Kommentare - - Seite 26

Der Grund für das Ende der Cassini-Mission im September 2017 ist, dass zu diesem Zeitpunkt die Vorräte an Treibstoff für die Lagekontrolle der Raumsonde und für die Anpassung ihrer Umlaufbahnen um Saturn zur Neige gehen. Schließlich wäre der Treibstoff aufgebraucht, und Cassini würde ungesteuert um Saturn kreisen. Die Sonde könnte auch keine Deten mehr zur Erde funken, da sie ihre Antenne dann nicht mehr in Richtung unseres Planeten ausrichten kann.
Die NASA möchte zudem sicherstellen, dass Cassini nicht eines Tages auf den Saturnmond Enceladus oder Titan abstürzt und den getroffenen Himmelskörper mit irdischen Mikroorganismen "verseuchen" könnte. Die Sonde wurde zwar unter Reinraumbedingungen gebaut, sie ist aber nicht steril. Somit wurde schon vor mehr als zehn Jahren der Beschluss gefasst, Cassini kontrolliert im September 2017 in den Saturn zu lenken. Immerhin hat dann die Sonde seit Juli 2004 den Ringplaneten umkreist und mehrere 100000 Bilder und enorme Mengen an anderen Messdaten zur Erde gefunkt. Damit ist Cassini eine der langlebigsten Planetensonden überhaupt. Ursprünglich sollte die Sonde maximal vier Jahre im Saturnsystem aktiv sein.

Dr. Tilmann Althaus, Redakteur "Sterne und Weltraum"

Wenn ein Kraterboden im Sonnenschatten liegt, dann "sieht" er einen eventuell noch sonnenbeschienenen Kraterwall, und kann dann dessen Licht wiederum zur Erde reflektieren. Auf diese Weise konnten sich z.B. auch die Apollo-Astronauten gegenseitig im Gegenlicht oder im Schatten der Landefähre fotografieren ohne nur tiefschwarze Silhouetten auf den Bildern zu haben.

Das ist eine gute und berechtigte Frage, die der Redaktion von Spektrum bzw. Sterne und Weltraum auch nicht zum ersten Mal gestellt wurde. Wir sind seit einiger Zeit dabei, einen Experten ausfündig zu machen, der die Frage sachgerecht und verständlich beantworten kann.

Wir müssen deshalb um etwas Geduld bitten.
U. Bastian

Die detektierte optische Strahlung des Ausbruchs ist in der Original-Veröffentlichung der Zeitschrift Science, http://www.sciencemag.org/content/early/2015/11/24/science.aad1182 in Abb. 1 gezeigt.

Es handelt sich um Synchrotonstrahlung, die von freien Elektronen bei ihrer erzwungenen Spiralbewegung um magnetische Feldlinien erzeugt wird. Dieser Mechanismus begründet den Zusammenhang mit dem Magnetfeld, und er erzeugt auch die Polarisation, die wir beobachten. Es handelt sich also nicht um Linienstrahlung von Atomen.

Rainer Beck

Die kurze Antwort lautet: Ja und nein. Diese verlangt aber offensichtlich nach einer etwas ausführlicheren Erläuterung. Ich will es versuchen.

Wenn man den Satz gelten lässt, dass elektromagnetische Wellen (genauer: ihre Feldstärke als Funktion des Ortes) in einem Oszilloskop aussehen wie Wasserwellen, dann ja. Gravitationswellen stellen wie jede andere Welle eine periodische oder auch nicht-periodische Variation einer physikalischen Größe im Raum dar, die sich selbstständig im Raum ausbreitet.

Bei Wasserwellen zum Beispiel ist diese physikalischen Größe die unterschiedliche Höhe der Wasseroberfläche (relativ zu einer gedachten waagrechten Bezugsebene). Bei elektromagnetischen Wellen ist diese physikalischen Größe die elektrische und magnetische Feldstärke an jedem Punkt des dreidimenisonalen Raums, den die Welle durcheilt. Bei Gravitationswellen ist diese physikalischen Größe eine Verbiegung des Raums selbst, den diese Welle durcheilt.

Die Krümmung, Dehnung oder Stauchung des vierdimensionalen Raums, der durch eine Gravitationswelle verbogen wird, kann im Prinzip ebenso wie die elektrische Feldstärke einer Radiowelle als Kurvenlinie auf einem Oszilloskop angezeigt werden - jedenfalls sobald man Gravitationswellen tatsächlich irgendwann einmal messen kann.

Damit hören die Ähnlichkeiten und die Vorstellbarkeit allerdings auch schon auf. Die Unterschiede sind größer als die Gemeinsamkeiten: Die sichtbare Wasserwelle ist ein eindimensionales Phänomen (Höhe der Oberfläche) auf einem zweidimensionalen Raum (Fläche des jeweiligen Teichs, Flusses oder Ozeans). Die elektromagnetische Welle ist ein sechsdimensionales Phänomen im dreidimensionalen Raum. Und die Gravitationswelle schließlich ist ein 16-dimensionales Phänomen in der vierdimensionalen "Raumzeit" der Allgemeinen Relativitätstheorie. Bei der elektromagnetischen Welle besteht die oszillierende physikalische Größe nämlich aus je drei Komponenten der elektrischen und der magnetischen Feldstärke, und bei der Gravitationswelle aus den 16 Komponenten des sogenannten Metrik-Tensors, der die Struktur der Raumzeit beschreibt.

Während eine Wasserwelle nur in einer Richtung schwingen kann (nämlich senkrecht, auf und ab), kann eine in einer bestimmten Richtung laufende Radio- oder Lichtwelle in zwei senkrecht zur Laufrichtung stehenden Orientierungen schwingen. Diese beiden sogenannten Polarisationen einer Lichtquelle kann man sich noch ganz gut vorstellen. Bei einer Gravitationswelle gibt es ebenfalls zwei mögliche Polarisationen - aber die sind ganz anders geartet und deutlich schwerer zu verstehen.

Fazit: Schwierige Fragen erzeugen mitunter auch schwierige Antworten.

U. Bastian