Podcast "Astronomie am Kepler"
Trailer - Vorstellung des Podcasts "Astronomie am Kepler"
Willkommen zu Astronomie am Kepler, dem Podcast des Mehrschulenkurses Astronomie am Keplergymnasium Graz, bei dem man in unseren Astronomieunterricht hineinhören kann! Dabei erzählen, diskutieren und plaudern wir über Astronomie und Raumfahrt, behandeln manchmal grundsätzliche, manchmal spezielle und manchmal auch aktuelle Themen.
Wir beantworten auch gerne Fragen der Hörerinnen und Hörer, besonders gerne die von Kindern und Jugendlichen (aber auch Erwachsene dürfen gerne was fragen!).
Besonders wichtig ist uns, dass alles gut für jung und alt verständlich ist und trotzdem richtig, ohne falsche Verkürzungen. Wir sind als wisspod-podcast geprüft und anerkannt und werden von der Universität Graz wissenschaftlich betreut. Ad astra und clear skies!
Man findet uns überall, wo man Podcasts hören kann! Mit einem Klick ins Bild kommt man jeweils zu unseren "Raumstationen":
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AK015 (22.7.2024) KTT Insights: Das Weltraumwetter und die Sonne
Willkommen zu unserer ersten Sommerfolge bei Astronomie am Kepler! Sommerferientauglich geht es diesmal (und auch in der kommenden Folge 16) um die Sonne, genauer gesagt: um das Weltraumwetter, das vor allem aus den geladenen Teilchen besteht, die sie uns (respektive der Erde) um die Ohren haut. Außerdem beantworten wir auch zwei Hörerfragen zum Thema Sonne. Und in den Space News gibt’s ganz aktuelle Forschung zu schwarzen Löchern – aus Potsdam und Köln!
Maximilian Häberle, Doktorand am Max-Planck-Institut für Astronomie, hat anhand von über 500 Archivbildern des Weltraumteleskops Hubble die Geschwindigkeiten von 1,4 Millionen Sternen im Kugelsternhaufen Omega Centauri bestimmt – der ja vermutlich eher der Kern einer von der Milchstraße verspeisten Kleingalaxie ist. Er entdeckte dabei sieben Sterne mit hohen Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Bewegungsrichtungen in der zentralen Region. Diese lassen nur eine Erklärung zu: Der Sternhaufen Omega Centauri enthält in seinem Zentrum tatsächlich ein Schwarzes Loch mit mindestens 8200 Sonnenmassen. Das Forschungspaper dazu ist am 10. Juli 2024 in Nature erschienen.
Besonders coole Forschung zu mittelschweren Schwarzen Löchern wurde in The Astrophysical Journal am 18. Juli 2024 veröffentlicht: Ein internationales Team von Forschenden unter Leitung von Florian Peißker von der Uni Köln hat den Sternenhaufen IRS 13 in nur 0,1 Lichtjahren Entfernung zum supermassereichen Schwarzen Loch Sagittarius A Stern im Zentrum unserer Galaxie untersucht.
Den Forschenden war aufgefallen, dass die Sterne, die in IRS 13 enthalten sind, sich unerwartet geordnet bewegen. Das liegt zum einen natürlich am nahegelegenen supermassereichen Schwarzen Loch, zum anderen muss es etwas innerhalb des Sternenhaufens geben, damit dieser seine beobachtete kompakte Form behalten kann.
Multiwellenlängenbeobachtungen mit dem Very Large Telescope sowie dem Radioteleskop ALMA und dem Röntgenteleskop Chandra deuten nun darauf hin, dass der Grund für die kompakte Form von IRS 13 ein Schwarzes Loch mittlerer Masse sein könnte, welches sich im Zentrum des Sternenhaufens befindet.
Manuela Stadlober-Temmer, Leiterin des Fachbereichs Astrophysik am Institut für Physik der Uni Graz, hat am 5. KTT einen tollen Vortrag über Weltraumwetter gehalten. Auf Englisch, weshalb ich im Podcast immer wieder auf Deutsch erläutere und ergänze.
Weltraumwetter? Was ist das? Im Wesentlichen die Teilchenströme, die von der Sonne ausgehen.
Teilchen aus dem Magnetschweif der Erde, die durch die Effekte starker Sonnenwinde in unsere Richtung beschleunigt werden, erzeugen die Polarlichter; schön anzuschauen, aber kann auch unsere Technik auf Satelliten und sogar auf dem Erdboden stören: 2003 sind z. B. Transformatoren in Südafrika durchgebrannt, weil durch solche Effekte erzeuge Magnetfelder Spannungsspitzen in Stromleitungen am Boden erzeugten.
Was sind „Weltraumstürme“ und was verursachen sie? Das wird sehr interdisziplinär untersucht:
Sonnenphysik, Physik des interplanetaren Raums, Atmosphärenphysik, sogar Geologie (induzierte Ströme im Boden!) und Experten für die durch die Folgen von Sonnenstürmen beeinflusste Technik wie Stromnetze und Kraftwerke sind da beteiligt.
Die durch Fusion im Kern der Sonne erzeugte Energie irrt über 100.000 Jahre als Strahlung im Stern umher, bis sie schließlich in die Konvektionszone kommt, in der heiß blubbernden Sonnenhülle als Hitze nach oben getrieben wird und schließlich die Sonne verlassen kann. All das ist mit der Erzeugung starker Magnetfelder verbunden, d.h. wir haben Dynamoeffekte, die z. B. Sonnenflecken erzeugen, die die Quelle für die hochenergetischen Ausbrüche darstellen, die die Sonne verlassen.
Die wichtigsten Effekte fürs Weltraumwetter sind aber die CMEs, bei denen durch magnetische Kurzschlüsse Wolken aus Plasma hinausgeschossen werden, die wiederum Magnetfelder mit sich führen.
Wenn diese Plasmawolken die Erde treffen, verursachen sie viele Effekte: in Richtung Sonne wird das Erdmagnetfeld zusammengestaucht, das sonnenabgewandte Magnetfeld der Erde bekommt einen langen Schweif, und es kommt wieder – so wie auf der Sonne - zu magnetischen Kurzschlüssen, die dann eben z. B. die Polarlichter erzeugen können – und aber eben auch alle anderen Effekte.
Die Daten für die Space Weather Forschung erhalten wir aus Aufnahmen von der Erde aus, Aufnahmen von spezialisierten Weltraumteleskopen (wie etwa das SDO, Parker Solar Probe, Solar Orbiter usw.), Messungen des Sonnenwinds durch Raumsonden an verschiedensten Stellen des Planetensystems (Merkur, Venus, L1, Erde, Mars), von Bepicolombo auf der Merkurbahn bis zu MAVEN im Marsorbit.
Mehr zur Sonne gibt es in der nächsten Folge. Und am Schluss beantworten wir noch Fragen! Mahadi erklärt für Lara, wie die Sonne entstanden ist, und Levi schildert für Kian, warum der Prozess im Kern der Sonne für uns gar keine so gute Energiequelle wäre.
AK014 (8.7.2024) B.O.A.T – Neuigkeiten zum hellsten Gammablitz aller Zeiten
In AK014 starten wir in den Space News mit der chinesischen Chang'e 6 Mission, die erfolgreich zwei Kilogramm Material von der Rückseite des Mondes auf die Erde gebracht hat.
In der Hauptgeschichte gibts was über neue Forschung zum hellsten Gammablitz (GRB) aller Zeiten, BOAT. Mahadi, Magdalena, Lukas, David und Elisa haben sich mit dem Thema der Gammablitze und ihrer Entdeckung beschäftigt und plaudern mit Norbert darüber.
In WaF antwortet Flora auf Vincents Frage zu extrem dichten Objekten im Universum - und wie das mit den Anziehungskräften ist.
- Space News: Landung von Chang'e 6 am Mond und Probenrückholung von Mondgestein zur Erde
- BOAT, the brightest of all time: der hellste je gemessene Gammastrahlenausbruch und seine Energie
- Die schwierige Messung von BOAT
- Einiges an Instrumenten, die Gammastrahlen messen können: Swift, Glast, Wind, Magic, Lhaaso, Nicer, Maxi (wie wir nachträglich herausfinden konnten, ein Instrument der japanischen Weltraumbehörde JAXA auf der ISS), Integral
- Nach welchem extrem coolen Prinzip Cherenkov-Teleskope funktionieren
- Die Entdeckung der Gammablitze: Die überraschende Entdeckung der VELA-Überwachungssatelliten in den 1960ern
- Wie Gammablitze entstehen (ein spannender Detailaspekt dabei ist die dabei stattfindende Inverse Comptonstreuung)
Wir möchten uns hier ganz speziell bei Franzi Konitzer und Karl Urban von AstroGeo bedanken, die uns mit ihrer Folge 82 auf das Thema aufmerksam gemacht und uns damit viele Inputs für unsere heutige Folge geliefert haben. Hört euch die an, die ist super! Dort findet ihr auch viele weitere Informationen und Links zum BOAT. Und ohne diese Folge wären wir nie auf die folgende Forschungsarbeit aufmerksam geworden:
- Neue Forschung von Peter Blanchard (am Institut CIERA an der Northwestern University in Illinois, USA) zu BOAT, am 12.4.2024 veröffentlicht in Nature Astronomy (hier der Preprint in arXiv): schnell rotierende, aber ansonsten durchschnittliche Kernkollaps-Supernova (SN Typ II) als Quelle des GRB
- WaF – Wir antworten auf Fragen: Flora beantwortet Vincents Frage zu extrem dichten Objekten im Universum
- Wir sind jetzt auch auf Youtube zu hören!
AK013 (24.6.2024) Das Space Race zu Mond und Mars
Hier kommt – nach dem ersten Dutzend Folgen - unsere erste Folge mit einem neuen Aufbau: mit Space News, einem Teamthema und einer Fragenrubrik!
In den Space News geht es um die Polarlichter, die Anfang Mai bis weit in den Süden zu sehen waren und wohl auch im Verlauf der nächsten zwei Jahre dann und wann bei uns sichtbar werden könnten. Darum besprechen wir hier, was wir gesehen haben und wie das Licht der Aurora eigentlich entsteht (und räumen dabei gleich mit der häufigen Falschdarstellung auf, die Teilchen des Sonnenwinds würden dabei in die Erdatmosphäre eindringen!).
Außerdem erzählen wir – hoffentlich noch rechtzeitig – über die zu erwartende Novaexplosion des Sterns T Coronae Borealis (und klären dabei gleich auch seinen eigenartigen Namen, und außerdem, was es mit diesen eigenartigen „Magnituden“ für die Sternhelligkeit auf sich hat).
Unsere Hauptgeschichte wurde diesmal von einer Schülergruppe vorbereitet! David, Felix und Florian haben sich mit dem Space Race zum Mond vor über 50 Jahren und mit dem aktuellen neuen Rennen zu Mond und Mars beschäftigt und erzählen uns darüber.
- Space News: In der Nacht vom 8. Mai zum 9. Mai gab es Polarlichter. Entstehung der Polarlichter:
- a) Ablenkung der Teilchen der Sonne vom Erdmagnetfeld
- b) Verformung des Erdmagnetfelds bis zum Gummiringerl – Effekt
- c) Elektrische Ströme entstehen
- d) Ionosphäre schleudert Ionen (geladene Teilchen) in die tiefere Atmosphäre
- e) Sauerstoff (oben rot, unten grün) bzw. Stickstoff (violett) wird zum Leuchten angeregt
- Space News: T Coronae Borealis wird heuer zur Nova! Novae ereignen sich
- a) NUR in Doppelsternsystemen
- b) Ein Roter Riese verliert dabei Materie an einen Weißen Zwergstern
- c) Diese Materie explodiert, wenn eine bestimmte Menge erreicht ist, an der Oberfläche des weißen Zwergs -> Nova
- Hauptthema: Space Race - Das Wettrennen im All zwischen USA und UdSSR von 1940 bis 1969, als Neil Armstrong und Buzz Aldrin auf dem Mond landeten
- Sputnik als erster Satellit (UdSSR)
- Juri Gagarin: Erster Mensch im All (UdSSR)
- Erster Mensch auf dem Mond: Neil Armstrong (USA)
- Das Zitat „Es ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer Sprung für die Menschheit“
- Space Race der neuen Generation: Mond und Mars
Teilnehmer: China, Indien, USA, Japan, Vereinigte Arbische Emirate (VAE) und Israel
- Zuhörerfrage: Steht der Mittelpunkt der Sonne still oder bewegt er sich?
- Vorschau auf die nächste Folge: Wir sprechen über die hellste Explosion, die je gemessen wurde!
AK012 (10.6.2024) Die Spektren der Sterne (Teil 2)
Willkommen zum zweiten Teil des Vortrags unserer Maturantin Gerit Jeza zu Sternspektren! Nach einer kurzen Abgrenzung, ab wann denn ein Stern denn als solcher gilt, sehen wir uns an, was alles die Dicke und Stärke der Absorptionslinien in einem Sternspektrum beeinflusst und wie man daraus die Leuchtkraftklasse erkennen könnte. Gerit erklärt mir in dieser Folge außerdem endlich den kuriosen Umstand, warum das Hertzsprung-Russel-Diagramm eine verkehrte x-Achse hat, und geht detailliert darauf ein, wie sie das Sonnenspektrum aufgenommen und ausgewertet hat – praktische Astrophysik at its best!
Die Inhalte im Detail:
- Braune Zwerge und Deuteriumbrennen
- Linienverbreiterung und Leuchtkraftklasse
- Das verkehrte HR-Diagramm. Den Entwicklungsweg eines Sterns in diesem Diagramm kann man übrigens mit „Star in a Box“ (Tipp: unbedingt auf der linken Seite auf „Fortgeschritten / Advanced“ stellen, sonst wird die Entwicklung fehlerhaft verkürzt angezeigt!) oder noch genauer mit MESA
- Aufnahme des Sonnenspektrums in der Praxis mit dem Alpy 600 Spektroskop
- Funktionsweise eines Spektroskops
- Die Kalibrierung von Spektralaufnahmen
- Woher kommt der Sauerstoff im Spektrum
- Die Stärke der Spektrallinien
- Der durchsichtige Stickstoff
- Die Entdeckung des Heliums
Die VWA von Gerit findest du hier: „Sterntypbestimmung von Hauptreihensternen anhand des Farbspektrums. Graz, Februar 2024.“
AK011 (27.5.2024) Die Spektren der Sterne (Teil 1)
Unsere Maturantin Gerit Jeza hat sich in ihrer vorwissenschaftlichen Arbeit mit der Sterntypbestimmung von Hauptreihensternen anhand ihres Farbspektrums beschäftigt. Das Spektrum eines Sterns ist so unverwechselbar wie der Fingerabdruck eines Menschen – und doch gibt es Gemeinsamkeiten, mit denen wir verstehen können, was sich auf und in einem Stern abspielt.
Zuerst wird umfassend erklärt, was Spektren sind, wie die Spektren verschiedener Sterntypen entstehen und worin sie sich unterscheiden. Was die Spektralklasse betrifft, so hängt diese von der Oberflächentemperatur des Sterns ab, wie erst Annie Jump Cannon festgestellt hat. Jede Spektralklasse hat unterschiedlich breite und gut erkennbare Spektrallinien desselben Elementes oder weist für die Spektralklasse typische eigene Elemente im Spektrum auf. Dementsprechend kann anhand der chemischen Signatur im Spektrum des Sterns die Spektralklasse bestimmt werden und in Kombination mit der Leuchtkraftklasse sogar der Typ des Sterns. Besonders wichtig sind hier die Wasserstoff-Linien, da Wasserstoff als Erstes und auch am längsten von Sternen fusioniert wird.
- Die Größenklassen der Sterne und das Magnitudensystem
- Die Entwicklung der Spektroskopie durch Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen
- Die Einheit Parsec und die absolute Helligkeit der Sterne
- Die Entstehung der Spektrallinien
- Annie Jump Cannon und die Klassifikation der Sterne
- Die lustigen Merksprüche für die Spektralklassen
- Das Herzstück: das Hertzsprung-Russel-Diagramm
- Die Fraunhoferlinien im Sternspektrum und wie sie entstehen
- Cecilia Payne-Gaposchkin und die Zusammensetzung der Sonne (ich hatte recht 😉 )
- Die für die Spektralklassen typischen Linien in den Spektren der Sterne
- Woher die „Metalllinien“ in den Sternspektren kommen
AK010 (13.5.2024) Das Kepler Teleskoptreffen KTT
Von 2.-5. Mai 2024 fand das 5. Kepler Teleskoptreffen statt - eine Veranstaltung des BRG Kepler und des steirischen Astronomenvereins StAV mit dem Ziel, (Amateur)Astronom:innen und Jugendliche zusammenzubringen und die Faszination des Nachthimmels und seiner Wunder gemeinsam zu erleben. In dieser Folge bekommt ihr einen kleinen Einblick ins Star-Party-Geschehen und könnt Interviews mit einigen unserer Vortragenden hören: Martin Volwerk (IWF Graz) erzählte uns etwas über Merkur und die Bepicolombomission, Hubert Krapfl (StAV) zur Astrofotografie und Bettina Anderl (ESERO Austria) über ihre Workshops "Hack an Exoplanet" und "Erdbeobachtung mit Satellitendaten", Christopher Rogi (Paten der Nacht) über das Thema Lichtverschmutzung, und das astronomische Podcasterdreigespann Galatea, Neso und Psamathe von "Das Universum in einer Keksdose" schilderten ihre Eindrücke vom Treffen. Zum Schluss kam mit Felix noch der jüngste Teilnehmer des KTT vors Mikrofon!
Weitere Einblicke zum und vor allem auch Bilder und Berichte vom Treffen findet ihr auf unser Homepage zum KTT. Ausserdem gibt es von steiermark.tv auch einen TV-Beitrag, der hier angesehen werden kann (oder auch hier auf youtube).
AK009 (29.4.2024) Zwillinge, Krebs und Löwe – und was sich so alles in ihnen versteckt
Heute geht’s um Sternbilder, genauer: um die Winter/Frühlingssternbilder Zwillinge, Krebs und Löwe. Wir klären zuerst, was Frühlingssternbilder sind, orientieren uns am Himmel und nehmen uns dann einige Highlights vor, die in diesen Sternbildern versteckt sind: den Sechsfachstern Kastor, die „Krippe“ M44 im Krebs, den offenen Sternhaufen M35 und sein weit entfernter Kompagnon NGC 2158, und wir sprechen überhaupt über das Phänomen offene Sternhaufen. Zum Schluss geht’s noch weiter zum Löwen und da speziell zu einem spannenden Dreigespann an Galaxien, dem Leo Triplett.
Die Inhalte im Detail:
- In welcher Richtung wir überhaupt Sterne sehen können und was Frühlingssternbilder sind
- Die Orientierung am Aprilhimmel mit Blickrichtung Westen: vom Orion zu den Zwillingen
- Castor als 6fach-System, spektroskopische Doppelsterne und wie man sie erkennt
- Das großartige frei verfügbare Planetariumsprogramm Stellarium
- Die Plejaden (M45) und der „Bienenstock“ Präesepe (Krippe) im Krebs (M44)
- Die Entstehung von offenen Sternhaufen und OH als Sternen-Kindergärten
- M35, NGC2158 und der Blick in die Vergangenheit
- Das Alter von OH und die Farben der Sterne
- Der NGC Sternkatalog und Wilhelm und Caroline Herschel
- Die Vielgestaltigkeit der offenen Sternhaufen
- OH und die Spiralarme der Milchstraße
- Das Sternbild Löwe und das Leo-Galaxientriplett M65, M66 und NGC 3628 als wechselwirkende Galaxiengruppe
Alle folgenden Aufnahmen wurden entweder von Teilnehmer:innen des MSK Astronomie oder auf der Schulsternwarte des BRG Kepler gemacht:
Die offenen Sternhaufen M35 und NGC 2158 im Sternbild Zwillinge. Foto: MSK Astronomie
Das Sternbild Krebs besteht aus schwachen Sternen und ist daher nur unter dunklem Himmel außerhalb der Städte sichtbar.
Für die Besprechung dieses sehr schönen offenen Sternhaufens im Krebs blieb im Podcast leider nicht ausreichend Zeit. Er ist bereits in Ferngläsern gut sichtbar, besteht aus etwa 100 Sternen und befindet sich in 2600 Lichtjahren Entfernung. Er ist mit einem Alter von ca. 4 Milliarden Jahren einer der ältesten OH, die wir kennen, und existiert noch als Haufen, weil er aus der Ebene der Spiralarme herausgewandert ist und sich etwas "oberhalb" der Milchstraßenscheibe befindet.
Die zwei größeren Galaxien des Leo-Tripletts, wie sie von unserer Schulsternwarte aus zu sehen sind.
Und hier Nr. 3, die "Hamburgergalaxie". Unser Bild hat leider einige Bildfehler und die Aufnahmebedingungen waren bescheiden, trotzdem lässt sich das dicke waagrechte Staubband durch die Galaxie recht gut erkennen.
AK008 (15.4.2024) Auch Sterne haben Geschwister!
In den Teil 2 unserer Doppelfolge zur Sternentstehung starten wir mit dem, was einen Stern zu einem Stern macht: der Kernfusion und welche Bedingungen dafür nötig sind.
Sterne entstehen nie alleine, sondern werden immer in Gruppen in Riesenmolekülwolken gebildet. Wir sehen uns ein bisschen an, wie man das an den Globulen in diesen Wolken sehen kann, besprechen die Rolle der kurzlebigen massereichen Sterne in solchen Sternentstehungsgebieten und wenden uns dann der Frage zu, ob den unsere Sonne nicht auch Teil eines Sternhaufens ist.
Der Rosettennebel NGC2237 mit einigen Globulen und dem darin bereits entstandenen offenen Sternhaufen NGC2244
Nachdem wir auch geklärt haben, dass die Sonne wie ein Delfin durch die Spiralarme der Milchstraße hüpft, fragen wir uns, wie wir die in die Weiten der Galaxis gewanderten Geschwister der Sonne denn finden und wiedererkennen könnten.
Was ist denn mit dem Ende der Sterne, fragt Iris – und so gibt’s einen Kurzabriss zu Lebensverlauf und Lebensende von verschieden schweren Sternen (denn die Sternmasse macht hier den entscheidenden Unterschied). Sterne werden in einer fernen Zukunft des Universums gar nicht mehr entstehen, mutmaßt David. So ist es, und in elliptischen Galaxien ist das bereits heute so – warum, sehen uns wir etwas genauer an, und auch, dass die Milchstraße einmal durch den Zusammenstoß mit der Andromedagalaxie eine elliptische Galaxie werden wird.
AK007 (1.4.2024): Wie Sterne geboren werden
Heute geht’s um die Geburt von Sternen, und weil das ein ziemlich umfangreiches Thema ist, wenn man es genauer betrachtet, gibt’s dazu eine Doppelfolge. Wir sehen uns in Teil 1 an, wie aus einer Gas- und Staubwolke ein Stern entstehen kann – und was dabei alles so eine Rolle spielt.
- Sternentstehung einfach erklärt
- Alles beginnt mit Dreck: der Raum zwischen Sternen ist nicht leer - das interstellare Medium (ISM)
- Ein Zuckerwürfel Luft: in 1cm³ gibts 25 Trillionen Teilchen
- Ist eine Gaswolke im Weltraum wie der Orionnebel hell leuchtend oder wäre er für uns dunkles leeres Vakuum, wenn wir mitten drin wären? Die Perspektive bestimmt, was man sieht!
- Die Erde leuchtet - im infraroten Licht (darüber haben wir auch schon einmal in AK001 gesprochen!)
- Ungeborene Sterne habens gern kalt – wie die Bewegungen der Moleküle Wärmeenergie abgeben und warum Staub notwendig ist zur besseren Kühlung
- Die Fragmentierung und die Globulen im Pferdekopfnebel
- Warum sich der Stern so schwer tut, zu entstehen: Kaltes Gas zieht sich zusammen, aber wird dabei warm und dehnt sich aus, was alles wieder ausbremst. Aber es wird wieder kalt durch die Infrarotstrahlung der Staubteilchen, und früher oder später (bei großen Sternen früher, bei kleineren später) siegt die Schwerkraft und es wird der Stern entstehen.
- Sternentstehung hat die Hosen an! Das Jeans–Kriterium sagt uns, wie viel kg und welche Temperatur die Wolke haben muss, damit aus ihr Sterne werden können. Aber bei diesem vereinfachten Gesetz werden Magnetfelder, Drehungen und die dabei entstehenden Kräfte noch nicht berücksichtigt – es ist halt alles immer komplizierter, als man es gerne hätte.
- Die Ursprüngliche Massefunktion (Initial Mass Function, IMF) und ihre Bedeutung für die Entwicklung einer ganzen Galaxie
- Wir haben jetzt einen Protostern! Das ist ein Stern vor der Kernfusion, der ziemlich hell ist, aber vor allem rotes Licht abgibt
Bilder: Der Orionnebel M42 (Foto: Mattis Harreiter, MSK Astronomie)
Ein Teil der Molekülwolke im Gürtel des Orion mit Flammennebel und Pferdekopfnebel (Foto: Mattis Harreiter, MSK Astronomie)
AK006 (18.3.2024): Alternative Raketenantriebe und die Reise durch das Sonnensystem
Wieder ist Moritz Mulle bei uns zu Gast, und wir springen gleich hinein in die Welt alternativer Antriebe, die ohne Booster oder Mehrstufensysteme auskommen könnte – und warum das gar nicht so gut wäre. Wir schauen uns an, wie schnell man sein muss, um die Erde zu umkreisen oder sie zu verlassen, diskutieren die Fahrpläne für interplanetare Missionen, klären, wo im Sonnensystem oben und wo unten ist und werfen noch einen Blick auf die ersten Starship-Teststarts. Außerdem erzählt Moritz von seinem Besuch in der ESA-Zentrale in Paris und seinem Treffen mit Josef Aschbacher.
Die einzelnen Themen der Folge:
- Atomantriebe für die Raumfahrt und warum es gut ist, dass wir sie noch nie verwendet haben
- Ionentriebwerke, was sie gut können und was nicht so gut
- Die ISS und wie sie auf ihrer Bahn gehalten wird (und warum das überhaupt nötig ist)
- Die kosmischen Geschwindigkeiten: Orbitalgeschwindigkeit und Fluchtgeschwindigkeit
- Wie der Flug einer interplanetaren Sonde so aussieht und wie man ihn planen muss
- Wo ist oben und unten im Sonnensystem?
- Die ersten beiden Starship-Starts von SpaceX (mittlerweile hat ja schon der Dritte stattgefunden, der wieder einen weiteren Entwicklungsschritt bedeutet hat, aber noch nicht völlig erfolgreich war)
- Wie Moritz zur ESA-Zentrale in Paris und zu einem privaten Gesprächstermin mit ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher gekommen ist
AK005 (4.3.2024): Raketentechnik in der Raumfahrt
Wie funktioniert eigentlich ein Raketentriebwerk? Was ist ein full flow staged combustion cycle? Und mit welchen Treibstoffen fliegt uns eine Raumrakete nicht nach oben, sondern um die Ohren? Ein bunter Flug rund um das Starten und Landen vom und ins All, zu dem uns Moritz Mulle, Absolvent des Keplergymnasiums Graz und leidenschaftlicher Feuerwehrmann und Raketentechnikliebhaber, in dieser Episode einlädt.
Die Themen im Einzelnen:
- Wie eine Rakete grundlegend funktioniert
- Das Raptor-Triebwerk von SpaceX
- Klärung einiger Grundbegriffe: Oxidator, Verbrennung vs. Explosion, Verbrennungsvorgang und Schuberzeugung, Arten von Oxidatoren, Effizienz chemischer Brennstoffe
- Moritz' praktische Versuche bei seiner VWA
- Booster! Warum haben verschiedene Raumfahrtnationen hier verschiedene Technologien - und warum man die Dinger überhaupt braucht
- Vertikales Landen
- Landen am Mars und die Sky-Crane-Technologie
Link zur Arbeit von Moritz:
AK004 (19.2.2024): Sind Schwarze Löcher heiß oder kalt?
In dieser Folge geht es um ein Thema, das wohl eines der beliebtesten bei astronomieinteressierten Kindern und Jugendlichen ist – um Schwarze Löcher. Die Frage, die mir David hier stellt, ist aber ganz schön komplex. So starten wir bei der heißen Umgebung eines Black Holes und den Materiejets, die vom Schwarzen Loch wegströmen, und kommen dann zur Frage, was Temperatur eigentlich überhaupt ist und ob es im Inneren des Ereignishorizonts eines Schwarzen Loches so etwas geben kann.
Und wir reden darüber, was außer keiner Temperatur ein Schwarzes Loch sonst so alles nicht hat, wie groß und dicht die Dinger werden, wie das mit der Hawkingstrahlung (nicht) ist und ob man aus einem schwarzen Loch irgendwas wieder rausbekommen kann (Spoiler: in einem Speziallfall geht das sogar!).
Nach einem Abstecher in die Gefilde der kosmischen Energieerhaltung, der dunklen Energie (die mit schwarzen Löchern gar nichts zu tun hat) und der dunklen Materie (die auch nicht aus schwarzen Löchern bestehen kann, wie wir feststellen) diskutieren wir noch die Existenz von Wurmlöchern, ob sich Schwarze Löcher quantenverschränken lassen und wie man sie eventuell kaputt bekommt. Zum Schluss werfen wir noch einen Kursteilnehmer in ein schwarzes Loch (keine Sorge, nur im Gedankenexperiment) und schauen uns mal an, was dabei so passiert.
Die einzelnen Themen der Folge:
- Die heiße Umgebung eines Schwarzen Lochs
- Was ist Temperatur? Strahlungstemperatur und 2,7K-Strahlung
- Der Ereignishorizont und was sich dahinter verbirgt
- Ruhende und rotierende Schwarze Löcher (Schwarzschild- und Kerr-Lösung)
- Schwarze Löcher sind simpel! Das No-Hair-Theorem
- Die Hawkingstrahlung und wie sie nicht entsteht
- Kollidierende Schwarze Löcher und das Gravitationswellenobservatorium LIGO
- Kosmologie: Impuls- und Energieerhaltung im Raum, Vakuumenergie und dunkle Energie*, Anteil der Schwarzen Löcher an der Gesamtmasse des Universums, Euklid
- Weiße Löcher/Wurmlöcher, Quantenverschränkung von Black Holes, mögliche Zerstörung eines Schwarzen Lochs durch Drehimpuls- oder Ladungsüberfütterung
- Die Ergosphäre und nackte Singularitäten, Gravityassists an Black Holes
- Ins Schwarze Loch geworfen: Rafaels Spaghettifizierung und warum wir ihn nie hineinfallen sehen würden
Wir freuen uns sehr über eine gute Bewertung und (wo möglich) über einen freundlichen Kommentar! Am meisten freuen wir uns natürlich darüber, dass ihr uns zuhört.
Hört euch zum Thema Hawkingstrahlung Florian Freistetters Sternengeschichte Folge 238 an, die das wirklich so gut erklärt, wie es mit Worten nur irgend möglich ist.
*ERRATUM: die Vakuumenergie ist als dunkle Energie nicht nur um 20, sondern sogar um 122 Größenordnungen (also um 10122) zu groß, vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Dunkle_Energie
Weiterführende Informationen zur dieser Episode:
Der Radius des Ereignishorizonts eines schwarzen Loches verändert sich linear mit der Masse, und zwar mit der Formel R = 2GM/c², oder anders gesagt: Bei der Sonne würde der Schwarzschildradius 3 km betragen (allerdings kann die Sonne kein Schwarzes Loch werden, dazu hat sie zu wenig Masse), ein Sternrest von 4 Sonnenmassen (was ziemlich sicher für ein schwarzes Loch reicht) 12 km Radius, das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie mit etwa 4 Millionen Sonnenmassen hat demnach 12 Millionen km Radius (und ist damit knapp 10x so groß wie unsere Sonne) und das 6,5 Milliarden Sonnenmassen schwere schwarze Loch der Galaxie M87 hat knapp 20 Milliarden km Radius – und damit innerhalb des Ereignishorizonts eine rechnerische Dichte von nur 0,42 kg/dm³, also nicht einmal halb so viel wie Wasser.
Analog zu anderen Strahlenden Körpern kann man übrigens Schwarzen Löchern auch eine Temperatur zuordnen, die dem eines Körpers entspricht, der eben so viel Strahlung abgibt, wie man bei schwarzen Löchern für die Hawkingstrahlung errechnet, näheres ist hier nachzulesen. Ein typisches Schwarzes Loch hätte dabei allerdings nur ein zehnmillionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt, und die großen supermassiven Schwarzen Löcher noch um Größenordnungen weniger.
AK003 (5.2.2024): Was brauchen Aliens? Die Grundlagen für die Lebensentstehung
Aliens sind echt interessant, findet Alisah-Martha, und möchte heute darüber reden. Wir besprechen dabei vor allem die Bedingungen, die nötig sind, damit auf einem Planeten überhaupt Leben entstehen kann, und beleuchten die Rolle des Sterns, den Ursprung des Wassers der Erde und die Rolle des Mondes.
Die Themen der Folge:
- Warum sind Aliens so interessant?
- Die Rolle des Sterns und Ford Prefects Problem
- Böse Rote Zwerge und Planetenatmosphären
- Der vermutliche Ursprung unseres Wassers auf der Erde
- Die Ergebnisse der Rosetta-Mission zum Kometen P67 Tschurjumow-Gerassimenko
- Der Ursprung des Mondes und die Folgen für die Erde
- Die Bedeutung des Mondes und des Jupiter für den Schutz der Erde
- Der Mond haut ab!
Für diese Folge wurden auch Inhalte aus dem Interview mit der Schweizer Astrophysikerin Kathrin Altwegg im Podcast Raumzeit 069 „Kosmische Chemie“ verwendet. Hört euch diese Folge an, die ist sehr empfehlenswert, wie überhaupt der ganze Podcast Raumzeit von Tim Pritlove.
AK002 (22.1.2024): Die Voyager, die Sonne und unser Planetensystem
Alles startet wieder bei der Heliosphäre und der Frage, wie sich das Magnetfeld der Sonne in den Weltraum ausbreitet. Was ist mit Voyager 1 los, fragt ein Schüler, und so sprechen wir über ihre Energieversorgung, ihren Weg durch das Planetensystem und die Kommunikation mit dieser fast 50 Jahre alten Raumsonde. Außerdem finden wir an der Wand des Klassenraumes eine Darstellung unseres Planetensystems und sehen uns das genauer an.
Die einzelnen Themen der Folge:
1) Die Heliosphäre, die Teilchenstrahlung der Sonne und ihr Magnetfeld, das interstellare Plasma
2) Wir stellen vor: Die Voyager 1 und ihre Bahn, das Startdatum, ihre Energieversorgung, ihre Uralt-Technik, die Messung des interstellaren Plasmas, ihre Reise und erwartete restliche Lebensdauer. Die Oort’sche Wolke und Kometenkerne finden in dem Zusammenhang auch Erwähnung.
3) Die Darstellung unseres Planetensystems an der Klassenwand: Größe und Entfernung, die Farben der Sonne und der Planeten (nichts hat offenbar die Farbe, von der man denkt, dass sie sie haben), und das Was-ist-Was Planetenkartenspiel, das unerwartet viele Informationen enthält.
4) Definition eines Mondes sowie die Probleme mit Definitionen in der Astronomie
5) Pluto und Charon als Doppelsystem
Das Was-ist-Was Planetenkartenspiel
AK001 (8.1.2024): Das SDO und die Sonne
In der ersten Folge unseres Podcasts sprechen wir über das Solar Dynamics Observatory und die Art und Weise, wie die Sonne auf den Aufnahmen dieses Weltraumteleskops aussieht, wie diese Bilder entstehen und welche Prozesse das Licht erzeugen, das darauf abgebildet wird. Außerdem besprechen wir einiges zum Thema Strahlung.
Die einzelnen Themen der Folge:
1) Das auf X (Twitter) gepostete SDO-Bild mit riesigen Flecken auf der Sonne im Vergleich zu Bildern des Sonnenobservatoriums Kanzelhöhe der Uni Graz
2) Die Entstehung der Ultraviolett- (UV)- und entfernten Ultraviolett- (EUV) Strahlung der Sonne
3) Die Entstehung von Protuberanzen (vereinfacht)
4) Die Heliosphäre: wie weit reicht der Einfluss des Sonnenwinds?
5) Die Erde leuchtet!
6) Der Zusammenhang zwischen Temperatur und Lichtwellenlänge, das Wien’sche Verschiebungsgesetz
7) Die Wirkung von EUV-Strahlung auf (Exo)Planetenatmosphären
ERRATUM:
Ein Fehler ist mir bei der Beschreibung der Bilder des SDO passiert: die Wellenlängenangaben bei den Bildern sind nicht in Nanometern, sondern in Angström - das ist eine Größenordnung kleiner, also betragen die (E)UV-Wellenlängen nur ein Zehntel von dem, was ich im Podcast behauptet hatte
Das besprochene SDO-Sonnenbild bei 193 A = 19,3 nm Lichtwellenlänge