Menü
Foren
Neue Beiträge
Foren durchsuchen
Aktuelles
Neue Beiträge
Neue Medien
Kommentare Medien
Letzte Aktivität
Galerie
Neue Medien
Neue Kommentare
Medien suchen
Mitglieder
Zurzeit aktive Besucher
Anmelden
Registrieren
Aktuelles
Suche
Suche
Nur Titel durchsuchen
Von:
Neue Beiträge
Foren durchsuchen
Menü
Anmelden
Registrieren
Install the app
Installieren
Foren
Erwachsenen-Themen
Wissenschaft + Geschichte
Universum
JavaScript ist deaktiviert. Für eine bessere Darstellung aktiviere bitte JavaScript in deinem Browser, bevor du fortfährst.
Du verwendest einen veralteten Browser. Es ist möglich, dass diese oder andere Websites nicht korrekt angezeigt werden.
Du solltest ein Upgrade durchführen oder einen
alternativen Browser
verwenden.
Auf Thema antworten
Nachricht
<blockquote data-quote="H2SO4" data-source="post: 91647" data-attributes="member: 2506"><p>Eisenmeteorite sind vermutlich aus einer Schmelze entstanden, in der eine Fraktionierung stattfand. Die schweren Metalle Eisen und Nickel sammelten sich dabei im Innern, während Silikate außen als Mantel erkalteten.</p><p></p><p>Zwischen Eisenmeteoriten und Achondriten ordnen sich die Steineisenmeteorite ein.</p><p></p><p>Steineisenmeteorit Dar al Gani 962Sie entstanden auch aus einer Schmelze, in der jedoch keine Fraktionierung leichte und schwere Bestandteile trennte. Neben rund 50 % Eisen und Nickel besteht der Rest aus Silikaten, die in das Nickeleisen eingebettet sind. Nebenstehend der Steineisenmeteorit Dar al Gani 962 aus der Sahara. Gut zu erkennen, wie die mineralischen Bestandteile in das Nickeleisen eingebettet sind. Unterteilt wird diese Meteoritengruppe in zwei Untergruppen, die Palasite und die Mesosiderite. Während die ersteren gröbere Olivinkristalle aufweisen, liegen die Silikate in den Mesosideriten feinkörniger vor.</p><p></p><p>Das Alter der Meteoriten</p><p></p><p>Durch die Meteorite wollen wir ja etwas über die Frühzeit des Sonnensystems erfahren, dazu ist zunächst wichtig zu wissen wie alt sie sind. Wie kann man so etwas messen? Die Chemiker wenden hierzu einen einfachen Trick an: sie benutzen radioaktive Isotope, die in den Meteoriten enthalten sind. Ein Isotop eines Elementes weist die gleiche Anzahl an Protonen im Atomkern auf wie das Element, hat aber eine unterschiedliche Zahl von Neutronen. Manche Isotope sind nicht stabil, sondern unterliegen dem radioaktiven Zerfall. Die Zeit, nach der die Hälfte der radioaktiven Atomkerne (Radionuklide) zerfallen ist, nennt man Halbwertszeit. Halbwertszeiten können von Sekundenbruchteilen bis hin zu Jahrmilliarden liegen, so haben z.B.</p><p></p><p> * 235U (Uranisotop) - 4 510 000 000 Jahre</p><p> * 137Cs (Cäsiumisotop) - 30 000 Jahre</p><p> * 214Ra (Radonisotop) - 2,6 Sekunden</p><p></p><p>Der Trick besteht nun darin, den Anteil an Zerfallsprodukten zu bestimmen, denn diese sind stabil. Aus dem Verhältnis von Zerfallsprodukt zu Isotop kann man dann recht genau das Alter bestimmen. Die älteste in Meteoriten gefundene Materie (Einschlüsse in kohligen Chondriten) weist nach dieser Methode ein Alter von 4,559 ± 0,004 Milliarden Jahre auf. Dieses Alter von rund 4,6 Milliarden Jahren wird dann auch als das Alter des Sonnensystems bezeichnet, denn es war der Zeitpunkt, an dem die Meteorite bzw. ihre Mutterkörper erstarrten.</p><p></p><p>Das ist aber noch nicht alles, was wir aus den Meteoriten lesen können. So ist man erstaunlicherweise durchaus imstande, aus dem Nickelgehalt der Eisenmeteorite auf die Größe des Mutterkörpers zu schließen. Denn im noch glutflüssigen Material konnte ja eine Fragmentierung stattfinden, bei der schweres Material durch gravitativen Einfluss nach innen drang. Der Nickelanteil hängt damit direkt vom Temperaturabfall ab, der während der Kristallisation des Mutterkörpers herrschte. So konnte ermittelt werden, dass die verschiedenen Körper sich um 0,5 bis 500 [K] pro 1 Million Jahre abkühlten, und das entspricht Größen von etwa 10 [Km] bis knapp 1000 [Km] Durchmesser. Eisenmeteorite stammen damit aus den Kernbereichen fraktionierter, zertrümmerter Körper.</p><p></p><p>Dagegen stammen die Steineisenmeteorite aus Zonen des Mutterkörpers, in denen die Trennung der Fraktionen noch nicht vollständig abgelaufen war. Achondrite sind aus den unteren Schichten des Mantels abgesprengt worden und Chondrite aus etwa 300 [°C] bis 800 [°C] warmen Zonen, in denen eine leichte Rekristallisation möglich war. Die kohligen Chondrite können dagegen höchstens aus den äußeren Schichten größerer Körper stammen, da hier keine Rekristallisation nachzuweisen ist, eher noch entsprangen sie kleinen Körpern, bei denen eine Fragmentierung nicht möglich war. In einigen von ihnen fand man so genannte Fremdlinge, Einschlüsse, die eine von der übrigen Meteoritenzusammensetzung abweichende Isotopenhäufigkeit haben. Diese Einschlüsse sind, so ist man sich sicher, aus dem interstellaren Raum gekommen und wurden dann Bestandteil des solaren Urnebels. Entstanden sind sie wohl in den Atmosphären früherer Sterngenerationen. So haben wir mit den kohligen Chondriten ein Material in den Händen, das selbst noch vor der Geburt des Sonnensystems entstanden ist.</p><p></p><p>Aus der Analyse der Substanzen des radioaktiven Zerfallsprozesses kann man also die Zeit bestimmen, die seit Entstehung des Meteoriten vergangen ist. Nachdem das Bruchstück aus dem Mutterkörper herausgeschlagen wurde, trieb es für eine bestimmte Zeit frei im Weltraum umher. Dabei war das Material ungeschützt der Kosmischen Strahlung ausgesetzt, die ihrerseits Veränderungen in der Zusammensetzung verursachte.</p><p></p><p>Bildung kosmogener NukleideDurch die Einwirkung hochenergetischer Teilchen der Kosmischen Strahlung auf die Meteoridenmaterie werden größere Atomkerne gespalten. In diesem Beispiel wird ein Siliziumkern zertrümmert und es entstehen Isotope des Heliums und des Neons. Überwiegend sind es auch Edelgase, deren geringe Konzentration neben anderen radioaktiven Nukliden gemessen werden kann. Die herausgeschlagenen, niederenergetischen Neutronen können zu weiteren Reaktionen führen. Aus den Analysen der Spaltungsprodukte kann man schließen, dass Eisenmeteorite zwischen 1 Million und 2 Milliarden Jahren der Kosmischen Strahlung ausgesetzt waren, Steinmeteorite zwischen 1 Million und 200 Millionen Jahren.</p><p></p><p>Wenn aus dem Meteoriden ein Meteorit geworden ist, er also auf die Erde fiel, endet das Bombardement der Kosmischen Strahlung. Durch diesen Einfluss stellte sich ein bestimmtes, relativ konstantes Verhältnis von "normalem" Kohlenstoff 12C zum radioaktiven, unstabilen Isotop 14C ein. Mit Fortfall der Kosmischen Strahlung nach dem Eindringen in die schützende Atmosphäre wurde aber kein 14C- Isotop mehr gebildet, so dass dessen Konzentration immer weiter abnahm. Aus dem heutigen Verhältnis von Isotop und stabilem Element kann man schließen, wie lange der Meteorit sich schon auf der Erde befindet. Neben dem Isotop des Kohlenstoffs können 26Al, 36Cl und 81Kr zur Bestimmung der irdischen Verweildauer herangezogen werden.</p><p></p><p>Es war einmal</p><p></p><p>Es war einmal ein sehr einsames und verlassenes Universum, nämlich als es noch sehr jung war. Nachdem sich die Strahlung von der Materie abkoppelte - im Alter von 379 000 Jahren - wurde es zunächst für lange Zeit recht finster. Es gab nicht einen einzigen Stern, der das All hätte erhellen können. Erst im Zeitraum zwischen 100 und 200 Millionen Jahren flammten die ersten Sterne auf.</p><p></p><p>Zu dieser Zeit und für viele weitere Jahre hätte ein Beobachter vergeblich Ausschau nach Planeten, Monden, Kometen oder sonstigen Himmelskörpern gehalten. Alle vorhandene Materie bestand lediglich aus Wasserstoff und ein wenig Helium. Aus diesen beiden Elementen konnten nur große Kugeln aus Gas entstehen, eben die ersten Sterne. Die waren dann auch wahrhaft groß, 200, 500, ja sogar vielleicht bis zu 1000 Sonnemassen schwer waren diese Giganten. In ihrem Innern müssen im Vergleich zu den heutigen Sternen höllische Bedingungen geherrscht haben. Durch diese ungeheuren Massen entstanden immense Drucke und Temperaturen im Innern, so dass die Fusionen rasend schnell abliefen. Schon nach ein paar Millionen Jahren vergingen diese Boliden als Hypernova - es müssen die heftigsten Explosionen gewesen sein, die unser Kosmos je erlebte.</p><p></p><p>Aber das war auch gut so! Denn in den Sternen wurden durch die Fusionen ja neue, noch nie dagewesene Elemente ausgebrütet und durch die Energie der Explosionen kamen weitere hinzu. Sie wurden nun ins All ausgestoßen und kondensierten zu Staubkörnchen, die sich mit den Gaswolken vermischten. Hier tragen die Staubteilchen einen wesentlichen Beitrag zur Kühlung der kontrahierenden Wolke und daraus resultieren im Endeffekt viel masseärmere Sterne, die jetzt aber eine deutlich längere Lebensdauer haben. Das wiederum ist Voraussetzung für die Ausbildung von Planeten (welche ebenfalls aus einer den jungen Stern umgebendendem Staubscheibe auskondensieren) und letzten Endes für die Entwicklung von Leben.</p><p></p><p>Wir können also festhalten, dass die ersten Sterne keinerlei Planeten aufweisen konnten. Erst spätere Sterngenerationen konnten sich mit diesen Begleitern schmücken. Und uns ist klar, dass alles im Universum, was aus anderen Elementen besteht als Wasserstoff und Helium (also auch wir selbst), nichts anderes ist als die Brennasche längst vergangener Sterngenerationen.</p><p></p><p>Wir sind nicht allein - der erste Exoplanet</p><p></p><p>Damit liegt es auf der Hand festzustellen, dass die Erde bzw. unser Sonnensystem kein Einzelfall sein kann. Die beschriebenen Vorgänge laufen überall im Universum nach gleichem Schema ab, denn die Naturgesetze haben im gesamten Kosmos Gültigkeit. Damit sind überall, wo es große Gas- und Staubwolken gibt, die Voraussetzungen für die Bildung von Planeten und vielleicht auch für Leben gegeben.</p><p></p><p>Aus diesen Überlegungen heraus haben Astronomen und Astrophysiker schon lange vermutet, dass es eine Menge extrasolarer Planeten geben muss. Das Problem in ihrem Nachweis liegt aber in der Tatsache, dass ein Stern millionenfach heller ist als ein Planet und diesen hoffnungslos überstrahlen würde. Zudem stehen Planeten relativ nah an ihrer Sonne, weshalb auch die besten Teleskope kaum in der Lage sind, beide voneinander zu trennen. So gelang es erst 1995 Michel Mayor und Didier Queloz vom Genfer Observatorium beim Stern 51 Pegasi b den ersten extrasolaren Planeten zu entdecken (heute, im Juni 2007, sind es bereits 246, doch diese Zahl überholt sich täglich selbst). Damit müssen wir uns zunächst fragen, auf welche Weise ein solcher Nachweis überhaupt möglich ist.</p><p></p><p>Der erste extrasolare Planet wurde durch die Messung der Radialgeschwindigkeit aufgespürt. Wenn ein Körper einen anderen umkreist (z.B. der Mond die Erde), so bewegen sich beide um einen gemeinsamen Masseschwerpunkt, Baryzentrum genannt. Im Falle eines Sterns, der von einem Planeten umkreist wird bedeutet dies, dass er ein ganz klein wenig hin- und her wackelt. Hierdurch kommt er einmal um einen winzigen Betrag auf den Beobachter zu, ein andermal entfernt er sich. Daraus resultieren kleine Blau- bzw. Rotverschiebungen, die gemessen werden können.</p><p></p><p>Messung der Radialgeschwindigkeit von 51 Pegasi bHier sieht man in einer Kurve dargestellt die Änderung der Radialgeschwindigkeit von etwa 70 [m/s] von 51 Pegasi b, erfasst mit einem hochauflösenden Spektrografen. In 50,1 Lichtjahren Entfernung wird dieser gelbe Zwergstern der Spektralklasse G2,5IVa oder G4-5Va von einem Planeten umkreist, der etwa 0,46 Jupitermassen aufweist und den Stern einmal in 4,2 Tagen umkreist. Er ist so schnell, weil seine Umlaufbahn nur 0,05 [AE] von seiner Sonne entfernt ist. Die Oberflächentemperatur wurde zu 982 [°C] berechnet, weshalb dieser Körper nicht für das Tragen von Leben in Betracht kommt. </p><p></p><p>Wollte man nun Stern für Stern nach dieser oder anderen Methoden auf Planeten untersuchen, so wäre das ein recht langwieriges Unterfangen und kaum von Erfolg gekrönt. Es werden daher stets gleichzeitig viele Tausend Sterne vermessen, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass einer "ins Netz geht", zu vernünftigen Größen verschoben wird.</p><p></p><p>Objekte dieser Größe bezeichnet man übrigens auch als Planemos, abgeleitet von planetary mass object). Allgemein ist ein Planemo ein Körper, der durch seine Gravitation zwar annähernd Kugelgestalt annimmt, sie aber nicht ausreicht, um in seinem Innern Kernfusionen zu zünden. Größere Monde, Planeten und Zwergplaneten sowie auch kleine Braune Zwerge sind Planemos. Man vermutet, dass Planemos einen wesentlichen Beitrag zur Dunklen Materie leisten könnten.</p><p></p><p>Wie man schon vielleicht vermutet hat, beruht die Messung der Radialgeschwindigkeit auf dem Doppler- Effekt. Nach dieser Methode wurden bisher die meisten der inzwischen über 200 bekannten extrasolaren Planeten entdeckt. Eine weitere Methode ist die der Fotometrie. Man kann die Helligkeit eines Sterns sehr genau messen, und sie bleibt über lange Zeit auch sehr konstant. Zieht nun ein Planet an der Sternscheibe vorbei, wird er das Licht des Sterns um einen winzigen Betrag verdunkeln. Solche Transits kann man durchaus messen, wenn auch die erdgebundenen Teleskope durch atmosphärische Störungen hierbei an ihre Grenze stoßen. Gegenüber dem Doppler- Effekt hat diese Art des Nachweises einen weiteren großen Nachteil: Sie funktioniert nur, wenn die Bahnebene des Planeten so liegt, dass sie in unserer Blickrichtung am Stern vorbei führt. Wenn wir aber quasi von oben auf das System sehen, wird keine Sternfinsternis erfolgen und wir können den Planeten auf diesem Weg nicht nachweisen. So ist dann auch bis heute nur ein einziger Planet nach dieser Methode gefunden worden, und zwar beim Stern HD 209458</p><p></p><p>Eine weitere Möglichkeit stellt die Astrometrie dar. Ein Stern hat zwar scheinbar eine "feste" Position am Himmel (abgesehen von seiner Eigenbewegung). Wird er aber von einem (oder mehreren) Planeten umkreist, so führen beide eine Taumelbewegung um das gemeinsame Schwerkraftzentrum aus. Der Stern "wackelt" um einen winzigen Betrag hin und her, bewegt sich auf einer kleinen Kreis- bzw. Ellipsenbahn. Diese Positionsänderungen kann man messen. Allerdings stoßen auch hier selbst unsere heutigen Großteleskope an die Grenzen ihrer Möglichkeiten, denn die Positionsänderungen sind verschwindend gering. Besser geeignet sind Weltraumteleskope wie Hubble, und mit diesem gelang auch bislang eine astrometrische Bestimmung (Gl 876b).</p><p></p><p>Ein Planet mit 5,5facher Erdmasse verrät sich durch MikrolinseneffektEin Exoplanet kann sich auch durch den Mikrolinseneffekt (Microlensing) verraten. Basierend auf dem Gravitationslinseneffekt wirkt ein Stern als Linse, wenn er an einem Hintergrundstern vorbei zieht. Es wird jedoch kein Bild des Hintergrundsterns erzeugt, sondern das Licht in charakteristischer Weise verstärkt. Weist der Vordergrundstern einen Planeten auf und wandert dieser sehr nahe an der Sichtlinie zum Hintergrundstern vorbei, wird die Lichtkurve noch mal um einen kleinen Peak modifiziert. Wir sehen hier die Lichtkurve eines Mikrolinsenereignisses, in der linken Kurvenhälfte der kleine Peak eines Planeten von 5,5 Erdmassen (im lila Rahmen nochmals vergrößert), der typischerweise meist nur einen Tag dauert. Links ist die Helligkeit aufgetragen, die unteren Skalen geben die Länge des Ereignisses in Tagen wieder. </p><p></p><p>Es sind insbesondere 2 Astronomenteams, die wir getrost als die erfolgreichsten Planetenjäger bezeichnen können. Zum einen die schon erwähnten Michel Mayor und Didier Queloz vom Genfer Observatorium, die den ersten Exoplaneten entdeckten. Prof. Geoffrey Marcy und Paul Butler vom Carnegie Institut in Washington stellen ihre Konkurrenz dar. Sie entdecken die neuen Planeten heute meist gleich im Bündel. Hatte man bis Mitte 2002 für die ersten 100 gefundenen Planeten noch 7 Jahre benötigt, waren es in den vergangenen 5 Jahren schon rund 150. Das ist natürlich auch der immer besser werdenden Technik zu verdanken.</p><p></p><p>Astronomen der Uni Jena haben das wohl erste Bild eines Exoplaneten mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO und dem Instrument NACO gewinnen können. Es handelt sich dabei um den 400 Lichtjahre entfernten Stern GQ Lupi A mit seinem Begleiter GQ Lupi b im südlichen Sternbild Wolf. Die Aufnahme konnte nur gelingen, weil der Begleiter 3 Mal so weit vom Stern steht wie Pluto von der Sonne. Aufgrund der sehr langsamen Umlaufgeschwindigkeit bewegen sich beide parallel über die Himmelskugel, deshalb ist man sich sicher, dass es sich um einen echten Begleiter handelt. Sehr unsicher ist jedoch die Bestimmung der Masse: Angaben schwanken zwischen etwa 1 und 40 Jupitermassen, weshalb der Begleiter auch ein Brauner Zwerg sein kann.</p><p></p><p>Schon seit 1999 ist der Exoplanet HD 209458b bekannt, inzwischen auch unter dem Namen Osiris. Wir finden ihn in 150 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Pegasus.</p><p></p><p>OsirisZwar umkreist Osiris seine Sonne in nur 5,9 Millionen [Km] Distanz und seine Oberfläche ist deshalb mindestens 1000 [K] heiß, dennoch konnte man in seiner Atmosphäre Kohlenstoff und Sauerstoff aufspüren. Osiris ist zudem der erste extrasolare Planet, bei dem eine Atmosphäre nachgewiesen werden konnte. Aus dieser entweicht ständig Wasserstoff, welcher eine Art Schweif ausbildet und dabei Kohlenstoff- und Sauerstoffatome mitreißt. Bedeutsam ist jedoch, dass auf einem Exoplaneten diese beiden Grundbausteine des Lebens vorhanden sind. Wenn auch auf solch heißer Oberfläche kein Leben möglich ist, so wurde nun auch noch Wasserdampf in der Atmosphäre gefunden (Travis Barman vom Lowell Observatory, April 2007). Dies gelang mit Hilfe des Spektrografen des HST (Hubble Space Telescope). Wenn auch vorhergehende Untersuchungen mit dem Spitzer-Infrarotteleskop keinen Hinweis von Wasser auf diesem jupitergroßen Planeten erbrachten ist es doch sehr wahrscheinlich, dass diese häufige Verbindung im Kosmos auf vielen extrasolaren Planeten vorkommt. Damit sind alle Grundbausteine für die Entwicklung von Leben überall vorhanden. Unsere Erde ist sicherlich nicht die einzige große Ausnahme im Universum und alle diesbezüglichen Annahmen sind nun längst hinfällig. </p><p></p><p>Jeder Star Trek- Fan kennt natürlich den Planeten Vulcan, Spocks Heimat, der den Stern 40 Eridani umläuft. Noch wissen wir nicht, ob dieser Stern in der Tat von einem erdgroßen Planeten begleitet wird. Doch eine der vielen geplanten Missionen zum Aufspüren neuer Exoplaneten, NASA's SIM PlanetQuest dürfte dazu durchaus in der Lage sein. Zwar handelt es sich bei 40 Eridani um ein System aus 3 Sternen, doch diese sind so weit voneinander entfernt, dass ein Planet durchaus eine stabile Umlaufbahn um den Hauptstern 40 Eridani A einnehmen könnte. Würde er sich hier in einem Abstand von etwa 0,6 AE aufhalten, so befände er sich sogar in der habitablen Zone, einem Bereich also, in welchem Wasser in flüssiger Form vorliegen könnte und damit die Voraussetzung für die Existenz der Vulcanier gegeben wäre...</p></blockquote><p></p>
[QUOTE="H2SO4, post: 91647, member: 2506"] Eisenmeteorite sind vermutlich aus einer Schmelze entstanden, in der eine Fraktionierung stattfand. Die schweren Metalle Eisen und Nickel sammelten sich dabei im Innern, während Silikate außen als Mantel erkalteten. Zwischen Eisenmeteoriten und Achondriten ordnen sich die Steineisenmeteorite ein. Steineisenmeteorit Dar al Gani 962Sie entstanden auch aus einer Schmelze, in der jedoch keine Fraktionierung leichte und schwere Bestandteile trennte. Neben rund 50 % Eisen und Nickel besteht der Rest aus Silikaten, die in das Nickeleisen eingebettet sind. Nebenstehend der Steineisenmeteorit Dar al Gani 962 aus der Sahara. Gut zu erkennen, wie die mineralischen Bestandteile in das Nickeleisen eingebettet sind. Unterteilt wird diese Meteoritengruppe in zwei Untergruppen, die Palasite und die Mesosiderite. Während die ersteren gröbere Olivinkristalle aufweisen, liegen die Silikate in den Mesosideriten feinkörniger vor. Das Alter der Meteoriten Durch die Meteorite wollen wir ja etwas über die Frühzeit des Sonnensystems erfahren, dazu ist zunächst wichtig zu wissen wie alt sie sind. Wie kann man so etwas messen? Die Chemiker wenden hierzu einen einfachen Trick an: sie benutzen radioaktive Isotope, die in den Meteoriten enthalten sind. Ein Isotop eines Elementes weist die gleiche Anzahl an Protonen im Atomkern auf wie das Element, hat aber eine unterschiedliche Zahl von Neutronen. Manche Isotope sind nicht stabil, sondern unterliegen dem radioaktiven Zerfall. Die Zeit, nach der die Hälfte der radioaktiven Atomkerne (Radionuklide) zerfallen ist, nennt man Halbwertszeit. Halbwertszeiten können von Sekundenbruchteilen bis hin zu Jahrmilliarden liegen, so haben z.B. * 235U (Uranisotop) - 4 510 000 000 Jahre * 137Cs (Cäsiumisotop) - 30 000 Jahre * 214Ra (Radonisotop) - 2,6 Sekunden Der Trick besteht nun darin, den Anteil an Zerfallsprodukten zu bestimmen, denn diese sind stabil. Aus dem Verhältnis von Zerfallsprodukt zu Isotop kann man dann recht genau das Alter bestimmen. Die älteste in Meteoriten gefundene Materie (Einschlüsse in kohligen Chondriten) weist nach dieser Methode ein Alter von 4,559 ± 0,004 Milliarden Jahre auf. Dieses Alter von rund 4,6 Milliarden Jahren wird dann auch als das Alter des Sonnensystems bezeichnet, denn es war der Zeitpunkt, an dem die Meteorite bzw. ihre Mutterkörper erstarrten. Das ist aber noch nicht alles, was wir aus den Meteoriten lesen können. So ist man erstaunlicherweise durchaus imstande, aus dem Nickelgehalt der Eisenmeteorite auf die Größe des Mutterkörpers zu schließen. Denn im noch glutflüssigen Material konnte ja eine Fragmentierung stattfinden, bei der schweres Material durch gravitativen Einfluss nach innen drang. Der Nickelanteil hängt damit direkt vom Temperaturabfall ab, der während der Kristallisation des Mutterkörpers herrschte. So konnte ermittelt werden, dass die verschiedenen Körper sich um 0,5 bis 500 [K] pro 1 Million Jahre abkühlten, und das entspricht Größen von etwa 10 [Km] bis knapp 1000 [Km] Durchmesser. Eisenmeteorite stammen damit aus den Kernbereichen fraktionierter, zertrümmerter Körper. Dagegen stammen die Steineisenmeteorite aus Zonen des Mutterkörpers, in denen die Trennung der Fraktionen noch nicht vollständig abgelaufen war. Achondrite sind aus den unteren Schichten des Mantels abgesprengt worden und Chondrite aus etwa 300 [°C] bis 800 [°C] warmen Zonen, in denen eine leichte Rekristallisation möglich war. Die kohligen Chondrite können dagegen höchstens aus den äußeren Schichten größerer Körper stammen, da hier keine Rekristallisation nachzuweisen ist, eher noch entsprangen sie kleinen Körpern, bei denen eine Fragmentierung nicht möglich war. In einigen von ihnen fand man so genannte Fremdlinge, Einschlüsse, die eine von der übrigen Meteoritenzusammensetzung abweichende Isotopenhäufigkeit haben. Diese Einschlüsse sind, so ist man sich sicher, aus dem interstellaren Raum gekommen und wurden dann Bestandteil des solaren Urnebels. Entstanden sind sie wohl in den Atmosphären früherer Sterngenerationen. So haben wir mit den kohligen Chondriten ein Material in den Händen, das selbst noch vor der Geburt des Sonnensystems entstanden ist. Aus der Analyse der Substanzen des radioaktiven Zerfallsprozesses kann man also die Zeit bestimmen, die seit Entstehung des Meteoriten vergangen ist. Nachdem das Bruchstück aus dem Mutterkörper herausgeschlagen wurde, trieb es für eine bestimmte Zeit frei im Weltraum umher. Dabei war das Material ungeschützt der Kosmischen Strahlung ausgesetzt, die ihrerseits Veränderungen in der Zusammensetzung verursachte. Bildung kosmogener NukleideDurch die Einwirkung hochenergetischer Teilchen der Kosmischen Strahlung auf die Meteoridenmaterie werden größere Atomkerne gespalten. In diesem Beispiel wird ein Siliziumkern zertrümmert und es entstehen Isotope des Heliums und des Neons. Überwiegend sind es auch Edelgase, deren geringe Konzentration neben anderen radioaktiven Nukliden gemessen werden kann. Die herausgeschlagenen, niederenergetischen Neutronen können zu weiteren Reaktionen führen. Aus den Analysen der Spaltungsprodukte kann man schließen, dass Eisenmeteorite zwischen 1 Million und 2 Milliarden Jahren der Kosmischen Strahlung ausgesetzt waren, Steinmeteorite zwischen 1 Million und 200 Millionen Jahren. Wenn aus dem Meteoriden ein Meteorit geworden ist, er also auf die Erde fiel, endet das Bombardement der Kosmischen Strahlung. Durch diesen Einfluss stellte sich ein bestimmtes, relativ konstantes Verhältnis von "normalem" Kohlenstoff 12C zum radioaktiven, unstabilen Isotop 14C ein. Mit Fortfall der Kosmischen Strahlung nach dem Eindringen in die schützende Atmosphäre wurde aber kein 14C- Isotop mehr gebildet, so dass dessen Konzentration immer weiter abnahm. Aus dem heutigen Verhältnis von Isotop und stabilem Element kann man schließen, wie lange der Meteorit sich schon auf der Erde befindet. Neben dem Isotop des Kohlenstoffs können 26Al, 36Cl und 81Kr zur Bestimmung der irdischen Verweildauer herangezogen werden. Es war einmal Es war einmal ein sehr einsames und verlassenes Universum, nämlich als es noch sehr jung war. Nachdem sich die Strahlung von der Materie abkoppelte - im Alter von 379 000 Jahren - wurde es zunächst für lange Zeit recht finster. Es gab nicht einen einzigen Stern, der das All hätte erhellen können. Erst im Zeitraum zwischen 100 und 200 Millionen Jahren flammten die ersten Sterne auf. Zu dieser Zeit und für viele weitere Jahre hätte ein Beobachter vergeblich Ausschau nach Planeten, Monden, Kometen oder sonstigen Himmelskörpern gehalten. Alle vorhandene Materie bestand lediglich aus Wasserstoff und ein wenig Helium. Aus diesen beiden Elementen konnten nur große Kugeln aus Gas entstehen, eben die ersten Sterne. Die waren dann auch wahrhaft groß, 200, 500, ja sogar vielleicht bis zu 1000 Sonnemassen schwer waren diese Giganten. In ihrem Innern müssen im Vergleich zu den heutigen Sternen höllische Bedingungen geherrscht haben. Durch diese ungeheuren Massen entstanden immense Drucke und Temperaturen im Innern, so dass die Fusionen rasend schnell abliefen. Schon nach ein paar Millionen Jahren vergingen diese Boliden als Hypernova - es müssen die heftigsten Explosionen gewesen sein, die unser Kosmos je erlebte. Aber das war auch gut so! Denn in den Sternen wurden durch die Fusionen ja neue, noch nie dagewesene Elemente ausgebrütet und durch die Energie der Explosionen kamen weitere hinzu. Sie wurden nun ins All ausgestoßen und kondensierten zu Staubkörnchen, die sich mit den Gaswolken vermischten. Hier tragen die Staubteilchen einen wesentlichen Beitrag zur Kühlung der kontrahierenden Wolke und daraus resultieren im Endeffekt viel masseärmere Sterne, die jetzt aber eine deutlich längere Lebensdauer haben. Das wiederum ist Voraussetzung für die Ausbildung von Planeten (welche ebenfalls aus einer den jungen Stern umgebendendem Staubscheibe auskondensieren) und letzten Endes für die Entwicklung von Leben. Wir können also festhalten, dass die ersten Sterne keinerlei Planeten aufweisen konnten. Erst spätere Sterngenerationen konnten sich mit diesen Begleitern schmücken. Und uns ist klar, dass alles im Universum, was aus anderen Elementen besteht als Wasserstoff und Helium (also auch wir selbst), nichts anderes ist als die Brennasche längst vergangener Sterngenerationen. Wir sind nicht allein - der erste Exoplanet Damit liegt es auf der Hand festzustellen, dass die Erde bzw. unser Sonnensystem kein Einzelfall sein kann. Die beschriebenen Vorgänge laufen überall im Universum nach gleichem Schema ab, denn die Naturgesetze haben im gesamten Kosmos Gültigkeit. Damit sind überall, wo es große Gas- und Staubwolken gibt, die Voraussetzungen für die Bildung von Planeten und vielleicht auch für Leben gegeben. Aus diesen Überlegungen heraus haben Astronomen und Astrophysiker schon lange vermutet, dass es eine Menge extrasolarer Planeten geben muss. Das Problem in ihrem Nachweis liegt aber in der Tatsache, dass ein Stern millionenfach heller ist als ein Planet und diesen hoffnungslos überstrahlen würde. Zudem stehen Planeten relativ nah an ihrer Sonne, weshalb auch die besten Teleskope kaum in der Lage sind, beide voneinander zu trennen. So gelang es erst 1995 Michel Mayor und Didier Queloz vom Genfer Observatorium beim Stern 51 Pegasi b den ersten extrasolaren Planeten zu entdecken (heute, im Juni 2007, sind es bereits 246, doch diese Zahl überholt sich täglich selbst). Damit müssen wir uns zunächst fragen, auf welche Weise ein solcher Nachweis überhaupt möglich ist. Der erste extrasolare Planet wurde durch die Messung der Radialgeschwindigkeit aufgespürt. Wenn ein Körper einen anderen umkreist (z.B. der Mond die Erde), so bewegen sich beide um einen gemeinsamen Masseschwerpunkt, Baryzentrum genannt. Im Falle eines Sterns, der von einem Planeten umkreist wird bedeutet dies, dass er ein ganz klein wenig hin- und her wackelt. Hierdurch kommt er einmal um einen winzigen Betrag auf den Beobachter zu, ein andermal entfernt er sich. Daraus resultieren kleine Blau- bzw. Rotverschiebungen, die gemessen werden können. Messung der Radialgeschwindigkeit von 51 Pegasi bHier sieht man in einer Kurve dargestellt die Änderung der Radialgeschwindigkeit von etwa 70 [m/s] von 51 Pegasi b, erfasst mit einem hochauflösenden Spektrografen. In 50,1 Lichtjahren Entfernung wird dieser gelbe Zwergstern der Spektralklasse G2,5IVa oder G4-5Va von einem Planeten umkreist, der etwa 0,46 Jupitermassen aufweist und den Stern einmal in 4,2 Tagen umkreist. Er ist so schnell, weil seine Umlaufbahn nur 0,05 [AE] von seiner Sonne entfernt ist. Die Oberflächentemperatur wurde zu 982 [°C] berechnet, weshalb dieser Körper nicht für das Tragen von Leben in Betracht kommt. Wollte man nun Stern für Stern nach dieser oder anderen Methoden auf Planeten untersuchen, so wäre das ein recht langwieriges Unterfangen und kaum von Erfolg gekrönt. Es werden daher stets gleichzeitig viele Tausend Sterne vermessen, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass einer "ins Netz geht", zu vernünftigen Größen verschoben wird. Objekte dieser Größe bezeichnet man übrigens auch als Planemos, abgeleitet von planetary mass object). Allgemein ist ein Planemo ein Körper, der durch seine Gravitation zwar annähernd Kugelgestalt annimmt, sie aber nicht ausreicht, um in seinem Innern Kernfusionen zu zünden. Größere Monde, Planeten und Zwergplaneten sowie auch kleine Braune Zwerge sind Planemos. Man vermutet, dass Planemos einen wesentlichen Beitrag zur Dunklen Materie leisten könnten. Wie man schon vielleicht vermutet hat, beruht die Messung der Radialgeschwindigkeit auf dem Doppler- Effekt. Nach dieser Methode wurden bisher die meisten der inzwischen über 200 bekannten extrasolaren Planeten entdeckt. Eine weitere Methode ist die der Fotometrie. Man kann die Helligkeit eines Sterns sehr genau messen, und sie bleibt über lange Zeit auch sehr konstant. Zieht nun ein Planet an der Sternscheibe vorbei, wird er das Licht des Sterns um einen winzigen Betrag verdunkeln. Solche Transits kann man durchaus messen, wenn auch die erdgebundenen Teleskope durch atmosphärische Störungen hierbei an ihre Grenze stoßen. Gegenüber dem Doppler- Effekt hat diese Art des Nachweises einen weiteren großen Nachteil: Sie funktioniert nur, wenn die Bahnebene des Planeten so liegt, dass sie in unserer Blickrichtung am Stern vorbei führt. Wenn wir aber quasi von oben auf das System sehen, wird keine Sternfinsternis erfolgen und wir können den Planeten auf diesem Weg nicht nachweisen. So ist dann auch bis heute nur ein einziger Planet nach dieser Methode gefunden worden, und zwar beim Stern HD 209458 Eine weitere Möglichkeit stellt die Astrometrie dar. Ein Stern hat zwar scheinbar eine "feste" Position am Himmel (abgesehen von seiner Eigenbewegung). Wird er aber von einem (oder mehreren) Planeten umkreist, so führen beide eine Taumelbewegung um das gemeinsame Schwerkraftzentrum aus. Der Stern "wackelt" um einen winzigen Betrag hin und her, bewegt sich auf einer kleinen Kreis- bzw. Ellipsenbahn. Diese Positionsänderungen kann man messen. Allerdings stoßen auch hier selbst unsere heutigen Großteleskope an die Grenzen ihrer Möglichkeiten, denn die Positionsänderungen sind verschwindend gering. Besser geeignet sind Weltraumteleskope wie Hubble, und mit diesem gelang auch bislang eine astrometrische Bestimmung (Gl 876b). Ein Planet mit 5,5facher Erdmasse verrät sich durch MikrolinseneffektEin Exoplanet kann sich auch durch den Mikrolinseneffekt (Microlensing) verraten. Basierend auf dem Gravitationslinseneffekt wirkt ein Stern als Linse, wenn er an einem Hintergrundstern vorbei zieht. Es wird jedoch kein Bild des Hintergrundsterns erzeugt, sondern das Licht in charakteristischer Weise verstärkt. Weist der Vordergrundstern einen Planeten auf und wandert dieser sehr nahe an der Sichtlinie zum Hintergrundstern vorbei, wird die Lichtkurve noch mal um einen kleinen Peak modifiziert. Wir sehen hier die Lichtkurve eines Mikrolinsenereignisses, in der linken Kurvenhälfte der kleine Peak eines Planeten von 5,5 Erdmassen (im lila Rahmen nochmals vergrößert), der typischerweise meist nur einen Tag dauert. Links ist die Helligkeit aufgetragen, die unteren Skalen geben die Länge des Ereignisses in Tagen wieder. Es sind insbesondere 2 Astronomenteams, die wir getrost als die erfolgreichsten Planetenjäger bezeichnen können. Zum einen die schon erwähnten Michel Mayor und Didier Queloz vom Genfer Observatorium, die den ersten Exoplaneten entdeckten. Prof. Geoffrey Marcy und Paul Butler vom Carnegie Institut in Washington stellen ihre Konkurrenz dar. Sie entdecken die neuen Planeten heute meist gleich im Bündel. Hatte man bis Mitte 2002 für die ersten 100 gefundenen Planeten noch 7 Jahre benötigt, waren es in den vergangenen 5 Jahren schon rund 150. Das ist natürlich auch der immer besser werdenden Technik zu verdanken. Astronomen der Uni Jena haben das wohl erste Bild eines Exoplaneten mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO und dem Instrument NACO gewinnen können. Es handelt sich dabei um den 400 Lichtjahre entfernten Stern GQ Lupi A mit seinem Begleiter GQ Lupi b im südlichen Sternbild Wolf. Die Aufnahme konnte nur gelingen, weil der Begleiter 3 Mal so weit vom Stern steht wie Pluto von der Sonne. Aufgrund der sehr langsamen Umlaufgeschwindigkeit bewegen sich beide parallel über die Himmelskugel, deshalb ist man sich sicher, dass es sich um einen echten Begleiter handelt. Sehr unsicher ist jedoch die Bestimmung der Masse: Angaben schwanken zwischen etwa 1 und 40 Jupitermassen, weshalb der Begleiter auch ein Brauner Zwerg sein kann. Schon seit 1999 ist der Exoplanet HD 209458b bekannt, inzwischen auch unter dem Namen Osiris. Wir finden ihn in 150 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Pegasus. OsirisZwar umkreist Osiris seine Sonne in nur 5,9 Millionen [Km] Distanz und seine Oberfläche ist deshalb mindestens 1000 [K] heiß, dennoch konnte man in seiner Atmosphäre Kohlenstoff und Sauerstoff aufspüren. Osiris ist zudem der erste extrasolare Planet, bei dem eine Atmosphäre nachgewiesen werden konnte. Aus dieser entweicht ständig Wasserstoff, welcher eine Art Schweif ausbildet und dabei Kohlenstoff- und Sauerstoffatome mitreißt. Bedeutsam ist jedoch, dass auf einem Exoplaneten diese beiden Grundbausteine des Lebens vorhanden sind. Wenn auch auf solch heißer Oberfläche kein Leben möglich ist, so wurde nun auch noch Wasserdampf in der Atmosphäre gefunden (Travis Barman vom Lowell Observatory, April 2007). Dies gelang mit Hilfe des Spektrografen des HST (Hubble Space Telescope). Wenn auch vorhergehende Untersuchungen mit dem Spitzer-Infrarotteleskop keinen Hinweis von Wasser auf diesem jupitergroßen Planeten erbrachten ist es doch sehr wahrscheinlich, dass diese häufige Verbindung im Kosmos auf vielen extrasolaren Planeten vorkommt. Damit sind alle Grundbausteine für die Entwicklung von Leben überall vorhanden. Unsere Erde ist sicherlich nicht die einzige große Ausnahme im Universum und alle diesbezüglichen Annahmen sind nun längst hinfällig. Jeder Star Trek- Fan kennt natürlich den Planeten Vulcan, Spocks Heimat, der den Stern 40 Eridani umläuft. Noch wissen wir nicht, ob dieser Stern in der Tat von einem erdgroßen Planeten begleitet wird. Doch eine der vielen geplanten Missionen zum Aufspüren neuer Exoplaneten, NASA's SIM PlanetQuest dürfte dazu durchaus in der Lage sein. Zwar handelt es sich bei 40 Eridani um ein System aus 3 Sternen, doch diese sind so weit voneinander entfernt, dass ein Planet durchaus eine stabile Umlaufbahn um den Hauptstern 40 Eridani A einnehmen könnte. Würde er sich hier in einem Abstand von etwa 0,6 AE aufhalten, so befände er sich sogar in der habitablen Zone, einem Bereich also, in welchem Wasser in flüssiger Form vorliegen könnte und damit die Voraussetzung für die Existenz der Vulcanier gegeben wäre... [/QUOTE]
Zitate einfügen…
Name
Authentifizierung
Antworten
Foren
Erwachsenen-Themen
Wissenschaft + Geschichte
Universum
Oben