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Astronomie: Jagd nach den kosmischen Beschleunigern

Seit Jahrzehnten suchen Forscher nach den Verursachern der energiereichsten Strahlung im Weltall. Ein großes Observatorium stellt nun völlig neue Einblicke in Aussicht.
Supernovaüberrest im Cirrusnebel NGC 6960

Der Wunsch, den Sternenhimmel und das uns umgebende Universum zu verstehen, ist vermutlich so alt wie die Menschheit. Astronomie und Astrophysik haben uns diesem Ziel in den vergangenen Jahrzehnten deutlich näher gebracht. Diese Fortschritte beruhen zum einen darauf, dass Forscher immer größere und empfindlichere Teleskope gebaut haben. Zum anderen haben sie immer wieder neue Fenster zur Beobachtung des Sternenhimmels aufgestoßen.

Heutige Teleskope und Messinstrumente fangen längst nicht nur jenen Teil des Lichtspektrums auf, den Menschen mit bloßem Auge sehen können. Auf der Klaviatur des elektromagnetischen Spektrums entspricht dieses sichtbare Licht gerade mal einer Oktave. Die moderne Astronomie erfasst mittlerweile noch rund 70 weitere: von der langwelligen Radiostrahlung am einen Ende des Spektrums bis hin zur extrem kurzwelligen (und damit besonders energiereichen) Gammastrahlung am anderen.

Daneben ermöglichen noch weitere kosmische Boten Einblicke in weit entfernte Regionen des Alls. So werten Astrophysiker beispielsweise die bereits 1912 entdeckte kosmische Strahlung aus, ein Sammelsurium verschiedener Elementarteilchen und Atomkerne, die aus den Tiefen des Alls stammen und ständig auf die Erdatmosphäre einprasseln. Und sie untersuchen Neutrinos aus Gegenden fernab unseres Sonnensystems sowie die 2015 erstmals direkt nachgewiesenen Gravitationswellen.

Kosmische Neutrinos lassen sich am besten in riesigen, unterirdischen Detektoren dingfest machen. Gravitationswellen erfordern mehrere Kilometer lange Laserinterferometer. Die Astronomie mit Gammastrahlen hingegen setzt auf spezielle Teleskope mit einer ausgeklügelten Rekon­struktionstechnik. Während es für Neutrinos und Gravita­tionswellen bereits große Observatorien gibt, wird nun auch in der Gammaastronomie ein internationales Groß­projekt Wirklichkeit: das Cherenkov Telescope Array (CTA). Seine Teleskope sollen Photonen, also Lichtteilchen, aus den Weiten des Kosmos nachweisen, die zig Milliarden Mal mehr Energie haben als sichtbares Licht …

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Swing-by – Raumsonde JUICE im Billardspiel mit Mond und Erde

Die europäische Raumsonde JUICE führte ein wichtiges Swing-by-Manöver am Erde-Mond-System durch, um mittels der Schwerkraft zu beschleunigen. Dabei half erstmals auch der Mond mit. Bis 2029 folgen drei weitere Planetenvorbeiflüge, um 2031 dann Jupiter und seine Galileischen Monde zu erreichen. Wir informieren Sie über die Details der Mission. Im zweiten Teil unserer Serie über Observatorien berichten wir über das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird. Ein langjähriger ESO-Mitarbeiter beschreibt uns den Fortschritt des Großprojekts. Das ELT soll ähnliche Durchbrüche wie die Weltraumteleskope Hubble und James Webb ermöglichen. Darüber hinaus beleuchten wir die wissenschaftshistorische Bedeutung der Werke des Philosophen Immanuel Kant, der dieses Jahr 300 Jahre alt geworden wäre, und zeigen in unserem Praxisbericht, wie Sie vom Boden aus mit amateurastronomischen Mitteln Raumstationen am Himmel fotografieren können.

Spektrum der Wissenschaft – Vorstoß zur Sonne

Viele Vorgänge im leuchtenden Plasma unserer Sonne sind noch immer rätselhaft. Neue Raumsonden sowie Beobachtungen vom Erdboden aus sollen dabei helfen, die Phänomene besser zu verstehen. Außerdem im Heft: Höhere Symmetrien tragen zur Lösung physikalischer Rätsel bei – vom Teilchenzerfall bis hin zum Verhalten komplexer Quantensysteme. Wir berichten von Untersuchungen an kopflosen Würmern und winzigen Zellklumpen, die kein Gehirn haben, aber grundlegende kognitive Fähigkeiten. Die Klimaforschung nimmt Aerosole in den Blick, um Klimasimulationen zuverlässiger zu machen. Wussten Sie, dass die statistische Methode des t-Tests in der Guinness-Brauerei erfunden wurde? Daneben berichten wir über codebasierte Kryptografie.

Sterne und Weltraum – Gravitationswellen – Wie ist der Status bei gemessenen Signalen?

Gravitationswellendetektoren messen seit April 2024 wieder Signale von Schwarzen Löchern – in unserer Titelgeschichte erfahren Sie mehr über die neuen Erkenntnisse zu diesen rätselhaften Objekten. Darüber hinaus zeigen wir Ihnen die Technik der JANUS-Kamera auf der europäischen Raumsonde JUICE, die im Juli 2031 Jupiter und seine Monde detailliert erkunden soll. Wir berichten über die erfolgreiche Probennahme von der Mondrückseite mit der chinesischen Sonde Chang’e 6 und zeigen neue Aufnahmen des Weltraumteleskopes Euclid.

  • Quellen

H.E.S.S. Collaboration: The H.E.S.S. galactic plane survey. Astronomy & Astrophysics 612, 2018

Hinton, J. A., Hofmann, W.: Teraelectronvolt astronomy. Annual Review of Astronomy and Astrophysics 47, 2009

Weekes, T. C. et al.: Observation of TeV gamma rays from the Crab Nebula using the Atmospheric Cerenkov Imaging Tecchnique.Astrophysical Journal 342, 1989

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