?

Die erste afroamerikanische Frau im Weltraum: Mae Jemison

Mae Jemison (*1956) flog 1992 an Bord des Space Shuttles Endeavour.

Von klein auf hatte Mae viele Interessen: Archäologie, Astronomie, Medizin, Tanz,… Schon mit 16 maturierte sie und begann ihr Studium in Chemical Engineering und Afro-American Studies. Sie schloss 1977 ein Medizinstudium ab und arbeitete unter anderem als Ärztin in Kuba, Thailand, sowie in Sierra Leone und Liberia bei den Friedenstruppen.

Zum Weiterlesen:

National Air and Space Museum: She Had a Dream: Mae C. Jemison, First African American Woman in Space

Bedtime History: The Mae Jemison Story for Kids & Families

Startalk: A Conversation with Dr. Mae Jemison (Re-release)

Die Erste Frau am Mond?

Mit der aktuellen Artemis Mission (2024- 2026) soll auch eine Frau auf dem Mond landen, nämlich die Astronautin Christina Hammock Koch - die Frau, mit den bisher längsten Weltraumaufenthalten.

Argumente für mehr Frauen im Weltall liefert eine aktuelle Studie der ESA:

Zum Weiterlesen:

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CL028 - Das Rätsel des Wow-Signals und Botschaften von Aliens

Die Episode über Botschaften aus dem All, dem Wow-Signal und welche Rolle die Radioastronomie dabei spielt, Signale von Aliens zu empfangen.

Einleitung

In dieser Episode dreht sich alles um Signale aus dem All.

Denn dieses Mal ist Cosmic Latte eine Kooperation mit Netflix Deutschland zum Start der neuen Miniserie "Das Signal" eingegangen.

In "Das Signal" empfängt die Astronautin Paula auf der ISS ein Signal aus den Tiefen des Weltalls, verschwindet allerdings nach ihrer Rückkehr auf die Erde. Ihr Mann (Florian David Fitz) und ihre Tochter entdecken jedoch Hinweise von ihr, die sie zu ihrer sensationellen Entdeckung führen sollen.

Eva und Jana haben sich die Serie schon vorab angesehen und sprechen in dieser Episode daher über ein echtes Signal aus dem Weltall, das in den 1970er Jahren empfangen und dessen Ursprung bis heute nicht geklärt wurde, das Wow-Signal.

Das Wow-Signal

Es heißt tatsächlich so, weil der Entdecker des Signals, der Radioastronom Jerry R. Ehman, auf dem Papierausdruck neben den Daten "WOW!" notierte. Das tat er, weil das, was er da in den Daten gefunden hatte, wirklich wow war.

Der erste Blick auf die Aufzeichnung ist allerdings wenig spektakulär: ein Haufen 1er, ein paar 2er und 3er und in der zweiten Spalte eine Zeichenfolge: 6EQUJ5

Um diese kryptische Zeichenfolge zu verstehen, muss man die Radioastronomie verstehen.

Exkurs: Radioastronomie

Radioastronomie konzentriert sich auf die Erfassung und Analyse von Radiowellen aus dem Weltraum. Dieser Zweig der Astronomie verwendet Radioteleskope, die entweder einzeln oder als Teil eines Arrays betrieben werden können, um Daten zu sammeln. Techniken wie die Very Long Baseline Interferometry (VLBI) ermöglichen es, Bilder mit hoher Auflösung zu erhalten, indem Daten von mehreren weit voneinander entfernten Teleskopen kombiniert werden.

Ein herausragendes Ergebnis dieser Methode ist das erste Bild eines Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87, erzeugt durch ein globales, virtuelles Netzwerk an Teleskopen von der Größe der gesamten Erde (acht Radioteleskope haben 2017 auf der ganzen Welt (u.a. auf Grönland, Antarktis, Hawaii, Europa, Süd- und N-Amerika) zur gleichen Zeit die gleiche Gegend am Himmel beobachtet).

Was Radioastronomie so toll macht, ist, dass sie es erlaubt, eine Vielzahl von astronomischen Objekten und Phänomenen zu studieren, die im optischen Spektrum nicht sichtbar sind, und so zu bedeutenden Entdeckungen wie der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung und Pulsaren geführt hat. Ein Vorteil gegenüber optischer Astronomie ist, dass Beobachtungen unabhängig von Tageszeit oder Wetterbedingungen möglich sind, da Radiowellen auch durch Wolken auf der Erde und Staubwolken im Weltraum dringen können.

Was ist das Wow-Signal?

Aber was ist nun das sogenannte "Wow-Signal"? Das starke Radiosignal, das das Radioteleskop 1977 plötzlich erfasste und durch eine ungewöhnliche Folge von Zahlen und Buchstaben (6EQUJ5) gekennzeichnet war, stellt die Intensität des Signals im Vergleich zum Hintergrundrauschen dar.

Wenn kein Signal gemessen wurde, dann wurde gar kein Symbol aufgezeichnet, empfing es ein Signal, wurde es, je nach Stärke mit den Ziffern von 1 bis 9 bezeichnet bzw. bei noch stärkeren Signalen mit den Buchstaben von A bis U, wobei “U” das Maximum darstellte und einem Signal entsprach, das 30-Mal stärker war als das Hintergrundrauschen.

Das Wow-Signal dauerte 72 Sekunden, stieg schnell an auf ein Maximum von U und fiel ebenso schnell ab, was darauf hindeutet, dass es von einem Punkt außerhalb unseres Sonnensystems stammte, da die Erddrehung die Beobachtungsdauer eines solchen Signals begrenzt. Die Frequenz des Signals, 1420 MHz, ist besonders interessant, da sie der natürlichen Radiostrahlung von neutralem Wasserstoff entspricht und von Astronomen zur Beobachtung des Universums genutzt wird.

Dies, sowie die Tatsache, dass das Signal nur einmal empfangen wurde und keine irdische oder natürliche Quelle eindeutig identifiziert werden konnte, wecken Spekulationen über einen möglichen außerirdischen, künstlichen Ursprung. Trotz intensiver Untersuchungen und Diskussionen bleibt die genaue Herkunft des Signals unklar. Erst 2022 wurden interessante Kandidaten für dessen Quelle lokalisiert, unter ihnen ein sonnenähnlicher Stern im Sternbild Schütze.

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CL027 Zeitmaschinenbau in Science und in Fiction

Die Episode über Zeitreisen, Schrödingers Katze und Zeitmaschinen in der Wissenschaft - mit Gast Peter Koller

Science-Fiction Special mit Drehbuchautor Peter Koller

In dieser Episode trifft Eva den Drehbuchautor und Regisseur Peter Koller um mit ihm über Science-Fiction-Filme zu sprechen. Zusammen werfen sie einen besonderen Blick auf Zeitreisen in Filmen.

Wie wird man Drehbuchautor?

Peter hat seine Liebe zum Film und zum Genre bereits als Kind in den Star Wars Filmen entdeckt. Schnell war für ihn klar, dass er zum Film und Geschichten erzählen will.

Doch dies gelang ihm erst über einige Umwege. Nach einem erfolgreich abgebrochenen Wirtschaftsstudium, studierte Peter drei Semester lang Physik und Astronomie an der Universität Wien. Doch der Ruf des Films war größer und er beschloß die Uni wieder zu verlassen und drehte stattdessen seinen ersten Film, den Horrorfilm "Auf bösen Boden".

Mittlerweile hat er sich im deutschsprachigen Raum als Drehbuchautor von Krimis etabliert und zeichnete sich zuletzt für das Drehbuch von "Der Metzger traut sich" auf Servus TV verantwortlich.

Wie schaut ein Regisseur Filme?

Peter outet sich als leicht zufriedenstellenden Zuseher im Kino. Wenn er jedoch gelangweilt und die Geschichte mies ist, schlägt der Regisseur durch, dann werden Schnitt, Kameraführung und Lichtsetzung genauestens unter die Lupe genommen.

Zeitreisen im Film

"Die Zeitmaschine" von 1960 basierend auf den Roman von H.G. Wells ist DER Zeitreisefilm schlechthin und wo auch am weitesten in die Zukunft gereist wird, nämlich bis ins Jahr 802701. Der Film ist ein Beispiel für eine stringente Erzählweise. Während in neueren Zeitreisefilmen Paradoxen entstehen und ein Mindfuck den nächsten jagt, unterscheidet "Die Zeitmaschine" sich v.a. dadurch, dass der Erfinder im Film keine neuen Probleme schafft, die Vergangenheit nicht ändert, sondern nur in die Zukunft reist.

In "Twelve Monkeys" hingegen begegnen wir einem deterministischen Universum, das sich nicht ändern lässt. Im Gegensatz zu "Terminator", wo Sarah Connor ihr Schicksal in die Hand nimmt und einen freien Willen hat.

Die Wissenschaft von Zeitreisen

Zeitreisen hat immer auch schon die Wissenschaft beschäftigt. So stellte etwa Stephen Hawking die "Chronological Protection Hypothesis" auf, wodurch es eine natürliche Schranke geben soll, die Zeitreisen verhindert.

Eine Art von Zeitreisen ist auch ein bekannter Effekt aus der Relativitätstheorie, die Zeitdilatation. In der speziellen Relativitätstheorie taucht die Zeitdilatation aufgrund relativer Bewegung zu etwas auf, während in der Allgemeinen Relativitätstheorie die Zeitdilatation in einem starken Gravitationsfeld auftritt. Dieser Effekt wurde bereits bei Astronauten nachgewiesen und mit Atomuhren gemessen.

Der Film "Planet der Affen" (1968) zeigt den Effekt sehr gut. Während der 11 Monate dauernden Reise im Raumschiff bei sehr hoher Geschwindigkeit, vergehen 700 Jahre auf der Erde.

Die Theorien und Erklärungsmodelle von Zeitreisen in der Physik können dabei nur in eine Richtung gehen, nämlich in die Zukunft. Eine Reise in die Vergangenheit ist demnach nicht möglich. Eine Lösung könnten Wurmlöcher bieten. Allerdings sind diese immer noch theoretische Konstrukte und nicht nachgewiesen.

Jemand, der sich ernsthaft und schon seit Jahrzehnten mit Zeitreisen beschäftigt ist der amerikanische Physiker Ronald Mallett. Er baut bereits an einer Maschine, die die Raumzeit krümmen und so Zeitreisen auch in die Vergangenheit ermöglichen soll.

Hier sind einige Links zu Dokumentationen mit Ron Mallett:

Wie viel Wissenschaft braucht ein Film?

Bei "Guilty Pleasure"-Filmen, wie "Armageddon" mit Bruce Willis drückt Peter beide Augen zu was die Wissenschaft betrifft, und lobt die Filme von James Cameron, die kompakt inszeniert und gut recherchiert sind, so dass ihnen kaum Angriffsfläche geboten wird. Eva hingegen ärgert sich über schlampig gemachte Filme, bei denen Fehler leicht zu korrigieren gewesen wären, wie in "Melancholia".

Aufrufe

Eva ist auf der Suche nach einer Anleitung für ein Zeitmaschine-Modell aus Lego bzw. Klemmbausteinen. Die verzweifelte Suche nach "Moebius" hat sich in der Zwischenzeit gelöst.

Eine (unvollständige) Liste der besprochenen Filme:

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