Wie verwalten Beobachtungsastronomen Streaks und andere Artefakte von Objekten in der Erdumlaufbahn?

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Es gibt Tausende von Satelliten und verbrauchten Raketenteilen im niedrigen Erdorbit (LEO). Meistens in der Nähe der Morgen- und Abenddämmerung können sie im Sonnenlicht stehen, während die Observatorien darunter noch den Nachthimmel beobachten, ebenso wie die Observatorien wie Hubble (ebenfalls in LEO).

Sie bewegen sich ungefähr 7 km/sek und von der Erde aus gesehen, wird diese Bewegung je nach Entfernung ungefähr ein halbes Grad pro Sekunde betragen.

In Anbetracht der Anzahl der Observatorien, die den Himmel zu jedem Zeitpunkt abbilden, und der Anzahl der Objekte in LEO müssen Streifen auf den Bildern ziemlich regelmäßig auftreten.

Während dies eine einstündige Belichtung mit Emulsion stark beeinträchtigen würde, wird heutzutage Festkörper-Bildgebung verwendet, und diese werden wahrscheinlich regelmäßig gepuffert, um den erforderlichen Dynamikbereich bereitzustellen, um schwache Objekte mit sehr hellen Bildern im gleichen Feld zu erfassen.

Während ein Bruchteil einer Sekunde durch einen Satelliten normalerweise eine Langzeitbelichtung nicht vollständig auslöscht, ist dies immer noch ein Problem und es scheint auf eine akzeptierte und systematische Weise gehandhabt werden zu müssen.

Frage: Wie verwalten Beobachtungsastronomen Streaks und andere Artefakte von Objekten in LEO? Da diese Dinge (normalerweise) sorgfältig verfolgt werden und ihre Flugbahnen vorhersehbar sind, planen Observatorien oder zumindest Beobachter diese Ereignisse jemals im Voraus oder planen sie, sie zu vermeiden? Oder wird es nur automatisch in der Nachbearbeitung behandelt?

Subtext finden Sie im Tweet des Astronomen Alex Parker (Bild unten) und dann im neueren Tweet des Astronomen Benjamin Pope über den Humanity Star sowie in seiner Antwort "Oh Gott, warum würden Sie uns Astronomen das antun"? Antwort hier.

Siehe auch:

The Washington Post: Company schießt glänzende Kugel in die Umlaufbahn und verärgert Astronomen über "Weltraum-Graffiti".
New York Times: Ist diese glänzende Satelliten-Himmelskunst oder "Weltraum-Graffiti"?
Scientific American: Twinkle, Twinkle, Satellite Ungeziefer

Innerhalb dieser Site:

Wie werden sich mehrere Tausend Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn auf den Nachthimmel auswirken?
Wie heißt die polyedrische Form des Humanity Star?
Hat Humanity Star nicht reflektierende dreieckige Platten? Wenn ja, was sind ihre Eigenschaften?
Zwei-Wochen-Marke; wurde Mayak (Маяк) schon gesichtet? Reflektor eingesetzt? Astronomie „ruiniert“?

Aus Alex Parkers Tweet:

Ganz einfach - wie Sie sagen, um einen großen Dynamikumfang in tiefen astronomischen Bildern zu erhalten, müssen Sie Ihre Belichtungszeit im Allgemeinen in eine Reihe von Unterbelichtungen aufteilen.

Wenn Sie diese Bilder kombinieren, addieren Sie sie nicht nur, Sie "Median-Stapel" (nehmen Sie den Median Pixel für Pixel) oder führen eine etwas anspruchsvollere flussgewichtete Mittelung durch, die die Ausreißer eliminiert.

Dieser Prozess entfernt alle sich bewegenden Objekte im endgültigen Bild und reinigt alle kosmischen Strahlen.

Das Problem mit diesem neu eingeführten Reflektor besteht darin, dass er einem sehr hellen Stern entspricht. Es wird jedes einzelne Bild, in dem es erscheint, vollständig sättigen und kann tatsächlich hell genug sein, um bei einigen Infrarotdetektoren ein Bild zu beschädigen oder zumindest ein dauerhaftes Bild zu hinterlassen.

So kann Elon Musk den Schaden beheben, den seine Starlink-Satelliten der Astronomie zufügen

In jedem Geschäfts- oder Industriebereich galt immer die vorherrschende Regel, dass es Ihnen freisteht, dies zu tun, wenn es kein Gesetz dagegen gibt. Wenn es keine Regeln zum Schutz einer Ressource gibt, können Sie so viel davon verwenden oder nehmen, wie Sie möchten, um Ihre eigenen Ziele zu erreichen. Bis regulatorische Maßnahmen ergriffen werden, können Disruptoren und Innovatoren sich selbst regulieren, oft zum außerordentlichen Nachteil derer, die auf diese jetzt knappen Ressourcen angewiesen sind.

In der Astronomie ist die größte Ressource von allen ein dunkler, klarer Nachthimmel: das Fenster der Menschheit zum Universum. Traditionell waren seine Feinde turbulente Luft, Wolkenbedeckung und künstliche Lichtverschmutzung. Doch seit kurzem bedroht ein neuartiger Schadstoff die Astronomie selbst existenziell: Mega-Satellitenkonstellationen. Wenn das Starlink-Projekt von Elon Musk so weitergeht, wie es begonnen hat, wird es wahrscheinlich die bodengebundene Astronomie, wie wir sie kennen, beenden.

Der Start von Satelliten zur Bereitstellung von Diensten für diejenigen von uns, die am Boden leben, ist ein wesentlicher Bestandteil des modernen Lebens. GPS- und Telekommunikationssatelliten ermöglichen unsere Mobilfunksignale und unterstützen heute unser mobiles Internet. Mit dem bevorstehenden Upgrade auf 5G-Dienste wird eine neue Infrastruktur erforderlich sein, und das bedeutet notwendigerweise, dass ein aktualisierter Satz von Satelliten gestartet werden muss, der für diesen Dienst ausgestattet ist.

Eines der ersten Unternehmen, das versucht, diesen Markt zu bedienen, ist SpaceX unter der Leitung von Elon Musk, das zunächst 12.000 Satelliten in einer Mega-Konstellation namens Starlink einsetzen will. Letztlich soll die Konstellation auf insgesamt 42.000 Satelliten erweitert werden. Bis zum 20. November 2019 wurden nur 122 dieser Satelliten eingesetzt, und sie haben sich bereits nachteilig auf die Astronomie auf globaler Ebene ausgewirkt.

Wenn wir hoffen, dies zu mildern, müssen entweder die Aufsichtsbehörden oder die Führungskräfte von SpaceX selbst eine Änderung anordnen.

Vom dunkelsten Himmel, den Sie auf der Erde finden können, sind für das menschliche Auge etwa 9.000 Sterne sichtbar: bis hin zu einer visuellen Größe von +6,5, der Grenze des menschlichen Sehvermögens. Doch die ersten 122 von Starlink gestarteten Satelliten sind nicht nur heller als die meisten dieser Sterne, sie bewegen sich auch schnell über den Himmel und hinterlassen Spuren, die die Daten der Astronomen verschmutzen.

Wären diese Satelliten entweder schwach, nur wenige oder sich langsam bewegend, wäre dies nur ein leichtes Problem. Wenn Sie nur einen schmalen Bereich des Himmels beobachten, lehnen Sie einfach alle Belichtungsrahmen (oder sogar nur die Pixel davon) ab, in denen die störenden Objekte über den Himmel streifen. Aber bei einer großen Anzahl heller, sich schnell bewegender Satelliten, insbesondere wenn Sie nach Änderungen von Bild zu Bild suchen (wie es viele aktuelle und zukünftige Observatorien tun sollen), müssen Sie jedes Belichtungsbild mit diesen Artefakten auswerfen Sie.

Auch wenn dies nur 0,3 % der Gesamtzahl der geplanten Starlink-Satelliten ausmacht, die SpaceX starten möchte, sind die Konsequenzen klar: Weitfeldastronomie, die nach schwachen Objekten suchen soll – Hauptziele von Observatorien wie Pan-STARRS, LSST und allen anderen Beobachtungsprogramm zum Auffinden potenziell erdgefährdender Objekte – wird erheblich behindert. Die Mittelung über Frames ist keine erwünschte Option, da sie den Astronomen die Möglichkeit nimmt, die natürliche Variabilität von Objekten zu untersuchen, ein weiteres wichtiges wissenschaftliches Ziel. Da Starlink-Satelliten ihre Umlaufbahnen autonom ändern und extrem laut sind, können bodengestützte Beobachtungen nicht geplant werden, um sie zu vermeiden.

Darüber hinaus befinden sich diese Satelliten nicht in traditionellen erdnahen Umlaufbahnen, die auf Zeitskalen von Monaten, Jahren oder (höchstens) Jahrzehnten zerfallen und auf die Erde zurückfallen Jahrtausende dauern. Bereits im September musste der ESA-Satellit Aeolus (der für die Erdbeobachtung verwendet wird) ein Notfallmanöver durchführen, um eine Kollision mit einem SpaceX Starlink-Satelliten zu vermeiden, obwohl es in der Verantwortung von SpaceX lag, sich zu bewegen.

Obwohl SpaceX und Musk Erklärungen abgegeben haben, in denen behauptet wird, dass:

alle diese Aussagen sind zum 20.11.2019 noch nicht richtig.

Frühere Konstellationen von Satelliten, wie die äußerst erfolgreiche Iridium-Konstellation, bewegten sich auf klar definierten und vorhersagbaren Umlaufbahnen, waren nur wenige (insgesamt 66) und flackerten nur hell auf, wenn ihre Ausrichtung das Sonnenlicht auf eine bestimmte Weise reflektierte. Die Starlink-Satelliten stellen zusammen mit ähnlichen geplanten Konstellationen wie Kuiper Systems und OneWeb eine neue und einzigartige Hürde für die bodengestützte Astronomie dar.

Laut Cees Bassa vom Niederländischen Institut für Radioastronomie werden bis zu 140 solcher Satelliten gleichzeitig von jedem Observatorium auf der Erde aus sichtbar sein. Wenn die Unternehmen hinter diesen neuen Konstellationen jedoch bereit sind, nur ein paar einfache Schritte zu gehen, können all diese Hürden genommen werden. Hier ist, was ein verantwortungsbewusster Verwalter des Nachthimmels tun sollte und wie SpaceX den Schaden rückgängig machen kann, den sie der Astronomie zufügen.

1.) Verlassen Sie die Umlaufbahn des aktuellen Stapels von Starlink-Satelliten und setzen Sie ein Moratorium für den Start neuer Satelliten, bis die richtigen Änderungen vorgenommen wurden. Im Gegensatz zu den meisten GPS- und Kommunikationssatelliten, die wir heute haben, sind die aktuellen Starlink-Satelliten groß, reflektierend und veranlassen einige Astronomen bereits, erhebliche Teile ihrer Daten zu verwerfen. Sie befinden sich derzeit in einer Höhe von 280 km, wo sie mit bloßem Auge sichtbar sind, und können nun einfach und sicher aus der Umlaufbahn gebracht werden.

Aber sobald sie auf ihre Betriebshöhe von 550 km angehoben sind, werden sie zu einem viel dauerhafteren Problem. Außerdem wird das öffentliche Bewusstsein sinken, aber sie bleiben für alle Ferngläser und Teleskope sichtbar: die wichtigsten Werkzeuge des Astronomen. Jeder Moment, in dem diese Satelliten dort oben sind, ist das astronomische Äquivalent von gefühllos rollender Kohle gegenüber jedem Wissenschaftler, Forscher und insbesondere den Studenten und Doktoranden, die für den Start ihrer Karriere auf schwer zu bekommende Teleskopzeit angewiesen sind.

2.) Entweder die Satelliten umgestalten oder beschichten, um ihre Reflektivität deutlich zu reduzieren. Ein Teil des Problems bei diesen neuen Satelliten besteht darin, dass sie sowohl groß als auch stark reflektierend sind. Aber diese Probleme sind unnötig: Sie sind Entscheidungen. Die Wahl eines anderen Designs, bei dem die Satelliten so ausgerichtet werden können, dass die Auswirkungen auf die Astronomie minimiert werden, würde das Problem lindern. Noch kostengünstiger würde die einfache Beschichtung der Satelliten mit einer sehr dunklen Außenschicht mit geringer Albedo die astronomisch verschmutzenden Auswirkungen dieser Konstellation stark reduzieren.

Die Albedo-Reduktion, das ist bei den aktuellen Starlink-Satelliten sehr klar, wurde bei der Konstruktion nicht einmal berücksichtigt. Durch die Einbeziehung einiger Schritte mit gesundem Menschenverstand, um sie zu reduzieren – und ich kenne viele Astronomen, die bereit sind, mit Empfehlungen zu helfen – kann die scheinbare Helligkeit dieser Satelliten um einen Faktor von ungefähr verringert werden

3.) Bereitstellung von Echtzeit-Trajektorienplänen, Vorhersagen und Anpassungsinformationen für jeden Satelliten an Observatorien weltweit. Eines der schlimmsten Dinge an diesen Satelliten ist, dass sie ohne vorhersagbare Flugbahnen kommen. Wenn ihre Pfade bekannt wären, könnten Astronomen Beobachtungen planen, die ihren Einfluss auf die Wissenschaft absolut minimieren und jeden Moment des guten Sehens gut nutzen.

Es sollte nicht nur einfach, sondern obligatorisch sein, ein globales Netzwerk einzurichten, das die vorhergesagten Bahnen jedes Satelliten in Echtzeit verfolgt und kontinuierlich aktualisiert wird, um alle durchgeführten Manöver oder Kurskorrekturen zu berücksichtigen. Durch die Bereitstellung dieser Informationen an Astronomen können die verschmutzten Gebiete jederzeit vermieden werden, während gleichzeitig so viel wie möglich des Himmels qualitativ hochwertig beobachtet werden.

4.) Bereitstellung von Finanzmitteln, um Astronomen bei der Entwicklung von hardware- und softwaregesteuerten Lösungen zu unterstützen, um so viel wie möglich von der Satellitenverschmutzung zu reduzieren. Selbst wenn all diese Schritte unternommen werden, wird es für Astronomen immer noch eine mühsame und teure Aufgabe sein, die in ihren Daten verbleibende Kontamination zu berücksichtigen. Es ist unvernünftig zu erwarten, dass Starlink oder ein satellitengestütztes Unternehmen überhaupt keine Auswirkungen auf die Astronomie haben werden, aber es ist äußerst vernünftig zu verlangen, dass sie die Minderungsbemühungen finanzieren, die Astronomen unternehmen müssen.

So funktioniert buchstäblich jede andere Industrie der Welt: Wenn Sie einen Aspekt der natürlichen Umwelt plündern, müssen Sie den Schaden, den Sie verursacht haben, wiedergutmachen. Den Astronomen, die ich kenne, ist es egal, dass es dort oben Satelliten gibt, sie kümmern sich darum, dass sie trotzdem ihre Arbeit verrichten können. Es ist wirklich nicht zu viel verlangt.

Im Moment verbietet der Weltraumvertrag nur die militarisierte Nutzung des Weltraums, alle friedlichen Zwecke sind erlaubt. Es gibt keine Folgen für Schäden am Nachthimmel und keine Vorschriften zur Verschmutzung oder Kontamination. Solange Sie Ihre(n) Satelliten registrieren und keine Kollision im Orbit oder auf der Erde verursachen, besteht keine rechtliche Haftung für das, was Sie tun.

Die einzige Möglichkeit der astronomischen Gemeinschaft besteht darin, entweder zu versuchen, Gesetze zum Schutz des Nachthimmels zu verabschieden, oder zu hoffen, dass sich die Branche selbst regulieren wird. Wenn Unternehmen wie SpaceX, Kuiper Systems und OneWeb den altruistischen Weg gehen, diese Probleme anzugehen, bevor sie weit verbreitete Probleme verursachen, werden sie wirklich würdige Kapitäne dieser aufstrebenden Branche sein. Aber es ist sehr beängstigend, in eine Ära einzutreten, in der die Zukunft einer der ältesten Wissenschaften der Menschheit vom ethischen Kompass einiger weniger profitorientierter Unternehmen abhängt. Unser Verständnis des Universums, von nahegelegenen gefährlichen Objekten bis hin zu weit entfernten Winkeln des Weltraums, liegt nicht mehr in den Händen von Astronomen.

Wie verwalten Beobachtungsastronomen Streaks und andere Artefakte von Objekten in der Erdumlaufbahn? - Astronomie

Wie sterben Sterne? Was werden sie am Ende ihres langen und glänzenden Daseins? Die Antworten beruhen teilweise auf Computermodellen und teilweise auf dem, was am Himmel zu sehen ist, der üblichen Verbindung von Theorie und Beobachtung. Die Details dieses Themas sind, ehrlich gesagt, wieder einmal knifflig, da seit der Erfindung des Teleskops vor mehr als 4 Jahrhunderten niemand mehr gesehen hat, wie ein naher Stern starb. Geleitet von theoretischen Vorhersagen darüber, wie sich Sterne bei (und nach) dem Tod verhalten sollten, durchsuchen Astronomen das Universum und suchen nach Beweisen für Objekte, die den vorhergesagten Schiffskörpern ähneln.

Die besten Modelle gehen davon aus, dass die Endstadien der Sternentwicklung entscheidend von der Masse des Sterns abhängen. Als Faustregel gilt, dass massearme Sterne sanft sterben, während massereiche Sterne gewaltsam sterben. Die Trennlinie zwischen diesen beiden sehr unterschiedlichen Ergebnissen liegt bei etwa der 8-fachen Sonnenmasse. Da eine Milchstraßenzählung zeigt, dass kaum 1% aller Sterne mehr als diese Masse haben, gehören unsere Sonne und die allermeisten Sterne zur Kategorie der massearmen Sterne. Nur seltene Sterne, die viel größer als unsere Sonne sind, werden in die massereiche Kategorie eingeordnet.

Der Untergang unserer Sonne soll geradlinig und unspektakulär verlaufen. Der Kern der Sonne wird extrem heiß und kompakt, wenn er sich seinem Endzustand nähert. Ein einziger cm 3 stellarer Kernmaterie würde auf der Erde eine Tonne wiegen. Das sind 1000 kg Materie, komprimiert auf ein erbsengroßes Volumen. Doch selbst bei diesen sehr hohen Dichten sind Kollisionen zwischen Kernen nicht ausreichend häufig und heftig, um die Temperatur auf die außergewöhnlich hohen 600 Millionen Kelvin zu erhöhen, die erforderlich sind, um eine neue Runde von Kernreaktionen zu zünden und dadurch Kohlenstoff in eines der schwereren Elemente umzuwandeln. Es gibt einfach nicht genug Materie in den darüber liegenden Schichten der kleineren Sterne, um sie noch härter zu tragen. Die Dichte erreicht die maximale Kompression, die Temperatur hört auf zu steigen und Sauerstoff, Eisen, Gold, Uran und viele andere Elemente können in Sternen mit geringer Masse nicht erzeugt werden.

Planetarische Nebel Kleine Sterne wie unsere Sonne schaffen es, sich im Alter in eine ziemliche Notlage hineinzuarbeiten. Ihr Kohlenstoffkern ist in jeder Hinsicht tot. Helium direkt außerhalb des Bereichs der Kohlenstoffasche wandelt sich weiter in mehr Kohlenstoff um, während Wasserstoff in den Zwischenschichten darüber sich in mehr Helium umwandelt. Diese Hitzewelle schiebt die äußersten Schichten langsam auf noch größere Distanzen weg. Das erwartete Ergebnis ist ein Objekt von deutlich seltsamer Haltung mit zwei separaten Teilen – beide bilden die Stufe 12 von Tabelle 3-2. Er wird planetarischer Nebel genannt und soll einen Halo aus warmer, verdünnter Materie haben, der einen heißen, dichten Kern verhüllt. Die Abbildungen 3.29 und 3.30 zeigen zwei Beispiele.

ABBILDUNG 3.29 — Dieser planetarische Nebel, der Ringnebel genannt wird, befindet sich

5000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Lyra. Seine scheinbare Größe entspricht etwa einem Tausendstel der des Mondes, obwohl er tatsächlich viel größer ist als unsere Sonne oder unser Sonnensystem, tatsächlich erstreckt er sich über

1,5 Lichtjahre. Der Nebel ist hier in Echtfarben dargestellt, aber mit bloßem Auge zu dunkel. Der Pfeil zeigt auf seinen zentralen, weißen Zwergenüberrest. (STScI)

Nebel ist lateinisch für “mist” oder “cloud” von großer Ausdehnung und extremer Schwachheit, aber planetarische Nebel sollten nicht mit den noch größeren galaktischen Nebeln verwechselt werden, die zuvor in dieser STELLAR EPOCH erwähnt wurden. Galaktische Nebel sind Wegweiser für die jüngste Sterngeburt Planetarische Nebel sind Indikatoren für den bevorstehenden Sterntod. Das Adjektiv “planetary” ist ebenfalls irreführend, denn diese Himmelsobjekte haben in keiner Weise mit Planeten zu tun. Ihre Bezeichnung geht auf das 18. Jahrhundert zurück, als Astronomen die unzähligen schwachen, verschwommenen Lichtflecken am Nachthimmel kaum unterscheiden konnten und manche Beobachter sie für Planeten hielten. Spätere Studien zeigten deutlich, dass die Unschärfe des Nebels von Schalen und Ringen aus warmem Gas herrührt, die ein kleines leuchtendes Objekt umgeben. Moderne Teleskope lösen planetarische Nebel gut auf und ermöglichen es uns, ihre wahre Natur zu erkennen.

Seltsam oder nicht, allein in unserer Galaxie wurden fast 1000 Beispiele von planetarischen Nebeln entdeckt. Obwohl sie manchmal einen Ring zu haben scheinen, der einen hellen Kern umgibt, ist ihr Halo-förmiges Aussehen aufgrund ihres emittierenden Gases, das sich entlang unserer Sichtlinie angesammelt hat, oft eine Illusion (Abbildung 3.31). Direkte Beobachtungen bestätigen die theoretischen Vorhersagen, dass ihre ausgestoßene Materie aus einer meist kugelförmigen Hülle besteht, die sanft aus dem Kern eines gealterten Roten Riesensterns entweicht. Ausnahmen gibt es zuhauf und seltsame Muster sind üblich, da die Rotation des Sterns und die unregelmäßige Umgebung, in die er sich ausdehnt, oft die zurückweichende Gashülle verzerren, wodurch einige planetarische Nebelformen entstehen. . . nebulös. Einige Planetare haben sogar beleuchtete Jets, Ströme und Spiralen aus Gas, die aus der Nähe ihrer gealterten Kerne ausströmen, mit bisher ungeklärten, eigentümlichen Geometrien (Abbildung 3.32).

Eine letzte Anmerkung zu planetarischen Nebeln: Die Rezessionsbewegungen der äußersten Schichten eines Roten Riesensterns werden zunächst hauptsächlich durch das nukleare Brennen in den mittleren Schichten zwischen dem Sternkern und seiner Peripherie verursacht. Später resultiert die stetige Auswärtsbewegung der Hülle aus dem Prozess der Rekombination von Elektronen mit neu gebildeten Atomen, wodurch Photonen emittiert werden. Diesen Vorgang wiederholend, ionisieren diese Photonen dann weiter entfernt neue Atome, die schließlich rekombinieren, um mehr Photonen zu emittieren, die wiederum neue Materie ionisieren und so weiter.Dieser außer Kontrolle geratene Prozess der Atomionisation, Elektronenrekombination und Photonenemission dient dazu, Teile der Gashülle stetig in immer größere Entfernungen vom Kern zu drücken.

Rote Riesen --> Weiße Zwerge Die Entwicklung einer sich ausdehnenden Hülle eines Nebels ist danach nicht mehr sehr interessant. Es breitet sich im Laufe der Zeit einfach weiter aus, wird immer diffuser und kühler und verschmilzt allmählich unmerklich mit dem interstellaren Medium. Seine wichtigste Rolle besteht darin, den Weltraum mit zusätzlichen Heliumatomen und möglicherweise auch einigen Kohlenstoffatomen anzureichern.

Die weitere Entwicklung des Kernüberrests im Zentrum eines planetarischen Nebels ist ebenfalls ziemlich langweilig. Früher von der Atmosphäre roter Riesensterne verdeckt, erscheinen solche Kerne, sobald sich ihre dünnen Hüllen zurückgezogen und dünner geworden sind. Diese Kerne sind relativ kleine, glühende Objekte, sehr reichlich mit sehr heißem Kohlenstoff, aber nicht nuklear brennend. Sie glänzen nur durch ihre gespeicherte Energie, wobei ihre geringe Größe und die intensive Hitze ein weißglühendes Aussehen garantieren. Nicht viel größer als der Planet Erde, diese geschrumpften Kohlenstoffkerne —Bälle aus nuklearen Abfällen, werden wirklich als Weiße Zwerge bezeichnet. Auch sie sind überall in unserer Galaxis zu sehen.

Die Analyse der von Weißen Zwergen emittierten Strahlung zeigt, dass ihre Eigenschaften gut mit den Computermodellen älterer, massearmer Sterne übereinstimmen. In den Zentren planetarischer Nebel findet man zahlreiche Zwerge, aber nur einen pro Nebel. Tabelle 3-2 listet ihre Eigenschaften im Stadium 13 auf, und ein Teil der gestrichelten Linie in Abbildung 3.33 zeigt die Entwicklung vom Roten Riesen zum Weißen Zwerg. Die lange Wanderung durch das HR-Diagramm resultiert aus der stetigen Umwandlung eines großen, kühlen (Rotriesen) Sterns in einen kleinen, heißen (Weißen Zwerg) Stern. Diese große evolutionäre Veränderung zwischen den Stadien 9 und 13 wird durch die Expansion und Zerstreuung der äußersten Schichten eines Roten Riesen verursacht, sodass nur noch sein früherer Kern, der Weiße Zwergstern, übrig bleibt.

ABBILDUNG 3.33 — Die Veränderung eines Roten Riesensterns (Stadium 9) zu einem Weißen Zwergstern (Stadium 13) erzeugt einen klaren Evolutionspfad über das HR-Diagramm. (Lola-Chaisson)

ABBILDUNG 3.34 — Der weiße Zwergstern Sirius B (Lichtfleck rechts) ist hier als Begleiter des viel größeren und helleren Sterns Sirius A zu sehen. Die sechseckige Form des Bildes von Sirius A ist nicht real, die "Spikes" sind Artefakte, die durch die Stützstreben des Teleskops verursacht werden. (AURA)

Nicht alle Weißen Zwergsterne werden als Kerne planetarischer Nebel gefunden. Mehrere hundert weitere wurden “naked” in unserer Galaxis entdeckt, deren Umschläge offenbar längst unsichtbar gemacht wurden. Abbildung 3.34 zeigt den berühmtesten aller Weißen Zwerge, Sirius B, den schwachen binären Begleiter des viel helleren Sirius A (wobei jedoch, wie im vorherigen Abschnitt erwähnt, noch quälende Probleme bestehen). Detaillierte Beobachtungen zeigen, dass dieser Weiße Zwerg im Vergleich zur Sonne folgende Eigenschaften hat:

Masse = 1,1 Sonnenmasse
Radius = 0,007 Sonnenradius
Leuchtkraft = 0,003 Sonnenleuchtkraft
Oberflächentemperatur = 4,5 Sonnenoberflächentemperatur
durchschnittliche Dichte = 30.000 Sonnenkerndichte

Beachten Sie, dass die Größe der Erde einem Sonnenradius von 0,009 entspricht, was unseren Planeten größer macht als der Stern Sirius B! Somit hat dieser Weiße Zwerg mehr als die Masse unserer Sonne, verpackt in ein Objekt, das kleiner als unser Planet ist, kein Wunder, dass seine Dichte fast eine Million Mal höher ist als die, die wir auf der Erde kennen.

Wieder dunkle Klinker Daher identifizieren Astronomen leicht rote Riesensterne, planetarische Nebel und weiße Zwergsterne im nahen Kosmos. In unterschiedlichen Stadien ihres Alters scheint jedes dieser Objekte der Gesamtdisposition zu entsprechen, die von den theoretischen Berechnungen für alte massearme Sterne vorhergesagt wurde. Aber auch hier sollten wir nicht erwarten, dass wir im Laufe eines einzigen Menschenlebens Zeuge des Aktes der Austreibung der Hülle werden. Mehrere Zehntausend Jahre sind typisch dafür, dass sich die Atmosphäre eines Roten Riesen so weit zurückzieht, dass ein Weißer Zwerg sichtbar wird.

Danach befällt Zwergsterne nichts Aufregendes. Für alle praktischen Zwecke sind diese “stars” tot. Sie kühlen weiter ab und werden mit der Zeit dunkler, während sie sich langsam von weißen Zwergen zu gelben Zwergen und dann zu roten Zwergen verwandeln. Ihre Temperaturen und Helligkeiten ändern sich entsprechend der gestrichelten Linie am unteren Rand des HR-Diagramms in Abbildung 3.33. Ihr Endzustand ist der eines Schwarzen Zwergs – eine kalte, dichte, ausgebrannte Glut im Weltraum. Solche stellaren Leichen haben Stufe 14 von Tabelle 3-2 erreicht, den Friedhof der Sterne.

Niemand weiß, wie viele Schwarze Zwerge unser Galaxy bevölkern, was nicht überraschend ist, da sie unbeleuchtet sind. Sie befinden sich auch in diesem schwer zu untersuchenden Größenbereich zwischen normalen hellen Sternen einerseits und Atomen und Molekülen andererseits. Selbst wenn diese dunklen Klinker irgendwie entdeckt werden könnten, würden wir wahrscheinlich nur wenige von ihnen finden. Die Gesamtdauer eines massearmen Sterns ist sehr lang, typischerweise vergleichbar oder länger als das Alter der Galaxie. Erwarten Sie also nicht, dass sie das Problem der Dunklen Materie lösen. Unsere Milchstraße hat wahrscheinlich noch nicht genug ausgehalten, als dass viele Sterne mit geringer Masse die gesamte stellare Evolutionsreise von der Geburt bis zum Tod zurückgelegt hätten. Vielleicht hat keiner.

Massentod Verschiedene Schicksale erwarten Stars mit >8-fache Masse unserer Sonne. Im Großen und Ganzen entwickeln sich diese größeren Sterne ähnlich wie ihre massearmen Gegenstücke bis zum Rot-Riesen-Stadium, mit nur einem Unterschied. Bei den massereichen Sternen laufen alle Evolutionsschritte schneller ab, weil ihre größere Masse es ihnen ermöglicht, mehr Wärme zu erzeugen. Wie zuvor ist es die Schwerkraft, die diese Hitze erzeugt, und die nachfolgenden Energieflüsse beschleunigen alle evolutionären Ereignisse. Das ist der Grund, warum die größten Sterne, die unglaublich viel Treibstoff verbrauchen, kürzere Zeiträume überdauern, tatsächlich weit weniger als eine Milliarde Jahre. Einige von denen, die Dutzende von Sonnenmassen enthalten, halten nur 10 Millionen Jahre oder 1000-mal weniger als die Sonne – ein bloßes kosmologisches Augenzwinkern, aber immer noch >100.000 Menschenleben.

Auf der Stufe des Roten Riesen kann der Kern eines massereichen Sterns 6x10 8 K erreichen, um Kohlenstoff zu noch schwereren Elementen zu verschmelzen. Auch hier ist Masse der Schlüssel. Wirklich massereiche Sterne erzeugen stärkere Gravitationskräfte als sonnenähnliche Sterne, und die zusätzliche Schwerkraft kann Materie im Kern auf eine ausreichend hohe Dichte zerquetschen, um häufige und heftige Kollisionen zwischen den Gasteilchen zu gewährleisten.

Theoretische Modelle zeigen, dass hochentwickelte Sterne mit großer Masse mehrere innere Schichten haben, in denen verschiedene Kerne gleichzeitig brennen. Das Innere solcher Sterne ähnelt noch mehr einer Zwiebel, wie Abbildung 3.35 zeigt. An der relativ kühlen Peripherie knapp unter der Oberfläche verschmilzt Wasserstoff zu Helium. In den mittleren Schichten verschmelzen Helium und Kohlenstoff zu schwereren Kernen. Direkt über dem Kern befinden sich Magnesium, Silizium, Schwefel und viele andere schwere Kerne, von denen einige wiederum zu noch schwereren Kernen verschmelzen. Da die Temperatur mit der Tiefe dramatisch ansteigt, wird die Asche jeder Verbrennungsstufe zum Brennstoff für die nächste Stufe. Der Kern selbst ist voll von Eisenkernen, ziemlich komplexen Materiestücken mit jeweils 26 Protonen und 30 Neutronen, auf halbem Weg zwischen dem leichtesten und schwersten aller bekannten Kerne.

ABBILDUNG 3.35 — Schnittdiagramm des Inneren eines hochentwickelten Sterns mit einer Masse von mehr als 8 Sonnenmassen. Obwohl dies eine vereinfachte Skizze ist, ähnelt das Innere in vielerlei Hinsicht den Schichten einer Zwiebel. (Lehrsaal)

Jeder dieser Fusionszyklen, in denen Kerne für neue Elemente in verschiedenen Tiefen im Inneren eines Sterns entstehen, wird durch Perioden stellarer Instabilität induziert. Der Kern kühlt etwas ab, zieht sich ein wenig zusammen, erwärmt sich noch mehr, verschmilzt schwere Kerne und verbraucht seinen Brennstoff, wonach der Kreislauf von vorne beginnt, indem er sich wieder zusammenzieht, wieder aufheizt, wieder fusioniert und so weiter. In jeder Sternbrennphase wird Energie als Nebenprodukt des Fusionsprozesses freigesetzt, die den Stern (zumindest für eine Weile) effektiv gegen die Schwerkraft stützt. Und in jeder Phase, in der sich das Innere des Sterns weiterentwickelt, beschleunigt sich seine Fusionsrate. Zum Beispiel für einen Stern

20-mal massereicher als die Sonne, Wasserstoff brennt für

10 Millionen Jahre, Helium für

0,5 Millionen Jahre, Kohlenstoff für

1 Jahr und Silikon für etwa eine Woche.

Da sich Eisen im Kern ansammelt, entwickeln sich für diesen kranken und sterbenden Stern in weniger als einem Tag schnell Komplikationen. Kernphysiker sagen, dass Eisen die „höchste Kernbindungsenergie“ besitzt, was bedeutet, dass Eisen das stabilste aller Elemente ist. Folglich produzieren nukleare Ereignisse mit Eisen keine Energie. Eisenkerne sind so kompakt, dass sie nur Energie verbrauchen können. Das liegt daran, dass die weitere Kontraktion das Eisen tatsächlich wieder in Helium zerlegt und Energie absorbiert, anstatt sie abzugeben. Laienhaft gesprochen spielen Eisenkerne die Rolle von Feuerlöschern, die das stellare Inferno schlagartig zumindest im Kern dämpfen. Mit dem Aufbau von Eisen erlöschen die zentralen Feuer und die nuklearen Ereignisse hören zum letzten Mal auf.

Das Katastrophenpotenzial ist jetzt eindeutig vorhanden. Dieser sehr massereiche Stern wird nicht mehr durch die Kernfusion in seinem Kern aufrechterhalten. Das Fundament des Sterns ist weg, seine strukturelle Stabilität zerstört. Obwohl die Temperatur im Eisenkern zu diesem Zeitpunkt mehrere Milliarden Kelvin erreicht hat, sorgt die starke und plötzlich ungehinderte Anziehungskraft der großen Masse der darüber liegenden Materie für eine Katastrophe in sehr naher Zukunft. Wenn die nuklearen Ereignisse nicht unvermindert andauern, ist für jeden solchen erloschenen Stern kein Problem.

Sobald die Schwerkraft den Druck des heißen Gases überwindet, implodiert der Stern und stürzt in sich zusammen. Die Implosion dauert nicht lange, vielleicht nur wenige Minuten nach dem Aufhören des Kernanzündens ist dies keine sanfte Kontraktion, sondern ein katastrophaler Zusammenbruch. Die Innentemperaturen und -dichten steigen dann phänomenal an, was dazu führt, dass der Stern (teilweise) augenblicklich wie eine Spiralfeder zurückprallt, Teile des Kerns detonieren und alle umgebenden Schichten abwerfen. Die Details, wie ein so massiver Stern wie dieser physisch zurückprallt, sind nicht bekannt, aber das Ergebnis ist sicherlich: Ein Großteil seiner Masse, einschließlich einer Vielzahl von schweren Elementen, die darin gekocht werden, wird mit Geschwindigkeiten, die anfangs Dutzende erreichen, in benachbarte Regionen des Weltraums ausgestoßen Tausende von km/s (oder fast 100 Millionen mph). Die Austreibung ist viel, viel heftiger als bei einem planetarischen Nebel, dies ist ein gigantisches Ereignis, da ein Großteil eines ganzen Sterns buchstäblich explodiert ist. Alle Sterne, die viel größer als unsere Sonne sind, sollen auf diese Weise untergehen. Solch ein spektakuläres Todesrassel wird als Supernova bezeichnet.

Supernovae Nova ist lateinisch für "neu" obwohl Himmelsnovae überhaupt keine wirklich neuen Sterne sind. Ihre plötzliche Aufhellung ließ sie den Beobachtern erst vor Jahrhunderten so erscheinen. Abbildung 3.36 ist eine Fotografie eines Nova—a-Sterns, der schnell heller wird, während er einen kleinen Bruchteil seiner Materie ausstößt. Die Ursprünge solcher stellarer Vertreibungen sind nicht vollständig geklärt, obwohl sie wahrscheinlich durch intensive Gravitationswellen verursacht werden, die auf einige Sterne in Mehrsternsystemen ausgeübt werden. Das Ergebnis ist eine vorübergehende Instabilität, die eine heftige Eruption von Materie von der Oberfläche des Sterns verursacht. Beobachtet, um aufzuhellen um

Die 10.000-fache Leuchtkraft unserer Sonne, Novae verdunkeln sich schließlich nach vielen Monaten bis zu einem Jahr wieder auf den Normalwert. Bei einigen dieser Sterne —“recurrent Novae—wurde beobachtet, dass sie sich im Laufe mehrerer Jahrzehnte mehrmals mehrmals aufhellen.

ABBILDUNG 3.36 — Kleine Mengen heißer Materie, die von einem alten Stern geschleudert wird, können den Stern aufhellen. Novae, wie diese Nova Persei genannt, erleben kleine Austreibungen ihrer Oberflächengase. Dieses Foto wurde etwa 50 Jahre nach seinem ersten Ausbruch aufgenommen und zeigt, dass der Stern die Explosion überlebt hat. (Palomar-Observatorium)

Supernovae sind viel heftiger als Novae. Sie sind wahrscheinlich die turbulentesten Ereignisse in jeder Galaxie, tatsächlich gehören sie zu den energiereichsten im gesamten Universum. Die explodierten stellaren Trümmer sind sehr heiß und können insgesamt einen Blitz von . ausstrahlen >10 9 mal die Helligkeit unserer Sonne. Dies bedeutet, dass ein einzelner Stern innerhalb weniger Stunden nach seinem Ausbruch plötzlich mit der Helligkeit fast unserer gesamten Milchstraße konkurrieren kann. Schließlich lässt die Woge, wie bei jeder Explosion, nach und der Schutt kühlt ab, aber nicht bevor die galaktische Nachbarschaft mit viel potenter Energie und schweren Elementen bestrahlt wurde.

Astrophysiker wissen nicht genau, wann und wie Supernovae explodieren, da ein naher Stern seit Anfang des 17. Jahrhunderts nicht mehr auf diese Weise ausgebrochen ist. Das letzte in unserer Milchstraße geschah 1604, kurz vor der Erfindung des Teleskops. Auch sind die theoretischen Modelle über die komplizierten Details der Explosion nicht ganz klar. Glänzend formuliert: Wie funktioniert der Großteil eines ganzer Stern nicht nur katastrophal implodieren, sondern diese plötzliche Implosion durch eine dramatische Explosion vollständig rückgängig machen?

Supernova-Modelle implizieren, dass, während schwere Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Natrium, Magnesium, Silizium und vieles von allem bis hin zu Eisen im Inneren von Sternen produziert werden, die Explosion selbst für Elemente verantwortlich ist, die schwerer als Eisen sind. Im Moment der Detonation und für

15 Minuten später werden Kerne mit mittlerem Gewicht heftig zusammengedrängt, wodurch einige der schwersten aller Kerne entstehen. Neutroneneinfang schafft den Rest. Viele der seltenen Elemente werden zu dieser Zeit synthetisiert, darunter Silber, Gold, Uran und Plutonium. Die von der Gesellschaft auf der Erde am meisten geschätzte Materie, einschließlich aller Edelmetalle, entstand daher im allerletzten Atemzug zerschmetterter Sterne, die einst groß und hell waren, aber jetzt tot und zerfallen. Ironischerweise werden die schwersten Elemente, einschließlich aller radioaktiven Typen, erst nach dem Untergang ihrer Muttersterne hergestellt. Aber weil die Zeit, die für die Herstellung dieser schweren Atome zur Verfügung steht, so kurz ist, kommen Elemente, die schwerer als Eisen sind, milliardenfach weniger vor als die meisten leichten Kerne – genau das macht viele von ihnen so wertvoll.

Die verstreuten Trümmer einstiger Sterne vermischten sich dann mit frischem interstellaren Wasserstoff und Helium, die während der frühesten PARTIKEL-EPOCH des Universums entstanden. Diese unordentliche Mischung aller Elemente kann sich dann erneut zusammenziehen, erhitzen und verschmelzen, wodurch Sterne der 2., 3. und N. Generation in einem scheinbar endlosen Zyklus von Geburt, Tod und Wiedergeburt hergestellt werden. Unsere eigene Sonne ist mindestens ein Stern der 2. Generation, denn sie enthält bereits schwere Elemente, darunter viel Eisen. Da diese Heavys nicht in einem massearmen, relativ kühlen Stern wie der Sonne hergestellt werden konnten, müssen sie das Produkt ehemals massereicher Sterne sein, die vor langer Zeit explodierten.

Woher wissen wir, dass Sterne auf diese Weise wirklich schwere Elemente erzeugen? Können wir sicher sein, dass die Theorie der stellaren Nukleosynthese richtig ist? Ein Indizienbeweis liegt vor und eine direkte Unterstützung ist aufschlussreich, zusätzlich zu dem offensichtlichen Wrack der explodierten Trümmer selbst, das an zahlreichen Stellen am Himmel zu sehen ist. Erstens ist die Geschwindigkeit, mit der verschiedene Kerne eingefangen und zerfallen, aus Laborexperimenten der letzten Jahrzehnte bekannt. Einige dieser Arbeiten wurden zur Unterstützung des amerikanischen Atomwaffenprogramms durchgeführt. Wenn all diese Raten in ausgeklügelte Computermodelle integriert werden, die auch die Temperaturen, Dichten und Zusammensetzungen in vielen Schichten innerhalb eines massereichen Sterns berücksichtigen, stimmen die relativen Mengen jeder Art von synthetisierten Kernen bemerkenswert gut mit den bekannten Häufigkeiten von Zwischengewichten überein Elemente bis einschließlich Eisen. Trotz der Tatsache, dass niemand jemals Atomkerne bei der Herstellung direkt beobachtet hat, außer den Spuren von Trümmern, die nach Atombombentests auf der Erde gesammelt wurden, ist die Übereinstimmung zwischen Theorie und Beobachtung auffallend. Wir können uns daher einigermaßen sicher sein, dass die Art und Weise, wie die Natur Elemente herstellt, gut verstanden ist, wenn wir unser Wissen über Kernphysik und Sternentwicklung berücksichtigen.

Zweitens liefert die genaue Untersuchung einer Art von Kern – einem seltenen und instabilen namens Technetium – direkte Beweise dafür, dass die Bildung schwerer Elemente tatsächlich in massereichen Sternen auftritt. Dieser Kern, der deutlich schwerer als Eisen ist, hat aus Labormessungen eine radioaktive Halbwertszeit von

200.000 Jahre. Dies ist astronomisch gesehen eine sehr kurze Zeit, daher der Grund, warum niemand jemals Spuren von natürlich vorkommendem Technetium auf der Erde gefunden hat, das vor langer Zeit zerfallen ist. (Es kann jedoch in Laborexperimenten als neu entstandenes Nebenprodukt von Kernreaktionen untersucht werden.) Im Gegensatz dazu deutet die Identifizierung von Technetium im Spektrum vieler Roter Riesensterne darauf hin, dass es innerhalb der letzten Millionen entstanden sein muss Jahre oder so. In den Sternen ist heute tatsächlich die Elementarproduktion im Gange.

ABBILDUNG 3.37 — Die "Lichtkurve" einer typischen Supernova. Die maximale Helligkeit oder Intensität kann manchmal die von einer Milliarde Sonnen erreichen.

Und schließlich sind die Explosionssignaturen einer gezündeten Supernova und einer Atombombe praktisch identisch. Der Blitz einer Supernova (als “Lichtkurve”— bezeichnet, siehe Abbildung 3.37) zeigt einen schnellen Anstieg der Leuchtkraft nahe dem Moment der Explosion, gefolgt von einer stetigen Abnahme der Helligkeit in den nächsten Wochen und dann einer deutlich langsameren Verdunkelung für Jahre danach. Die eigentümliche Reduzierung des Lichts ist hauptsächlich auf den radioaktiven Zerfall instabiler Kerne zurückzuführen, die im Feuerball selbst erzeugt werden. Studien über Blitzlicht und Lichtabfall nach thermonuklearen Waffentests auf der Erde deuten darauf hin, dass der Prozess ein und derselbe ist, obwohl zum Glück die von Menschenhand geschaffene Version von viel geringerer Größe. So zerstörerisch Bomben auch sind, sie helfen uns, die Natur zu verstehen. So zerstörerisch Supernovae auch sind, sie bereichern die Natur.

Beobachtungsbeweise Supernovae sind nicht nur leere Vorhersagen von Theoretikern. Es gibt viele Beweise dafür, dass es im Laufe der Jahrhunderte zu kosmischen Explosionen gekommen ist. Einer der am intensivsten untersuchten Supernova-Überreste ist der Krebsnebel, der vor allem deshalb so treffend benannt wurde, weil sein Aussehen dieser Art von Meerestieren ähnelt (Abbildung 3.38). Etwa 6000 Lichtjahre von der Erde entfernt und im Sternbild Stier sind seine glühenden Trümmer übersät

6-Lichtjahre-Ausdehnung – das Ergebnis, dass sie sich fast selbst in Stücke gesprengt hätte. Jetzt stark abgeblendet, ist die Krabbe, wie sie kurz genannt wird, nur durch ein Teleskop sichtbar. Aber die gemessenen Bewegungen seiner ausgestoßenen Materie eilen jetzt immer noch nach außen

2 Millionen Meilen pro Stunde)"implizieren eine brillante Explosion, deren Licht vor fast 1000 Jahren mit bloßem Auge leicht zu erkennen gewesen sein muss.

Obwohl Nova bedeutet tatsächlich “neu,” moderne Astronomen erkennen, dass die plötzliche Aufhellung von Supernovae, die kurzzeitig von fast unsichtbar zu großer Prominenz wechselte, sie nur so erscheinen ließ.Die ursprüngliche Explosion des Vorläufers des Krebsnebels war so spektakulär, dass alte asiatische und arabische Manuskripte behaupten, dass seine Helligkeit die der Venus übertraf und sogar mit der des Mondes im Jahr 1054 konkurrierte Ereignis in den Felsen des heutigen Mittleren Westens der Vereinigten Staaten.

Das Bild des Krebsnebels erweckt durchaus den Eindruck eines explodierten Trümmerfeldes. Darüber hinaus haben Astronomen in den letzten Jahrzehnten genau das bewiesen und auch die ausgestoßene Materie gemessen. Abbildung 3.39 ist eine Überlagerung eines 1960 aufgenommenen positiven Bildes des Krebsnebels und eines 1974 aufgenommenen negativen Bildes. Wenn die fadenförmige Struktur des Gases nicht in Bewegung wäre, würden sich das positive und das negative Bild perfekt überlappen. Aber sie tun es nicht. Es ist klar, dass in den 14 Jahren dazwischen ein Teil des Gases nach außen gewandert ist. Durch Kenntnis der Gesamtstrecke, die das Gas in diesem Zeitintervall zurückgelegt hat, wurde eine Geschwindigkeit von mehreren tausend km/s für die ausgestoßenen Trümmer abgeleitet. Diese nach außen gerichteten Bewegungen bestätigen, dass vor etwa einem Jahrtausend eine Explosion stattgefunden haben muss.

ABBILDUNG 3.39 — Positive und negative Fotografien des Krebsnebels, die im Abstand von 14 Jahren aufgenommen wurden, überlagern sich nicht genau, was beweist, dass sich die Trümmer des ehemaligen Sterns immer noch vom Ort der Explosion entfernen. (Harvard College-Sternwarte)

Zahlreiche andere massereiche Sterne müssen sich in früheren Zeiten selbst zerstört haben. Schriftliche Dokumente beziehen sich auf Relikte von mindestens einem Dutzend Supernovae in unserer Galaxie in den letzten mehreren tausend Jahren. Der Nachthimmel birgt zusätzliche Beweise für viele dünne Überreste ehemaliger Sterne, die lange vor dem Aufkommen der aufgezeichneten Geschichte in die Luft geflogen sein müssen. Die nächste davon war wahrscheinlich die Veil-Supernova, deren Überreste nur 1500 Lichtjahre von der Erde entfernt lagen, wie in Abbildung 3.40 gezeigt. Astronomen können diesen Überrest noch gut genug sehen, um seine Expansionsgeschwindigkeit zu messen und daraus zu schließen, dass sein Vorläuferstern um 18.000 v. Basierend auf der Menge an Materie, die über ihr Trümmerfeld verstreut ist, schien diese Supernova wahrscheinlich heller als der Vollmond.

Abbildung 3.41 ist ein weiterer Supernova-Überrest in unserer Milchstraße. Dieser, der Gum-Nebel genannt wird, hat Expansionsgeschwindigkeiten, was darauf hindeutet, dass ein Stern um 9000 v. Chr. explodierte. Angesichts der Nähe des explodierten Sterns (nur

1000 Lichtjahre) können wir nur spekulieren, welchen Einfluss eine so plötzlich leuchtende Kugel auf die Mythen, Religionen und Kulturen der Steinzeitmenschen gehabt haben könnte.

ABBILDUNG 3.40 — Dieser Supernova-Überrest, genannt Schleiernebel, ist viel älter als der Krebsnebel. Seine ausgestoßenen Gase erstrecken sich über >150 Lichtjahre. Beachten Sie die komplexen Gasbewegungen, wenn die ausgestoßene Materie in den umgebenden interstellaren Raum ausgestoßen wird. (AURA)

ABBILDUNG 3.41 — Die glühenden Gase des Supernova-Überrests des Gum-Nebels verteilen sich über unglaublich große 60 Bogengrad. Der nächste Rand der expandierenden Hülle ist nur 300 Lichtjahre entfernt. (AURA)

Die jüngsten Supernovae, die in unserer Galaxie beobachtet wurden, sorgten während der Renaissance für Aufsehen und trugen dazu bei, die führende Philosophie der Zeit zu stürzen. Seltsamerweise war der frühere Krebsnebel anscheinend mehrere Jahrhunderte zuvor von Europäern unbemerkt oder zumindest nicht aufgezeichnet worden. Vielleicht war der Einfluss der Kirche so stark und ihr Dogma der Unveränderlichkeit so starr, dass gläubige (oder ängstliche) Bürger es einfach aus ihren Köpfen verbannten. Aber das plötzliche Auftauchen und das anschließende Verblassen sehr heller stellarer Objekte in den Jahren 1572 und 1604 n. Chr. wurden unvermeidlich bemerkt&8212die letzteren waren wochenlang tagsüber sichtbar&8212und zusammen zerstörten sie die aristotelische Vorstellung von einem unveränderlichen Universum jenseits der Erde. Damals ahnte niemand, dass diese brillanten Blitze am Himmel – heute als Tychos- und Kepler-Sterne bekannt – die mentalen Keimlinge für die letztendliche Entstehung des Szenarios der kosmischen Evolution lieferten, in dem das Konzept der Veränderung im Mittelpunkt steht und im Universum allgegenwärtig.

Heutzutage wurden Hunderte von Supernovae in anderen Galaxien gesichtet – viele von ihnen sind momentan so hell wie ihre Elterngalaxien. Astronomen, die in jeder Nacht am Himmel patrouillieren, bemerken oft eine plötzliche Aufhellung eines Teils einer weit entfernten Galaxie, die es ihnen ermöglicht, nicht nur zu überprüfen, dass alle Galaxien massereiche Sterne gemeinsam haben, sondern auch die Vorhersagen der stellar-evolutionären Modelle zu verfeinern . Abbildung 3.42 ist ein Beispiel für Fotos, die im Abstand von einigen Monaten aufgenommen wurden und deutlich eine plötzliche Aufhellung zeigen, die groß genug ist, um mit der normalen Leuchtkraft eines ganzen Spiralarms dieser fernen Galaxie mithalten zu können. Wenn man ein einmonatiges Videoband von einem weit entfernten Galaxienhaufen machen könnte, würden wir Supernovae sehen, die wie winzige und leise Blitzlichter in einem abgedunkelten Stadion aufplatzen. Beunruhigenderweise war die Menschheit jedoch nicht in der Lage, eine Supernova genau zu untersuchen, da ein massereicher Stern in unserer eigenen Milchstraße in den letzten vier Jahrhunderten, als Teleskope verwendet wurden, nicht sichtbar auf diese Weise detoniert war.

ABBILDUNG 3.42 — In dieser weit entfernten Galaxie kann man eine Supernova explodieren sehen, als das Foto rechts aufgenommen wurde. Das Foto links zeigt das normale Aussehen der Galaxie. (AURA)

SN1987A In jüngerer Zeit erlebten Astronomen eine spektakuläre Supernova in der Großen Magellanschen Wolke, dieser kleinen Galaxie

170.000 Lichtjahre entfernt und doch um unsere eigene Milchstraße. Amateurastronomen in Chile entdeckten es zum ersten Mal im Winter 1987 und innerhalb weniger Stunden hatten die meisten Teleskope der Welt am Boden und im Orbit das verdächtige Objekt ins Visier genommen. SN1987A, wie es genannt wird, war eine der dramatischsten kosmischen Veränderungen, die in den letzten 400 Jahren beobachtet wurden. Anscheinend war ein Überriesenstern vom Typ B mit 15 Sonnenmasse und dem eigentümlichen Katalognamen SK-69 202 detoniert und überstrahlte damit kurzzeitig alle anderen Sterne in dieser Zwerggalaxie, wie in Abbildung 3.43 vor und nach der Explosion gezeigt. Im Großen und Ganzen stimmen die beobachteten Eigenschaften dieser Himmelsexplosion gut mit unseren Computermodellen der Sternentwicklung überein, einschließlich der Entdeckung eines kurzen Ausbruchs von Neutrinos, der die Erde fast zeitgleich mit dem ersten Lichtblitz erreichte. Wie unten angemerkt, könnten diese Neutrinos – die gleiche Art von wenig verstandenen Teilchen, die mit dem zuvor diskutierten Sonnenmysterium in Verbindung gebracht werden – den Rückprall des einfallenden Sterns ausgelöst haben und die erstaunliche Explosion verursacht haben, deren Überreste Astronomen noch heute untersuchen.

ABBILDUNG 3.43 — Die Supernova SN1987A (Pfeil) war in der Nähe dieses Nebels (genannt 30 Doradus, eine Sternentstehungsregion in der Großen Magellanschen Wolke) nur wenige Minuten vor der Aufnahme des rechten Fotos explodiert. Das Foto links zeigt das normale Erscheinungsbild des Sternenfeldes vor der Explosion. (AURA)

Zu den wichtigen Informationen von SN1987A gehören diese:

100-mal heller als sein Vorläufer, SK-69 202. Dann stieg er in den nächsten Monaten weiter an, wenn auch langsamer, bevor er verblasste

4 Monate nach seinem ersten Ausbruch. Dieses unregelmäßige Verhalten könnte auf den Zerfall von radioaktivem Material zurückzuführen sein, das der ausgestoßenen Wolke der Supernova zugeführt wird, oder es könnte durch Opazitätsunterschiede im umgebenden Material verursacht worden sein. Die Trümmer werden jetzt von der Hubble-Weltraumteleskop beim

6-Monats-Intervalle, die echte Veränderungen in den Überresten zeigen, da ein Großteil des ehemaligen Sterns in einem schnellen Clip von der Explosion nach außen rast

In der Nähe Supernovae Nicht alles über Supernovae ist gut verstanden. Sicherlich ist ihre Seltenheit in unserem Teil der Milchstraße etwas beunruhigend. Wenn wir die Geschwindigkeit kennen, mit der die Sternentwicklung angenommen wird, und die Anzahl der massereichen Sterne in der Galaxie schätzen, erwarten wir, dass an einem beobachtbaren Ort (weg von den staubigen Teilen der Ebene der Milchstraße) etwa jedes Jahrhundert eine Supernova auftritt . In den letzten 1000 Jahren wurden jedoch nur 6 solcher galaktischen Supernovae registriert und in den letzten 400 Jahren überhaupt keine. Da es kaum wahrscheinlich ist, dass solche grellen Explosionen seit der letzten vor mehreren Jahrhunderten übersehen wurden, scheint die Milchstraße für eine Explosion aus der Vergangenheit längst überfällig. Wenn massereiche Sterne nicht viel seltener explodieren als von der Theorie vorhergesagt, sollten wir jetzt jeden Tag mit einer der spektakulärsten Ausstellungen der Natur verwöhnt werden. Hoffen wir einfach, dass es nicht zu spektakulär oder zu nah ist!

Supernovae können mehr sein als prächtige Lichtshows. Sollte ein massiver Stern in den galaktischen Vororten, in denen sich unsere Sonne befindet, detonieren, könnte er die Erde monatelang mit Strahlung und lebensgefährlicher Materie überschwemmen. Ein anfänglicher Puls hochenergetischer X- und Gammastrahlen, schnell gefolgt von Neutrinos, würde unseren Planeten plötzlich treffen und die Ozonschicht der Erde mit Sicherheit zerstören (oder schwer beschädigen), wahrscheinlich unsere Atmosphäre radioaktiv machen und möglicherweise Sonnenlicht tödlich zulassen braten das meiste Leben auf der Oberfläche. Die obersten Schichten massereicher Sterne werden ebenfalls physikalisch abgerissen und als extrem schnell bewegte Elementarteilchen, bekannt als kosmische Strahlung, in den Weltraum geschickt, die etwas später und für einen längeren Zeitraum (vielleicht Jahrzehnte) des Bombardements eintreffen würden. Solche gewalttätigen Ereignisse könnten Episoden des Massensterbens ausgelöst haben, wie der Fossilienbestand der Erde in den letzten paar hundert Millionen Jahren offenbart hat – ein weiterer fruchtbarer Forschungsbereich, in dem Astronomie und Biologie in der Interdisziplinarität der Astrobiologie zusammentreffen. Die Kenntnis der nahen Sterne "insbesondere ihrer Massen" ist daher von mehr als nur vorübergehendem Interesse. Die Fähigkeit, vorherzusagen, wie nahe Sterne sterben, ist geradezu kritisch. Besonders besorgniserregend ist die Möglichkeit, dass einer unserer stellaren Nachbarn als Supernova explodieren könnte, obwohl wir wahrscheinlich selbst dann nicht viel dagegen tun könnten.

Statistiken über die Sterne in unserer galaktischen Nachbarschaft deuten darauf hin, dass innerhalb vonnova eine Supernova erwartet werden kann

300 Lichtjahre der Sonne einmal alle 0,5 Millionen Jahre oder innerhalb von

30 Lichtjahre alle 0,5 Milliarden Jahre. Zu nah für Komfort? Glücklicherweise ist keiner der derzeit nahen Sterne der Erde massiv genug, um durch Selbstdetonation zu sterben. (Beteigeuze, der große rote Stern im Sternbild Orion, ist wahrscheinlich der beste Kandidat für eine Supernova in der Nähe, und es ist

420 Lichtjahre entfernt.) Zum Glück für uns scheinen sie alle zum Untergang bestimmt zu sein, ebenso wie unsere Sonne durch den ruhigeren Roten Riesen --> Route des Weißen Zwergs.

Faszinierenderweise hat ein sichtbarer massereicher Stern fast sicher bereits explodierte, aber das Licht dieses gewaltigen Ereignisses hat uns noch nicht erreicht. Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit könnten einige der hellsten Sterne, die heute oben zu sehen sind, tatsächlich vor Jahrhunderten explodiert sein und wir würden es noch nicht wissen. Der 10-Sonnen-Massen-Stern Rigel zum Beispiel und nach allem, was wir wissen, stolz und mächtig aussehend

800 Lichtjahre entfernt, könnte während des Mittelalters der Erde explodieren und diese “Message” würde immer noch auf uns zuschwingen. Nur sein “Begleiter” in der Orion-Konstellation, der 15-Sonnenmassen-Rotriese Beteigeuzeuse

420 Lichtjahre entfernt, könnte dies bereits in jüngerer Zeit getan haben. Dies sind sicherlich Kandidaten, die eines Tages explodieren werden, ebenso wie der Nordstern Polaris, der rote Überriese Antares und der mächtige Deneb, der hellste Stern im Sternbild Cygnus.

Sollte eine solche Supernova plötzlich am Himmel auftauchen, können wir sicher sein, dass jedes größere astronomische Instrument sofort in Richtung dieses großartigsten Feuerwerks gerichtet ist. Einige große Observatorien, wie das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, haben “Supernova-Alarmteams” eingerichtet, in denen mehrere Astronomen bereitstehen, innerhalb einer Stunde alle bodengestützten Teleskope und Raumsonden, die von . betrieben werden, zu kommandieren diese Institution. Ein denkwürdiger Fehlalarm an einem Labor-Day-Wochenende vor dreißig Jahren hat sogar dazu beigetragen, einige Kommunikationsrisiken auszugleichen, sollte eine Supernova ihre irdische Ankunft rücksichtslos an einem menschlichen Feiertag planen! Das Hauptziel des Teams ist die Untersuchung der frühen Phasen eines Supernova-Ausbruchs, insbesondere der verschiedenen Arten emittierter Strahlung, die von relativ harmlosen Radiowellen bis hin zu potenziell tödlichen Gammastrahlen reicht.

Evolution groß geschrieben Supernovae sind außerordentlich energiegeladen, sie häufen nahegelegene Materie leicht und effizient zu dichten Klumpen an, ähnlich wie ein Pflug mühelos um Schnee schiebt. Eine einzelne Supernova kann weit mehr Masse aufnehmen, als sie früher als Stern enthielt. Zum Beispiel würde die Explosion eines Sterns mit 10 Sonnenmassen eine Stoßwelle auslösen, die sich bis zu ausdehnt

60 Lichtjahre und sammelt etwa 8000 Sonnenmassen interstellarer Materie.

Stoßwellen können als starker evolutionärer Treiber wirken. Ob das Ergebnis der Expansion von Nebelgas, das durch die Sterngeburt erzeugt wird, oder das heftiger ausgestoßene Gas, das durch den Sterntod erzeugt wird, Stoßwellen können Sterne der zweiten Generation erzeugen, von denen einige neue Nebel bilden, andere wiederum explodieren Fall, der zu noch mehr Stoßwellen führt, und so weiter. Wie eine Kettenreaktion lösen alte Sterne den Ursprung neuer immer tiefer in eine interstellare Wolke aus – eine sequentielle Welle der Sternentstehung, unterstützt und begünstigt insbesondere durch die massereichsten Sterne, die schnell und gefährlich leben. Beobachtungen junger Sterne in der Nähe von Supernova-Überresten deuten darauf hin, dass die sanfte Geburt neuer Sterne oft durch den explosiven Tod anderer ausgelöst wird.

Wo immer O- und B-Typ-Sterne existieren, können wir annehmen, dass sich noch weniger massereiche Sterne in der Entstehung befinden. Es dauert länger, bis sich die weniger massereichen Sterne bilden, daher sollten wir nicht erwarten, viele A-, F-, G-, K- oder M-Sterne zu finden, vorausgesetzt, der Sternentstehungsmechanismus wurde tatsächlich weniger als a ausgelöst Millionen Jahren. Die gesamte Canis-Major-Region (Abbildung 3.20) und viele andere ähnlicher Art sind wahrscheinlich riesige Brutstätten, die von unsichtbaren interstellaren Wolkenfragmenten und Protosternen sowie jungen, sichtbaren, massereichen Sternen, die von Supernovae ausgelöst wurden, befinden. Sternausrichtungen werden auch in der Nähe der Außenränder mehrerer Molekülwolken beobachtet. Gruppen von Sternen, die diesen Wolken am nächsten sind, scheinen die jüngsten zu sein, während die weiter entfernten wie erwartet älter zu sein scheinen.

Abbildung 3.44 skizziert schematisch, was passieren könnte – ein fortlaufender Prozess, der wahrscheinlich noch komplizierter ist als zuvor in dieser STELLAR-EPOCH beschrieben. Jeder Stern vom Typ O oder B bildet sich schnell, lebt kurz und stirbt explosionsartig. Jeder erzeugt eine Gasstoßwelle, die nach außen in den interstellaren Raum vordringt und weitere Sterne bildet, die dann im Rahmen eines kontinuierlichen, fortlaufenden Prozesses der Sternentstehung, der wahrscheinlich viele Sternengenerationen umfasst, erneut explodieren. Dies ähnelt wirklich der Evolution, die groß geschrieben wird.

ABBILDUNG 3.44 — Der Prozess der Sternentstehung (a) und Stoßwellen (b), gefolgt von weiteren Sternentstehungen und zusätzlichen Stoßwellen (c), wird wahrscheinlich in vielen Gebieten unserer Galaxie einen kontinuierlichen Zyklus der Sternentstehung erzeugen. Wie eine Kettenreaktion lösen alte Sterne die Bildung neuer Sterne immer tiefer in einer interstellaren Wolke aus. (Lehrsaal)

Wenn wir weit genug und über lange genug Zeiträume denken, erscheinen Sterne so replizierend wie Käfer in einer Petrischale. Vielleicht etwas weit hergeholt, liefern Sterne dennoch gute Beispiele für die physikalische Evolution. Da sich Sterne im Laufe der Zeit auf natürliche Weise verändern, entwickeln sich in ihrem Inneren steilere Temperatur- und Elementargradienten, ihre Kerne erwärmen sich und ihre schweren Elemente bilden sich. Größe, Farbe, Helligkeit und Make-up der Sterne ändern sich, während sie sich von Protosternen bei der “Geburt” zu reifen Sternen im mittleren “Leben” und weiter zu roten Riesen, weißen Zwergen und Prä-Supernovae in der Nähe entwickeln “Tod.” Zumindest was den Energiefluss, die Materiezirkulation, die internen Gradienten und die Nichtgleichgewichts-Thermodynamik während des Wandels betrifft, haben Sterne viel mit Leben gemeinsam.

Nichts davon soll heißen, dass Sterne leben, eine häufige Fehlinterpretation einer so eklektischen Haltung. Sterne entwickeln sich auch nicht im strengen und begrenzten biologischen Sinne – ein Thema, das am besten später, in der sechsten, BIOLOGISCHEN EPOCHE, genauer untersucht wird. Dennoch sind enge Parallelen offensichtlich, einschließlich Auswahl, Anpassung und vielleicht sogar Generationsnachwuchs unter den Sternen. Es erinnert alles an ein Malthusian-inspiriertes Szenario, hiermit freizügig formuliert:

Galaktische Wolken bringen Sternhaufen hervor, von denen nur wenige (die massereicheren im Gegensatz zur Sonne) (über Supernovae) andere, nachfolgende Sternenpopulationen nacheinander hervorbringen, wobei die Nachkommen jeder Generation leichte Abweichungen aufweisen, insbesondere unter den darin enthaltene schwere Elemente. Wellen der Sternentstehung breiten sich durch viele solcher Wolken aus, wie Kettenreaktionen in Zeitlupe über Äonen hinweg&8212Erschütterungen durch den Tod alter Sterne, die die Geburt neuer Sterne auslösten&8212weder eine Art von Stern, der eine dramatische Zunahme der Zahl zeigt, noch der Prozess der Sternentstehung Regeneration immer perfekt. Diese massereichen Sterne, die von der Natur ausgewählt wurden, um die Feuer zu ertragen, die zur Erzeugung schwerer Elemente erforderlich sind, sind in der Tat genau die gleichen Sterne, die oft neue Sternenpopulationen begünstigen, wodurch der interstellare Raum allmählich und episodisch mit größerer elementarer Komplexität auf Zeitskalen von Millionen von Jahrtausenden bereichert wird. Wie immer hängen die notwendigen, aber vielleicht nicht ausreichenden Bedingungen für das Wachstum der Komplexität von den Umweltbedingungen und der Verfügbarkeit von Energieflüssen in solchen galaktischen Domänen ab.

Immer weiter brummt der Kreislauf. Aufbauen, abbauen, verändern – eine Art stellare “Reproduktion” ohne Gene, Vererbung oder offene Funktion, denn dies sind die Mehrwertqualitäten der biologischen Evolution, die zugegebenermaßen weit über die stellare Evolution hinausgehen.

Methode und Vorbereitungen

Um die Koordinaten zu extrahieren, FWHMs und r Größe jedes Objekts auf der Platte führten wir das von Andruk &. Villarroel et al. (eingereicht werden). Dieses Vorgehen baut auf den Methoden von Andruk et al. (1995, 2017, 2019) 7,8,9 und ist speziell für POSS-I-Rotemulsionen angepasst. Wir haben das Verfahren auch verwendet, um auf der gleichen Platte nach anderen starken Transienten zu suchen (siehe Ergänzende Informationen).

Um ein besseres Verständnis dessen zu bekommen, was wir sehen, haben wir Beobachtungen des gegebenen Feldes im r und G Filter mit dem GTC 10,4-Meter-Teleskop und dem OSIRIS-Instrument in der Nacht vom 25. auf den 26. Mai 2020. Die Astrometrie wurde verbessert mit Astrometrie.net. Außerdem haben wir den Terapix . verwendet swarp Verfahren zur Verbesserung der Astrometrie unter Verwendung von SDSS-Bildern als Referenzfeld für Nullpunktberechnungen in den astrometrischen Lösungen. Genaue Details sind in der Supp. Info, Abschnitte A.1 und A.2. Von den 9 in Abb. 1 gekennzeichneten Quellen nur 6 fallen in das GTC-Sichtfeld – die beiden unteren rechten liegen außerhalb des Sichtfeldes, sowie der am weitesten oben links liegende Transient. Wir haben die POSS-I- und Astrometrie-korrigierten GTC-Bilder WCS-abgeglichen.

Astronomen warnen, dass SpaceX Starlink-Satelliten die wissenschaftliche Beobachtung und Entdeckung behindern könnten

SpaceX plant, Tausende von Satelliten für das Hochgeschwindigkeits-Satelliten-Internetnetzwerk Starlink des Unternehmens in den Weltraum zu starten. Während der Starlink-Dienst darauf abzielt, Hochgeschwindigkeits-Internet an Orte zu bringen, an denen es ansonsten nicht verfügbar oder unerschwinglich teuer ist, Unabhängig berichtet, dass Hunderte von Astronomen Bedenken geäußert haben, dass das Satellitenarray von Starlink einen Einfluss auf die Astronomie haben und wissenschaftliche Entdeckungen verlangsamen könnte.

Ein Bericht des Workshops Satellite Constellations 1 (SATCON1) stellte fest, dass Satellitenkonstellationen am Nachthimmel für bodengestützte Beobachtungen problematisch sind, einschließlich solcher, die optische und infrarote Technologien verwenden. Die Forschung, die dem Bericht des Workshops zugrunde lag, umfasste Beiträge von „mehr als 250 Astronomen, Satellitenbetreibern und Befürwortern des dunklen Himmels“.

Connie Walker, Co-Vorsitzende von SATCON1 vom NOIRLab der National Science Foundation (NSF), sagte zu dem Bericht: „Die jüngsten technologischen Entwicklungen für die astronomische Forschung – insbesondere Kameras mit weiten Sichtfeldern an großen optischen Infrarotteleskopen – finden zeitgleich mit den schnelle Bereitstellung von vielen Tausenden von Satelliten im niedrigen Erdorbit (LEOsats) durch Unternehmen, die neue weltraumgestützte Kommunikationstechnologien einführen.'

Der Bericht kommt zu dem Schluss, dass große Satellitenkonstellationen Auswirkungen auf die astronomische Forschung und die allgemeine menschliche Erfahrung des Nachthimmels haben werden, obwohl sie feststellen, dass die Auswirkungen von „vernachlässigbar“ bis „extrem“ reichen werden. Als die ersten 60 Kommunikationssatelliten von Starlink im Mai 2019 gestartet wurden, waren die Auswirkungen sofort von Astronomen zu spüren und die Satelliten waren "heller, als alle erwartet wurden". Es ist weder steuerlich noch wissenschaftlich machbar, die Nutzung der bodengebundenen Astronomie einzustellen.

Während die Auswirkungen von LEOsats für Astronomen negativ sein können, ist die Einführung von Kommunikationsdiensten in unterversorgten Gebieten zweifellos positiv für potenzielle Benutzer. Der SATCON1-Workshop versucht, mit Satellitenbetreibern zusammenzuarbeiten, um eine Lösung zu finden. Der Bericht enthält zwei Hauptergebnisse. Einer ist, dass LEOsats "wissenschaftliche Programme, die Dämmerungsbeobachtungen erfordern, unverhältnismäßig stark beeinflussen, wie die Suche nach erdbedrohenden Asteroiden und Kometen, Objekten des äußeren Sonnensystems und Gegenstücken von flüchtigen Gravitationswellenquellen im sichtbaren Licht." Die zweite Erkenntnis ist, dass es mindestens ein halbes Dutzend Möglichkeiten gibt, den Schaden zu verringern, der der Astronomie durch große Satellitenkonstellationen zugefügt wird.

Eine dieser sechs Möglichkeiten besteht darin, weniger oder keine LEOsats zu starten, was natürlich eine unpraktische und unwahrscheinliche Lösung ist. Realistischer stellte der Workshop fest, dass die Auswirkungen von LEOsats verringert werden können, wenn sie in Orbitalhöhen von nicht mehr als 600 km eingesetzt werden, Satelliten abgedunkelt sind oder Sonnenschirme enthalten oder sorgfältig im Weltraum ausgerichtet werden, um Reflexionen zu reduzieren. Möglicherweise gibt es auch Möglichkeiten, die Auswirkungen von Satellitenspuren durch Verbesserungen der Verarbeitungstechniken für astronomische Bilder zu verringern. Wenn Satellitenbesitzer den Astronomen außerdem genaue Bahninformationen liefern, können Beobachter Satelliten mit ihren Teleskopen meiden.

Patrick McCarthy, Direktor des NOIRLab, sagt über die Ergebnisse und Empfehlungen des Berichts, dass er hofft, dass sie "als Richtlinien für Observatorien und Satellitenbetreiber gleichermaßen dienen werden, während wir auf ein detaillierteres Verständnis der Auswirkungen und Abschwächungen hinarbeiten und lernen, den Himmel zu teilen, einer von" die unschätzbaren Schätze der Natur.'

Der nächste Workshop, SATCON2, soll sich Anfang bis Mitte 2021 mit den Themen Politik und Regulierung befassen.

SpaceX plant, mehr als 30.000 Starlink-Satelliten zu starten. Dies entspricht laut SATCON1-Bericht ungefähr einer Verdoppelung der sich im Weltraum bewegenden Objekte, die während der Dämmerung mit bloßem Auge sichtbar sind.

Obwohl sich derzeit nur etwa 500 Starlink-Satelliten im Orbit befinden, waren die Auswirkungen des Programms bereits bei bedeutenden astronomischen Ereignissen zu spüren. Zum Beispiel tauchte in diesem Sommer der Komet Neowise auf, was nur alle 6.800 Jahre möglich war, und Starlink-Satelliten störten die Beobachtung für viele.

Bisher hat SpaceX Schritte unternommen, um die Auswirkungen seiner Satelliten zu reduzieren. Das Weltraumforschungsunternehmen hat eine Verdrehungstechnik verwendet, um die Sonnenkollektoren der Satelliten weniger reflektierend zu machen. Es hat sich auch damit beschäftigt, reflektierende Oberflächen schwarz zu malen und Sonnenschirme zu verwenden. SpaceX hat mit der American Astronomical Society (AAS), dem National Radio Astronomy Observatory (NORAF) und dem Green Bank Observatory (GBO) zusammengearbeitet, um eine Lösung für das Problem der LEOsat-Sichtbarkeit zu finden.

SpaceX erklärte: „Wir haben einen experimentellen und iterativen Ansatz gewählt, um die Helligkeit der Starlink-Satelliten zu reduzieren. Die Orbitalhelligkeit ist ein äußerst schwierig analytisch zu lösendes Problem.'

Für Astronomen kann der SATCON2-Workshop nicht früh genug kommen. Professor Tony Tyson von der University of California, Davis, sagt, dass "...keine Kombination von Maßnahmen die Auswirkungen von Satellitenspuren auf die wissenschaftlichen Programme der kommenden Generation optischer Astronomieeinrichtungen vollständig vermeiden kann."

Astronomen untersuchen mysteriöses interstellares Objekt auf Anzeichen von Technologie

Der russische Milliardär Yuri Milner sagt, wenn der Weltraumfelsen 'Oumuamua Funksignale aussendet, wird sein Team in der Lage sein, sie zu erkennen - und die Ergebnisse könnten innerhalb weniger Tage vorliegen.

Die E-Mail über „ein höchst eigenartiges Objekt“ im Sonnensystem ist letzte Woche in Yuri Milners Posteingang angekommen.

Milner, der russische Milliardär hinter Breakthrough Listen, einer 100-Millionen-Dollar-Suche nach intelligentem außerirdischem Leben, hatte bereits von dem seltsamen Objekt gehört. ‘Oumuamua kam im Oktober in Sicht, das erste interstellare Objekt, das in unserem Sonnensystem gesehen wurde.

Astronomen auf der ganzen Welt jagten mit ihren Teleskopen dem mysteriösen Weltraumfelsen nach und sammelten so viele Daten wie möglich, während er davonraste. Ihre Beobachtungen ergaben ein wirklich ungewöhnliches Objekt mit rätselhaften Eigenschaften. Wissenschaftler haben lange vorhergesagt, dass ein interstellarer Besucher eines Tages in unsere Ecke des Universums segeln würde, aber nicht so etwas.

„Je mehr ich dieses Objekt studiere, desto ungewöhnlicher erscheint es, und ich frage mich, ob es eine künstlich hergestellte Sonde sein könnte, die von einer außerirdischen Zivilisation geschickt wurde“, Avi Loeb, der Vorsitzende der Harvard-Astronomieabteilung und einer von Milners Beratern für Breakthrough Hör zu, schrieb in der E-Mail an Milner.

Einen Tag später rief Milners Assistent Loeb zu Milners Haus in Palo Alto. Sie trafen sich dort am vergangenen Samstag, um über Oumuamua zu sprechen, ein hawaiianisches Wort für „Bote“. Loeb durchlief die Besonderheiten des Weltraumfelsens, insbesondere seine längliche Form, die wie eine Zigarre oder Nadel aussieht – eine seltsame Form für einen gewöhnlichen Weltraumfelsen.

Für Milner wurde das Objekt zu faszinierend, um es zu ignorieren. Also hat er sich entschieden, genauer hinzuschauen.

Breakthrough Listen gab am Montag bekannt, dass das Programm diese Woche mit der Überprüfung von Oumuamua auf Anzeichen von Funksignalen mit dem Green Bank Telescope in West Virginia beginnen wird. Der interstellare Asteroid hat jetzt etwa die doppelte Entfernung zwischen Erde und Sonne von unserem Planeten und bewegt sich mit einer flotten Geschwindigkeit von 38,3 Kilometern pro Sekunde. Bei dieser geringen Entfernung kann Green Bank die schwächsten Frequenzen erkennen. Es würde weniger als eine Minute dauern, bis das Teleskop etwas so schwaches wie die Radiowellen eines Mobiltelefons wahrnahm. Wenn ‘Oumuamua Signale sendet, hören wir sie.

Die Chance auf eine Alien-Erkennung ist wie immer gering. Aber es ist nicht Null. Und Milner denkt, wir sollten – für alle Fälle – nachsehen, bevor Oumuamua endgültig weg ist. Das Objekt wird nächstes Jahr die Umlaufbahn des Jupiter passieren und in den 2020er Jahren über Pluto hinausrasen.

„Ob künstlich oder nicht, wir werden auf jeden Fall mehr über dieses Objekt wissen“, sagte mir Milner letzte Woche in einem Videointerview.

Die neuen Beobachtungen werden wahrscheinlich von den vielen Astronomen begrüßt, die sich seit Wochen über diesem Weltraumfelsen am Kopf kratzen. „Oumuamua scheint viele ihrer Vorhersagen über sich schnell bewegende interstellare Objekte zu zerstören, und je mehr Wissenschaftler sich mit den Daten beschäftigen, desto mehr Rätsel finden sie.

Das Funkeln von 'Oumuamua wurde zum ersten Mal vom Pan-STARRS-Durchmusterungsteleskop auf Hawaii während seines nächtlichen Scans von erdnahen Objekten wie Kometen und Asteroiden entdeckt. Seine Geschwindigkeit und Umlaufbahn deuteten darauf hin, dass das Objekt nicht an die Schwerkraft der Sonne gebunden war und nicht zu diesem Sonnensystem gehörte.

Zuerst dachten Astronomen, dass Oumuamua ein Komet sein muss, basierend auf jahrzehntelanger wissenschaftlicher Literatur, die seine Ankunft vorhersagte. Als unser Sonnensystem jung war, richteten die größten Planeten Verwüstung an, als sie in Form wirbelten und sich in ihren Umlaufbahnen niederließen. Ihre Bewegungen könnten nahegelegenes Material so heftig anstoßen, dass Fels- und Eisstücke weit ins Universum fliegen würden. Die am leichtesten auszuwerfenden Objekte waren diejenigen, die am Rand des Sonnensystems kreisten, wo es einfacher wäre, der Schwerkraft der Sonne zu entkommen. In unserem Sonnensystem lauern weit mehr Kometen als Asteroiden in der Nähe der Grenze zum interstellaren Raum. Astronomen erwarteten, dass dies die ersten interstellaren Objekte waren, die sie sahen.

Und so überprüften Astronomen 'Oumuamua auf ein Koma, einen Schweif aus verdampftem Material, der Kometen verfolgt, wenn sie in der Nähe der Sonne vorbeiziehen und sich aufheizen. Sie verwendeten Teleskope, die jede Sekunde das Material eines Zuckerwürfels erkennen können, das vom Objekt wegfliegt. Aber ‘Oumuamua zeigte keine Anzeichen eines Komas.

Dies war die erste Überraschung von vielen.

Im Gegensatz zu den klumpigen, kartoffelförmigen Asteroiden unseres Sonnensystems ist der 400 Meter lange 'Oumuamua vielleicht zehnmal so lang wie breit, ein extremes Seitenverhältnis, das alle bekannten Asteroiden übertrumpft. Astronomen wissen nicht, wie das Universum ein solches Objekt hervorbringen konnte. Die meisten natürlichen Interaktionen zwischen einem Objekt und seinem umgebenden Medium begünstigen die Schaffung von abgerundeten Objekten, sagte Loeb, wie Kieselsteine an einem Seeufer, die durch Plätschern von Wasser glatt gemacht werden.

Weitere Beobachtungen von ‘Oumuamua ergaben, dass es keine Spuren von Wassereis enthielt, was darauf hindeutet, dass der Asteroid aus Gestein oder möglicherweise Metall besteht. Was auch immer es ist, das Material ist auf jeden Fall robust. ‘Oumuamua rotiert ungefähr alle sieben Stunden, eine Geschwindigkeit, die wahrscheinlich dazu führen würde, dass einige felsige Objekte, die den Spitznamen „Trümmerhaufen“ tragen, zerbröckeln. ‘Oumuamua überlebte sogar einen engen Pass mit der Sonne im September, bevor er entdeckt wurde, ohne auseinander zu brechen.

Dank seiner nicht kugelförmigen Form taumelt der Asteroid unkontrolliert. „Wenn Sie ein nicht rundes Objekt nehmen und es in die Luft werfen, wird es diese komplizierte Drehbewegung ausführen“, sagte Jason Wright, Astronom an der Penn State University. "Es dreht sich einfach nicht nur schön entlang einer Achse." Wright sagte, dass eine lange Reise durch den Kosmos das Taumeln eines Objekts verlangsamen kann, aber „Oumuamua hat keine Anzeichen dafür gezeigt, dass es aufhört, sich zu drehen.

"Ich sage nicht, dass all das unbedingt eine rauchende Waffe oder super aufregend ist", sagte Milner über die ungewöhnlichen Eigenschaften von Oumuamua. "Aber ich denke, es rechtfertigt eine gründliche Untersuchung aus SETI-Sicht."

Karen Meech, eine Astronomin am Institut für Astronomie der Universität von Hawaii, deren Team 'Oumuamua entdeckte, sagte, ihre Beobachtungen seien "völlig vereinbar damit, dass es sich um ein natürliches Objekt handelt". Die Analyse des vom Asteroiden reflektierten Lichts zeigt, dass Oumuamua rot ist, eine Farbe, die für Gesteinskörper zu erwarten wäre, die über lange Zeiträume der kosmischen Strahlung des interstellaren Raums ausgesetzt sind.

Es gibt in der Tat einige natürliche Erklärungen für einige der seltsamen Eigenschaften von Oumuamua. Einige Astronomen sagen, „Oumuamua könnte ein Kontaktbinär sein – zwei Objekte, die sich nähern, bis sie sich berühren und an einem Ende verschmelzen – wie Kleopatra unseres Sonnensystems, ein metallischer, hundeknochenförmiger Asteroid.

Sie deuten darauf hin, dass jedes Eis auf der Oberfläche des Asteroiden auf seiner Reise zwischen den Sternen von hochenergetischen Teilchen weggezerrt wurde. Vielleicht ist der Asteroid so robust, weil er sich in den inneren Regionen eines Sonnensystems gebildet hat, wo Gestein und Metall häufiger als Eis zu finden sind. Dies wäre schwierig, da die meisten bisher entdeckten Exoplaneten ihren Mutterstern extrem nahe kreisen und sie daran hindern, Trümmer über die Anziehungskraft des Sterns hinauszuschleudern. Aber sie haben vielleicht Geschwister, wie unser Jupiter und Neptun, die in der Dunkelheit lauern und die Arbeit für sie erledigen.

Wenn „Oumuamua uns etwas Aufregendes zu sagen hat, dann ist es, dass unser Verständnis der Planetenentstehung noch etwas Arbeit erfordert“, sagte Gregory Laughlin, ein Astronom, der Exoplaneten an der Yale University untersucht. „Wir wissen, dass Planetensysteme sehr verbreitet sind, aber die Art und Weise, wie ihr Prozess entfaltet scheint reicher zu sein als erwartet“, sagte er.

Der Gedanke, dass ein Raumschiff wie eine Aufklärungsmission in Planetensysteme abgeworfen wird, mag nach Science-Fiction klingen. Aber für Milner ist es die Zukunft. Milner gibt über einen Zeitraum von 10 Jahren 100 Millionen US-Dollar aus, um eine Raumfahrzeugtechnologie zu entwickeln, mit der eine winzige Sonde mit einem Fünftel der Lichtgeschwindigkeit in Richtung Alpha Centauri, dem der Erde nächstgelegenen Sternensystem, rasen kann. Wenn Milner Erfolg hat, würde sich die Reise von 25 Billionen Meilen von Zehntausenden von Jahren, basierend auf unserer aktuellen Technologie, auf luftige 20 Jahre verkürzen. Hunderte dieser Miniatursonden würden in der Dunkelheit eingesetzt, in der Hoffnung, dass wenigstens eine die Reise beenden könnte. Vielleicht hatte schon eine andere Zivilisation die gleiche Idee.

Wenn diese Art von Technologie heute verfügbar wäre, sagte Milner, er würde eine Art Sonde nach Oumuamua schicken. „Dafür brauchen wir einige neue Antriebstechnologien“, sagte er.

Die Möglichkeit, dass Oumuamua ein künstliches Artefakt einer fortgeschrittenen Zivilisation ist, wird in der Astronomiegemeinschaft nicht geflüstert. Aber es gibt eine gesunde Portion Zögern in ihren Diskussionen. Wissenschaftler müssen schließlich jede andere plausible Erklärung erschöpfen, bevor sie ET in Betracht ziehen.

„Manchmal wird halb scherzhaft erwähnt, dass Leute Dinge sagen, wenn sie nicht ganz sicher sind, ob man sie ernst nehmen soll oder nicht“, sagt Ed Turner, Astrophysiker an der Princeton University. Er ist fasziniert von einer möglichen SETI-Beobachtung von 'Oumuamua, aber wie die meisten Astronomen hält er nicht den Atem an.

"Wenn Sie Ihr Haus verwetten würden, würde ich darauf nicht wetten", sagte Turner.

Wenn sie von „Oumuamua“ sprechen, erinnern sich Astronomen an die Geschichte aus Arthur C. Clarkes Roman von 1973 Rendezvous mit Rama. Wir schreiben das Jahr 2131 und Astronomen haben ein mysteriöses Objekt jenseits der Umlaufbahn des Jupiter entdeckt und als Asteroiden klassifiziert. Ihre Beobachtungen zeigen, dass das Objekt namens Rama nicht der Umlaufbahn der Sonne folgt und von außerhalb des Sonnensystems gekommen sein muss. Sie schicken eine Raumsonde, um Rama zu fotografieren und feststellen, dass sie die Form eines perfekten Zylinders hat. Eine bemannte Mission wird entsandt. Bei der Landung entdecken die Menschen, dass der Asteroid ein außerirdisches Raumschiff ist, das seltsame, maschinenähnliche Wesen trägt, die ihnen wenig Aufmerksamkeit schenken. Es gibt keine Anzeichen für die außerirdische Zivilisation, die sie geschaffen hat. Nach einigem Basteln geht die menschliche Crew von Bord und lässt Rama aus dem Sonnensystem heraus.

Die Geschichte weist einige verlockende Ähnlichkeiten mit den aktuellen Umständen auf. Die skeptischsten Astronomen weisen darauf hin, dass Oumuamua abgesehen von seiner gefäßartigen Form keine der Eigenschaften hat, die man sich für ein außerirdisches Raumschiff vorstellen würde. Das Objekt ist einer leicht vorhersagbaren Flugbahn durch das Sonnensystem gefolgt. Astronomen haben seinen Kurs vorwärts und rückwärts genau gezeichnet. Würde ein außerirdisches Raumschiff nicht mit einem Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit reisen und würde es nicht langsamer fahren, um die Dinge im Vorbeiziehen zu betrachten?

"Die Erklärung, dass dies eine gerichtete Sonde ist, ist meiner Meinung nach komisch unwahrscheinlich", sagte Konstantin Batygin, ein planetarischer Astrophysiker am California Institute of Technology. „Das ist nur ein Stück Schutt. Ich denke, mehr ist da nicht drin."

Abstrakt

Im Jahr 2015 begannen wir eine Doktorarbeit mit dem Ziel, ein Moving Objects Processing System (MOPS) zu schreiben, das darauf abzielt, erdnahe Asteroiden (NEAs) in astronomischen Durchmusterungen zu erkennen, die im Rahmen des EURONEAR-Projekts geplant sind. Basierend auf dieser MOPS-Erfahrung haben wir 2017 das Projekt NEARBY dem Rumänische Raumfahrtbehörde, die Fördermittel an die Technische Universität Cluj-Napoca (UTCN) und die Universität Craiovafür den Aufbau einer Cloud-basierten Online-Plattform, um Vermessungsbilder zu reduzieren, Asteroidenerkennungen und NEA-Kandidaten nahezu in Echtzeit zu erkennen, zu validieren und zu melden. Die NEARBY-Plattform wurde entwickelt und ist seit Februar 2018 bei UTCN verfügbar und wurde während 5 Pilotumfragen getestet, die 2017-2018 mit dem Isaac-Newton-Teleskop auf La Palma. Im November 2018 wurden zwei NEAs entdeckt (2018 VQ1 und 2018 VN3), die geborgen und innerhalb von 2 Stunden an MPC gemeldet wurden. Weitere 4 entdeckte NEAs wurden von einigen Dutzend möglicher NEA-Kandidaten gefunden, die umgehend verfolgt wurden, was es uns ermöglichte, mit der NEARBY-Plattform 22 Hungarias und 7 Mars-überquerende Asteroiden zu entdecken. Im Vergleich zu anderen wenigen verfügbaren Software konnte NEARBY mehr Asteroiden erkennen (um 8-41 %), aber weniger Punkte als die menschliche Erkennung (um etwa 10 %). Anhand der resultierenden Daten werden die astrometrische Genauigkeit, photometrische Grenzen und eine INT NEA-Erhebungs-Fallstudie als Richtlinien für die Planung zukünftiger Erhebungen vorgestellt.

Harvards bester Astronom: Unser Sonnensystem wimmelt von Alien-Technologie

Wenn Sie zwei Milliarden Meilen in Richtung der Pegasus-Konstellation fliegen könnten und wüssten, wo Sie suchen müssen, würden Sie ein dünnes, flaches Objekt finden, etwa so groß wie ein Fußballfeld und bis zu zehnmal stärker reflektierend als ein durchschnittlicher Komet. Wenn Sie es eine Weile beobachten, würden Sie feststellen, dass es taumelt, wenn es sich von der Sonne entfernt, und sich ungefähr alle sieben Stunden über Kopf dreht.

Dieses Objekt passierte die Erde im Oktober 2017. Als es seine Rückkehr in den interstellaren Raum begann, identifizierte es der kanadische Astronom Robert Weryk unter den Bildern der damals leistungsstärksten Kamera der Welt, einem Teleskop auf Hawaii namens Pan-STARRS1. Die Astronomen auf Hawaii nannten es „Oumuamua“, ein hawaiianisches Wort, das „erster Späher von einem fernen Ort“ bedeutet.

‘Oumuamua war das Thema großer Aufregung. Es war das erste Objekt, das Menschen aus dem interstellaren Raum durch das Sonnensystem reisen beobachtet haben. Aber es wurde auch umstritten: Seine Form, die Art und Weise, wie er sich uns näherte und wie er sich entfernte, stimmen nicht mit dem Verhalten eines Asteroiden oder Kometen überein.11 Tage lang suchten die Teleskope der Welt nach der Bedeutung dieses seltsamen Besuchers.

Ein Jahr später verschärfte sich die Debatte über Oumuamua, als einer der weltweit führenden Astronomen, Avi Loeb, ein Papier vorlegte Astrophysikalische Zeitschriftenbriefe. Darin argumentierten Loeb und sein Kollege Shmuel Bailey, dass „Oumuamuas seltsame Eigenschaften darauf hindeuteten, dass es sich um „eine neue Klasse von dünnem interstellarem Material handelt, das entweder auf natürliche Weise, durch einen noch unbekannten Prozess […] oder künstlichen Ursprungs“ hergestellt wird. Seitdem behauptet Loeb, dass die rationalste und konservativste Erklärung darin besteht, dass Oumuamua von einer außerirdischen Zivilisation hervorgebracht wurde.

Wir werden ‘Oumuamua mit ziemlicher Sicherheit nie wieder sehen, weil es sich mit 30 Kilometer pro Sekunde vom Sonnensystem entfernt. Aber Loeb sagt, die Wissenschaftler müssen sich jetzt darauf vorbereiten, was passiert, wenn das nächste Objekt dieser Art eintrifft, was seiner Meinung nach sehr bald geschehen wird. Wenn er recht hat, umgeben uns diese Objekte in einer kaum vorstellbaren Zahl.

Avi Loeb ist ein schneller Redner, er hat die schnelle Geläufigkeit eines jahrzehntelangen Vortragenden, aber auch eine ungeübte Begeisterung steckt in seiner Rede. Er behält den Akzent seiner Heimat Israel, obwohl er seit 1988 in den USA lebt, als er ein Stipendium an der Princeton University erhielt. Sein erstes Interview führte er mit dem berühmten Physiker Freeman Dyson, der auch für seine Theorien über außerirdische Zivilisationen bekannt war.

Loeb verbrachte fast ein Jahrzehnt als Vorsitzender der Astronomie-Abteilung von Harvard, die längste Zeit, die ein Wissenschaftler in dieser Position innehatte. Er hat eine Reihe wichtiger Durchbrüche in unserem Verständnis des Universums erzielt oder dazu beigetragen, einschließlich verschiedener Methoden zur Erkennung von Exoplaneten – Planeten, die andere Sterne als die Sonne umkreisen. Er hat unglaubliche Phänomene richtig vorhergesagt, wie zum Beispiel Sterne, die mit fast einer halben Milliarde Meilen pro Stunde durch die Tiefen zwischen Galaxien ziehen. Er ist der Gründungsdirektor von Harvards Black Hole Initiative, einem Teil des Event Horizon Telescope-Projekts, das im April 2019 der Welt das erste Foto eines Schwarzen Lochs präsentierte.

Fast alle Vorhersagen von Loeb wurden von seinen Kollegen unterstützt, bis auf eine.

Im Herbst 2019 besuchten Loeb und ein Kollege – ein leitender Astronom in Harvard – ein Seminar zum Thema „Oumuamua. „Nachdem es zu Ende war“, erzählte mir Loeb, „verließ ich den Raum zusammen mit einem Kollegen von mir, einem konservativen Mainstream-Astronomen, und er sagte: ‚Dieses Objekt ist so seltsam – ich wünschte, es hätte nie existiert.‘“

Das ist, sagt Loeb, „eine schreckliche Aussage für einen Wissenschaftler … man sollte alles, was die Natur einem gibt, mit offenen Armen annehmen“. Aber er hat auch festgestellt, dass solche Einstellungen üblich sind. Es gebe ein weit verbreitetes „Tabu“, über außerirdische Intelligenz zu sprechen.

Warum glaubt Loeb, dass Oumuamua eine außerirdische Technologie war?

Erstens bewegte sich Oumuamua im Gegensatz zu den meisten Dingen im Weltraum nicht relativ zu dem, was Astronomen den lokalen Ruhestandard nennen. Loeb nennt dies einen „ganz besonderen Bezugsrahmen, sozusagen den galaktischen Parkplatz“. Es war nicht so, dass ‘Oumuamua uns besuchte, sondern dass die Sonne und ihre begleitenden Planeten, die sich mit einer Geschwindigkeit von 450.000 Meilen pro Stunde durch den Weltraum bewegten, sich daran vorbeibewegten, die Schwerkraft der Sonne, die darauf stößt, wie ein Kielwasser ein Stück Strandgut stört.

Aber was Loeb wirklich begeistert, ist, was als nächstes passierte. ‘Oumuamua „zeigte einen übermäßigen Schub von der Sonne weg, zusätzlich zu der auf sie wirkenden Gravitationskraft der Sonne“. Dies geschieht bei Kometen, die sich beschleunigen können, wenn das gefrorene Material auf ihnen verdampft, wodurch sie durch den Weltraum schweifen und einen markanten „Schweif“ erzeugen. Aufgrund der Änderung seiner Geschwindigkeit sagt Loeb: „Oumuamua hätte „etwa ein Zehntel seiner Masse verlieren müssen. Das ist ziemlich viel … wir hätten eine ganz klare Gaswolke um ihn herum sehen sollen.“

Aber ‘Oumuamua hatte keinen Schwanz. Eine genaue Beobachtung durch das Spitzer-Weltraumteleskop sah nichts um ihn herum, es strahlte nicht einmal Wärme ab. Und es bewegte sich nicht sprunghaft wie Kometen, sondern beschleunigte sanft von der Sonne weg. Die rationalste Erklärung dafür, sagt Loeb, ist, dass es vom Sonnenlicht selbst angetrieben wurde.

„Oumuamuas Form unterscheidet sich auch von fast allem anderen, das wir im Weltraum beobachtet haben. Seine Helligkeit schwankte alle acht Stunden um den Faktor zehn, was auf „eine sehr extreme Geometrie“ schließen lässt. Die beliebteste Darstellung von 'Oumuamua ist ein langer, zigarrenförmiger Felsen, aber Untersuchungen von Sergey Mashchenko, einem computergestützten Astrophysiker an der McMaster University in Kanada, legen eine 91-prozentige Wahrscheinlichkeit nahe, dass er scheibenförmig ist.

Jeder dieser Faktoren ist für jedes astronomische Objekt höchst unwahrscheinlich. Zusammengenommen, sagt Loeb, machen sie 'Oumuamua zu einem sehr seltenen Objekt, wenn es aus demselben Reservoir von Objekten [Asteroiden und Kometen] stammt, mit dem wir vertraut sind.

Für Loeb ist die rationale Antwort, etwas zu finden, das zu den Daten passt und uns vertraut ist.

Astronomen konnten dies im September tun, als ein weiteres Objekt namens 2020 SO in einer Umlaufbahn um die Erde entdeckt wurde. Genau wie 'Oumuamua schien 2020 SO durch das Sonnenlicht aus seinem Gravitationskurs gedrängt worden zu sein. Und diesmal bestätigte die Nasa, dass 2020 SO künstlich war. Es war ein Stück einer Centaur-Rakete, die 1966 von Florida aus gestartet wurde und von der Schwerkraft der Erde wieder eingefangen wurde.

Für Loeb veranschaulicht 2020 SO „die Tatsache, dass wir ein Objekt identifizieren können, das sich eigenartig verhält, das keinen Kometenschweif hat und dennoch einen zusätzlichen Schub zeigt. Und wenn Oumuamua tatsächlich ein solches Objekt war, stellt sich die Frage: Wer hat es hergestellt?

Loebs größte Sorge über ‘Oumuamua ist nicht, dass es aus dem Blickfeld verschwunden ist, sondern dass die Reaktion darauf „die Kultur der Wissenschaft verrät“. Das kopernikanische Prinzip, der Denkwandel, der es der Menschheit ermöglichte, mit der modernen Astronomie zu beginnen, besagt, dass wir uns nicht im Zentrum des Universums befinden. Angesichts verwirrender Daten so zu tun, als wäre Oumuamua nur ein weiterer Asteroid, bedeutet, sich so zu verhalten, als ob wir es wären.

Loebs Sinn für Maßstab und Wahrscheinlichkeit wird durch eine lange Studie des frühen Universums geprägt. In einem Artikel aus dem Jahr 2014 beschrieb er die Wahrscheinlichkeit, dass Gesteinsplaneten mit flüssigem Wasser die Chemie für das Leben lieferten, als das Universum erst zehn Millionen Jahre alt war. In den 13,8 Milliarden Jahren seit dieser Zeit haben sich Milliarden von Galaxien gebildet – jede beheimatet Milliarden erdähnlicher Planeten. Zu sagen, dass Leben, Intelligenz und Zivilisation nur einmal in einer solchen Weite von Zeit und Raum entstanden seien, sei eine radikale Sichtweise.

„Es gibt nichts Konservativeres, als zu sagen, dass man das gleiche Ergebnis erzielt, wenn man die gleichen Umstände arrangiert“, sagt er. Für Loeb lautet die konservative Annahme über die Menschheit, „dass wir ein Leben mitten auf der Straße sind, das überall existiert. Ich glaube nicht, dass wir besonders oder einzigartig sind.“

Aber wenn wir nicht einzigartig sind, folgt daraus, dass Oumuamua auch nicht einzigartig ist.

Pan-STARRS begann Anfang 2014 mit der Suche nach erdnahen Objekten und entdeckte 'Oumuamua in weniger als vier Jahren. Nach dem kopernikanischen Prinzip sollten wir davon ausgehen, dass wir alle drei bis vier Jahre ein anderes Objekt sehen. Aber diese Häufigkeit kann sich ändern, weil unsere Fähigkeit, sie zu sehen, im Begriff ist, zuzunehmen.

In diesem Jahr wird das Teleskop am Vera-C-Rubin-Observatorium in Chile seine ersten Testbilder – Astronomen nennen das „erstes Licht“ – des Nachthimmels machen. Noch leistungsstärker als Pan-STARRS, wird es mit einem Spiegel von mehr als acht Metern Durchmesser und der größten Digitalkamera der Welt alles, was am Himmel sichtbar ist, immer wieder aufnehmen.

„Wir könnten dann jeden Monat ein solches Objekt finden“, sagt Loeb, „denn es sollten noch viel mehr da draußen sein.“

Die Frage, wie viele 'Oumuamuas es gibt, ist der Punkt, an dem die Schlussfolgerungen schwindelerregend werden. Wenn wir alle paar Jahre einen sehen, folgert Loeb, dass „in jedem Volumen ungefähr so groß wie die Erdumlaufbahn sein sollte“. Dies ist menschlich gesehen ein riesiges Gebiet, aber in der Unermesslichkeit des Weltraums „ist es ziemlich klein. Das bedeutet, dass es viele davon gibt, eine Billiarde davon, in der Oortschen Wolke. Innerhalb des Sonnensystems. Es gibt viele von ihnen.“

Es ist schwierig, die Vorstellung, dass wir von Billionen von Teilen außerirdischer Technologie umgeben sind, mit wissenschaftlichem Konservatismus in Einklang zu bringen. Das Selbstverständnis der Menschheit würde sich radikal verändern, wenn wir wüssten, dass andere Leben solche Dinge einst gebaut haben.

Aber Loeb glaubt, wie er in seinem überzeugenden und persönlichen neuen Buch über „Oumuamua“ erklärt, Außerirdisch: Das erste Zeichen intelligenten Lebens jenseits der Erde, dass sich das Selbstverständnis der Menschheit jetzt ändern sollte. Das Buch ist nicht so sehr ein Anspruch auf einen Gegenstand, sondern ein Argument für einen aufgeschlosseneren Zugang zur Wissenschaft – eine Kombination aus Demut und Verwunderung, die er befürchtet, wurde durch Elitismus und „intellektuelle Gymnastik“ ersetzt.

„Das Verbrechen hier“, sagt er mir, ist, dass ein ganzer Zweig der Astronomie, „ein Thema, das für die Öffentlichkeit so attraktiv ist, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft mit ihren Instrumenten und Methoden bearbeiten kann, überhaupt nicht behandelt wird.“

Aber wenn Loeb recht hat, haben wir vielleicht bald keine andere Wahl, als uns zu fragen. Nächsten Monat, am 18. Februar, wird der Perseverance-Rover auf dem Mars landen, um nach Lebenszeichen zu suchen. Jeder Beweis, selbst für uralte Mikroben, auf unserem himmlischen Nachbarn würde darauf hindeuten, dass das Leben viel reichlicher ist, als allgemein angenommen wird.

„Vielleicht lernen wir im kommenden Jahr noch viel mehr“, sagt Loeb. "Also, warten wir ab."

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Du kannst mir den Himmel nicht nehmen

Trotz der sehr ernsthaften, praktischen und sachkundigen Ratschläge internationaler Weltraum-Governance-Experten wird der Weltraum zum neuen Wilden Westen. Astronomen werden lediglich die ersten sein, die den Preis zahlen, da gewinnsüchtige Wesen den Himmel gedankenlos übervölkern, Länder um Positionen in einem orbitalen Wettrüsten ringen und das Kessler-Syndrom zu einer mathematischen Unvermeidlichkeit wird. Ohne strenge, universell eingehaltene Standards für Orbitalaktivitäten wird die Menschheit bald in einem Treibhaus ohne Fenster eingesperrt sein.

Am 18. November twitterte Dr. Clarae Martínez-Vázquez, Astronomin am Cerro Tololo International Observatory (CTIO) in Chile, darüber, wie die zweite Phase von SpaceX-Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn Beobachtungen gestört hatte. Es gab mehrere Folgeartikel zu der Kontroverse in den Mainstream-Medien, die sich unterschiedlich darauf konzentrierten, wozu diese Satellitenkonstellationen dienten, wie sie sich von früheren Bemühungen unterschieden und wie ihre Einführung die bodengestützte Beobachtung bedrohen würde. Nach dem ersten öffentlichen Aufschrei hat sich die Berichterstattung zu einem Rinnsal verflüchtigt. Aber in der Welt der Astronomie hat der Krieg um die Sterne gerade erst begonnen und bringt Wissenschaftler, Unternehmensinteressen und Regulierungsbehörden gegeneinander aus.

In der Welt der Astronomie hat der Krieg um die Sterne gerade erst begonnen und bringt Wissenschaftler, Unternehmensinteressen und Regulierungsbehörden gegeneinander aus.

1967 unterzeichneten die großen Raumfahrtländer ein UN-Dokument namens Outer Space Treaty (OST). Dies ist die Grundlage aller nachfolgenden Raumgesetze. Vor allem heißt es, dass der Weltraum niemandem gehört und dass es den Ländern freisteht, wissenschaftliche oder kommerzielle oder sogar militärische Objekte ohne Einmischung in die Umlaufbahn zu bringen, mit Ausnahme von Massenvernichtungswaffen. Es bestand auch die Einigung, dass die Länder für Einheiten unter ihrer Gerichtsbarkeit verantwortlich sind und dass sie über wichtige Dinge, die im Weltraum passieren, miteinander kommunizieren müssen. Obwohl der Vertrag thematisch nicht umfassend ist, insbesondere angesichts der Fortschritte seither, scheint die diplomatische Leistung in der heutigen Welt völlig unwiederholbar zu sein. Andererseits verfügten nur drei Länder über Startmöglichkeiten, und die Anzahl der aktiven Satelliten konnte auf einem einzigen Blatt Papier aufgeführt werden. Die Dinge sind jetzt ganz anders.

Die Orbitalarena füllt sich nicht gerade und wird es wahrscheinlich auch in den nächsten 100 Jahren nicht. Aber es wird immer dichter und chaotischer, was die Notwendigkeit eines universellen, automatisierten Tracking-Systems zwingend erforderlich macht. Derzeit befinden sich etwa 2.000 funktionierende Satelliten im Orbit und ein paar Zehntausend weitere katalogisierte Schrottstücke, meist alte Satelliten und abgeworfenes Material von Starts. Winzige, nicht auffindbare Müllstücke sind ein größeres Problem. Das Weltraumzeitalter ist erst 60 Jahre alt, aber wir haben den Himmel bereits in Form von mehr als hundert Millionen kleinen Schrottstücken geprägt, die mit immenser Geschwindigkeit um die Erde wirbeln. Die Größe spielt keine Rolle, wenn Sie mit 25.000 Stundenkilometern unterwegs sind, ein Farbfleck kann einen Satelliten aus dem Gleichgewicht bringen.

Der zunehmende Müll, der unseren Planeten umkreist, ist auf das fast völlige Fehlen von Vorschriften im 20. Jahrhundert zurückzuführen. Die Annahme war, dass Müll kein Problem im Nichts ist. Der Weltraum mag praktisch unendlich sein, aber der Raum um die Erde ist es nicht. Jetzt gibt es Richtlinien darüber, was hochgeschickt wird, wie hoch und wie lange, und die meisten Länder befolgen sie, denn es liegt im Interesse aller, dass die Erdumlaufbahn geordnet ist. Es ist keine Panikmache zu sagen, dass eine Kollisionskaskade umso wahrscheinlicher ist, je mehr wir dort draußen machen. Es ist ein einfaches Zahlenspiel. Führungspersönlichkeiten wie Elon Musk und Jeff Bezos, die sehr zukunftsorientierte Persönlichkeiten sind, können sicherlich sehen, wie ein überfüllter und unüberschaubarer Himmel ihr Streben nach Mond und Mars behindern wird. Sicherlich können sie sehen, wie die lähmende bodengestützte Astronomie ihre eigenen persönlichen Träume vom Asteroidenabbau, der menschlichen Besiedlung und der Erforschung des Weltraums lahmlegen wird. Anstatt in das Freie für alle zu springen, müssen sie Führer sein und den Rest in eine Gewerkschaft einbinden. Dafür gibt es Präzedenzfälle.

Es sind zu jedem Zeitpunkt 10.000 Flugzeuge in der Luft, und es werden große internationale Anstrengungen unternommen, um sie zu beobachten. Die gleiche Präzision und Kompetenz muss auf den Weltraum angewendet werden. Wenn nicht, wird es nur eine Frage der Zeit sein, bis ein Satellit in einen anderen stürzt und eine Kaskade von Trümmern erzeugt, das Kessler-Syndrom, das einige Umlaufbahnen für alle unbrauchbar machen könnte. Dies ist keine Übertreibung, sondern ein sehr vernünftiges Ergebnis, wenn keine verbindlichen, weltweiten Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

Die Europäische Weltraumorganisation sagt, sie hoffe, bis 2030 ein automatisiertes System zur Vermeidung von Trümmern und Konstellationen zu haben, aber was wird in der Zwischenzeit passieren? Was ist mit den riesigen Flotten von Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn (LEO) wie SpaceX, Amazon, OneWeb, Telesat und CASIC, die in den nächsten zehn Jahren starten werden? Wenn alle ihre Pläne in Erfüllung gehen, könnten wir bis 2030 bis zu 50.000 einsatzfähige Satelliten in LEO haben. Die FCC und die Air Force sind derzeit für verschiedene Aspekte der Genehmigung und Verfolgung von Objekten unter der Gerichtsbarkeit der USA verantwortlich. Sicherlich werden die Machthaber nicht zulassen, dass all diese Verwüstungen entfesselt werden, bis eine richtige “Outer Space Traffic Control” organisiert werden kann. Oder vielleicht drehen sie einfach nur Daumen und beschuldigen sich gegenseitig, während der Himmel brennt. Was den Rest der Welt betrifft, haben wir keine andere Wahl, als uns auf ihren guten Willen zu verlassen, dass sie sich an die Richtlinien der UN und Regulierungsbehörden wie der Internationalen Fernmeldeunion halten.

Das internationale Weltraumrecht ist ein seltsamer Bereich freiwilliger Richtlinien, höflicher Ratschläge und Vorschläge, ungeachtet der Tatsache, dass die Taten einzelner Akteure weitreichende Auswirkungen haben können. Das OST hat den Gesetzgebern versehentlich ein Rätsel vorgelegt: Wenn niemand einen Teil des Weltraums besitzen kann, hat auch niemand eine Gerichtsbarkeit darüber. Und wenn niemand zuständig ist, können mächtige Spieler tun, was sie wollen. Derzeit gibt es keine Grenzen dafür, wie viele Objekte ein Unternehmen oder ein Land in den Weltraum schicken kann, und es gibt keine allgemeingültigen Standards für bestimmte Aspekte des Satellitenbaus, wie z zur Wissenschaft. Aber es sollte sein.

Derzeit gibt es keine Grenzen, wie viele Objekte ein Unternehmen oder ein Land ins All schicken kann, und es gibt keine allgemeingültigen Standards für bestimmte Aspekte des Satellitenbaus. Aber es sollte sein.

Hat jemand Gefallen an der Idee, dass China seine eigenen 40.000 Satelliten zu LEO schickt? Glaubt irgendjemand, dass er der Welt eine angemessene Rechenschaft darüber ablegen wird, was all diese Objekte tun, was ihre Nutzlasten sind, ob sie verantwortungsbewusst konstruiert sind, ob sie Frequenz- und Designbeschränkungen einhalten und ob sie überhaupt transparent sind? mit eigenem Tracking-System? Die Antwort ist, dass sie keines dieser Dinge tun werden, es sei denn, sie müssen. In Ermangelung normaler Beziehungen können wir uns nur darauf verlassen, dass die Spieler ihre eigenen Interessen schützen. Aber Eigeninteresse ist kein ausreichender Schutz vor Katastrophen. Ohne weltweite Zusammenarbeit werden all diese großartigen Telekommunikationsanstrengungen selbstzerstörerisch sein, und unser dunkler Nachthimmel, die Zukunft der Raumfahrt und der Astronomie werden Kollateralschäden sein.

Die meiste Aufmerksamkeit in den Medien richtete sich auf die öffentlich gemachte Einmischung beim CTIO in Chile. Aber das Teleskop, das die meisten Probleme mit Satellitenschwärmen haben wird, ist noch nicht einmal in Betrieb. Das Vera-Rubin-Observatorium (ehemals Large Synoptic Survey Telescope) wurde 2001 vorgeschlagen, der Bau begann 2007 und soll 2022 fertiggestellt werden. Es handelt sich um ein Weitfeld-Durchmusterungs-Spiegelteleskop, das alle paar Nächte den gesamten verfügbaren Himmel fotografieren wird . Dave Clements, ein extragalaktischer Astronom am University College London, erklärt die Herausforderungen, die Megakonstellationen an dieses Observatorium stellen werden:

Es hat einen größeren Spiegel und ein größeres Sichtfeld, so dass es empfindlicher und stärker betroffen ist. Aktuelle Vorhersagen deuten darauf hin, dass die LSST vor allem zu Beginn und am Ende jeder Nacht erheblich an Beobachtungszeit verlieren könnte. Die von Satellitenspuren überfluteten Bildteile haben in den betroffenen Gebieten eine geringere Empfindlichkeit und machen die Beobachtungen daher entweder weniger effizient oder die Daten weniger einheitlich und schwerer zu interpretieren. Dies kostet Geld sowohl in Bezug auf die Betriebszeit (eine Stunde auf einem großen bodengestützten Teleskop ist zwischen 3.000 und 82116.000 US-Dollar wert) als auch auf den zusätzlichen Forschungsaufwand, der erforderlich ist, um weniger einheitliche, durch Satelliten kontaminierte Daten auszusortieren.

Die optische Astronomie hat in dieser Kontroverse den Löwenanteil der Aufmerksamkeit erhalten, aber auch die Radioastronomie ist bedroht. Clemens erklärt:

Radioteleskope arbeiten im Allgemeinen in Schutzgebieten, in denen Mobiltelefone verboten sind, um Störungen der beobachteten Frequenzen zu vermeiden.Aber Satellitenkonstellationen wie Starlink werden kontinuierlich über einen großen Teil des Spektrums senden. Je nach Bauart der Sender kann es auch bei vielen anderen Frequenzen zu Undichtigkeiten kommen. Diese sind zwar schwächer als die Hauptübertragungen, aber dennoch stark genug, um astronomische Signale zu überfluten.

Glücklicherweise haben Radioastronomen einen langjährigen Fürsprecher an ihrer Seite. Mehr als hundert Jahre vor der Unterzeichnung des OST wurde die International Telegraph Union (ITU) gegründet, um die gemeinsame weltweite Nutzung des Funkspektrums zu koordinieren. Heute International Telecommunication Union (ITU) genannt, ist sie eine Sonderorganisation der Vereinten Nationen, die für Fragen der Kommunikationstechnologie zuständig ist und die älteste globale internationale Organisation der Welt ist. Ursprünglich mit der Umsetzung der Grundprinzipien der internationalen Telegrafie beauftragt, verwaltet diese Gruppe heute die internationalen Hochfrequenzspektrum- und Satellitenumlaufressourcen. Dies bedeutet, dass sie eine Art Mittelsmann in Situationen sind, in denen die Orbitalaktivitäten von Ländern oder Unternehmen die Radioastronomie stören könnten. Sie arbeiten unter einem Rechtsrahmen namens ITU Radio Regulations, dem internationalen Vertrag der ITU, der die Nutzung von Funkfrequenzen regelt. Laut Alexandre Vallet, dem Leiter der Abteilung für Weltraumdienste des Funksektors (ITU-R) der ITU:

Dieser Rahmen enthält international vereinbarte Verfahren, in denen die ITU-Mitgliedstaaten sicherstellen, dass die verschiedenen Nutzer von Funkfrequenzen zusammenarbeiten, um einen störungsfreien Betrieb von Funksystemen zu gewährleisten. Die von den Starlink-Satelliten zu diesem Thema gebrachte Neuheit hängt nicht mit den von ihnen verwendeten Frequenzen zusammen. Es gibt derzeit eine sehr große Anzahl geostationärer Satelliten, die die gleichen Frequenzen verwenden, ohne benachbarte radioastronomische Beobachtungen schädlich zu stören, was zeigt, dass es den ITU-Funkstandards bisher gelungen ist, die angemessene Balance zwischen radioastronomischem Schutz und Satellitenbetrieb zu finden. Das Satellitensystem von Starlink ist aufgrund des Ausmaßes der Belegung des Himmels durch diese Satelliten neuartig.

Ohne flächendeckende und durchgesetzte regulatorische Kontrollen wird die Astronomie bei diesen Verhandlungen verlieren. Was genau ist ihr Verhandlungsgegenstand im Kampf um die Lüfte?

Geostationäre Satelliten haben immer die für die Radioastronomie notwendigen Frequenzen genutzt, aber die Schlussfolgerung war bisher überschaubar, da diese Objekte im Vergleich zur Erde fixiert sind. Radioastronomen können ihre Teleskope einfach woanders hin ausrichten. Bei großen Konstellationen nicht-geostationärer Satelliten wird dies jedoch nicht ausreichen, da die Schwärme nicht auf eine feste Himmelsregion beschränkt sind. Radioastronomen sind zu Recht besorgt über die Präsenz von Starlink und anderen großen Satellitengruppen, denn wenn diese kurzen Perioden der Unzugänglichkeit oft wiederholt werden, welche Zeit bleibt ihnen dann, wenn überhaupt, für ihre Beobachtungen? Dies ist das Problem, das Martínez-Vázquez angesprochen hat, als sie berichtete, dass CTIO wegen Starlink fünf Minuten Zeit verloren habe. Aber die ITU-R ist nicht dafür verantwortlich, die Helligkeit von Satelliten zu regulieren, was die Beobachtungen des CTIO störte.

“Meines Wissens reguliert keine internationale Organisation die Helligkeit von Satelliten,” Vallet. “Weil es bis jetzt noch nie ein Problem war. Die ITU ist die UN-Agentur für Informations- und Kommunikationstechnologie und damit auch für Satelliten, aber nicht per se eine Regulierungsbehörde für alle Satellitenangelegenheiten.”

Visuelles Licht ist nur eine andere Wellenlänge, und daher scheint es eine natürliche Erweiterung für die ITU-R zu sein, die Verwaltung des Reflexionsvermögens von Satelliten zu übernehmen. Sie verfügen bereits über ein robustes Anforderungssystem für Funkfrequenzen, das die Bedürfnisse der Radioastronomie gegen die Interessen von Ländern und Telekommunikationsanbietern abwägt. Der technologische Fortschritt erfordert nun, dass optische Astronomen einen ähnlichen Schutz erhalten. Die ITU-R ist auf der Weltbühne am besten positioniert, um in diesem Bereich zu unterstützen und zu verhandeln. Genauer gesagt, wer wird es tun, wenn sie es nicht tun? Der genaue Mechanismus, mit dem sie versuchen, die widersprüchlichen Interessen akademischer und kommerzieller Gruppen im Radiobereich zu bewältigen, wäre auf die optische Astronomie anwendbar. Nach dem derzeitigen System werden akademische Unternehmungen gegenüber gewinnorientierten Unternehmen priorisiert.

“Diese Schutzstufen werden auf der Grundlage der Bedürfnisse der Radioastronomie definiert und werden nicht je nach störendem System gelockert,” Vallet. “Um diese Schutzniveaus zu erfüllen, müssen Konstellationen von mehreren Tausend Satelliten möglicherweise verbesserte Filtertechnologien implementieren, um die Schutzniveaus der Radioastronomie zu erfüllen. Die ITU-R-Standards ermöglichen es uns, die maximalen Pegel abzuleiten, die die Starlink-Satelliten nicht überschreiten dürfen, um sicherzustellen, dass genügend Zeit für Radioastronomiestationen zur Verfügung steht. Die genaue Berechnung dieser Pegel hängt von den technischen und betrieblichen Merkmalen des zu schützenden Radioteleskops und der Form der Satellitenkonstellation ab, daher werden sie normalerweise auf der Grundlage von Gesprächen zwischen dem Satellitenbetreiber und den Radioastronomen berechnet.”

Mit anderen Worten, die Teleskope und die Satellitenbetreiber müssen zusammenarbeiten. Alle Teleskope und Astronomieorganisationen und Universitäten der Welt haben bereits deutlich gemacht, dass sie bereit, ja sogar verzweifelt sind, mit Betreibern an einer Lösung zu arbeiten. Und Unternehmen wie SpaceX und OneWeb haben ihre eigenen Erklärungen abgegeben, dass sie die wissenschaftliche Forschung nicht stören wollen. Aber ohne pauschale und universell durchgesetzte regulatorische Kontrollen wird die Astronomie bei diesen Verhandlungen verlieren. Was genau ist ihr Verhandlungsgegenstand im Kampf um die Lüfte? Die einzige Organisation auf der Welt mit einem gleichberechtigten Platz am Tisch könnte die NASA sein, und sie hat zu großen Satellitenkonstellationen geschwiegen. J.D. Harrington, ein Beauftragter für öffentliche Angelegenheiten bei der NASA, war nur bereit zu sagen: „Ihre Anfrage umfasst Verantwortlichkeiten, die mehrere Bundesbehörden umfassen (d. h. NASA, FAA, FCC, DoD usw.). Es wäre für die NASA unangemessen, im Namen der gesamten US-Regierung zu sprechen.”

Die Satellitentechnologie ist neu, daher ist die Regulierung nach Bedarf auf organische, zufällige Weise entstanden. Aber wir sind jetzt an einem Ort, an dem die Verantwortung für all die verschiedenen Aspekte wie Bereitstellung, Design und Wartung so diffus verteilt ist, dass die Hauptakteure selbst in den USA (dh NASA, FAA, FCC, DoD, etc.) können sagen, dass das und das weder ihre Schuld noch ihr Problem ist. Bevor das Satellitenmanagement weltweit standardisiert werden kann, muss jedes Land seine Weltraumoperationen in einer einzigen Behörde zentralisieren. In Amerika ist die NASA in Bezug auf ihre Expertise am besten aufgestellt, um der Kern eines solchen Programms zu sein. Jeder Astronom auf der Welt hofft auf die NASA, um das Feld zu retten. Aber werden sie?

Es gibt einen gewissen, äußerst unsympathischen Teil der Bevölkerung, der in dieser Pattsituation besorgte Sternengucker verspottet. Dies sind wahrscheinlich nicht die Art von Menschen, die jemals einen Moment ihres Lebens damit verbracht haben, über die unendliche Unendlichkeit des Weltraums nachzudenken. Aber auch die Fans von Elon Musk und seinen Weltraumbestrebungen sind in dieser Frage gespalten. Wir wollen, dass sich die Menschheit in die Sterne wagt, und hier ist ein Mann, der endlich den Grundstein legt. Aber zu welchen Kosten?

Es gibt auch ein humanitäres Argument für Satellitenschwärme. Das Internet ist zu einem Dienstprogramm geworden, aber die Hälfte der Welt hat keinen einfachen Zugang dazu. Dieser Mangel korreliert stark mit schlechten Ergebnissen, und daher ist es nur vernünftig, dass wir versuchen, das Spielfeld auszugleichen. Starlink ist der erste große Teilnehmer im Rennen, und Musk behauptet, dass es schließlich das Internet in die ganze Welt bringen wird. Aber der Preis der Lösung muss nicht himmelhoch sein. Entgegen dem Rat von Astronomen sind diese Geräte massiv, reflektierend, zahlreich und in sehr niedrigen Umlaufbahnen. Nichts davon war notwendig. Sie waren bequeme Entscheidungen, die bereits in der Entwurfsphase allgemein befürwortet wurden. Die Neinsager wurden ignoriert, wie es Propheten immer sind.

Weniger als eine Woche nach dem Start des zweiten Satellitensatzes im November waren die Folgen offensichtlich, und genau wie vorhergesagt ist Starlink heller als die meisten Sterne am Himmel und hinterlässt Spuren, die Beobachtungsdaten nutzlos machen, genau wie Astronomen sagte es würde. Wäre die Konstellation schwächer, kleiner oder langsamer, wäre die Situation zumindest überschaubar. Astronomen sind bereits Experten im Umgang mit gelegentlichen Satelliten, die daran gewöhnt sind, Rahmen mit unbequemen Streifen zu verwerfen. Aber sie konnten nichts mit den von Starlink ruinierten Daten anfangen.

Als Reaktion auf den weltweiten Aufschrei sagte SpaceX-Präsidentin Gwynne Shotwell, dass „Niemand dachte, dass dies passieren würde„„das ist völlig falsch. Vor genau dieser Situation warnen Astronomen seit den 1990er Jahren. Nicholas Suntzeff, das Director of the Astronomy Department der Texas A&M University, hielt 2013 einen TEDx-Vortrag darüber. Die IAU gab im Juni eine Erklärung zu ihren Bedenken heraus, nachdem die erste Charge von Starlink-Satelliten gestartet wurde.

Konstellationsapologeten haben unter anderem argumentiert, dass es keine große Sache ist, dass die Geräte mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, dass sie sich in ihren Umlaufbahnen nach oben bewegen und nicht weiter stören. Sie liegen in allen Punkten falsch. Zyniker könnten mit den Schultern zucken und sagen: "Was sind fünf verlorene Minuten bei einem Teleskop? Nichts." Aber es ist nichts für die Gruppe, die diese Zeit beantragt hat, vielleicht viele Monate im Voraus und möglicherweise nicht mehr als ein paar Stunden am Teleskop. Ein “white-out” wie dieses könnte den Unterschied zwischen einer Entdeckung oder keiner Entdeckung, einer Arbeit oder keiner Arbeit, einer guten oder einer schlechten Doktorarbeit ausmachen. Es ist eine Tragödie, so viel kostbare Zeit zu verlieren. Genauer gesagt, es sind nicht nur fünf Minuten. Diese Satelliten sind nicht geosynchron. LEO-Satelliten können alle 90 Minuten einmal um die Erde reisen. Es wird Schwankungen in der verlorenen Zeit geben, eher in der Nähe der Dämmerung und des Sonnenaufgangs, und jedes Mal, wenn sie eine Schleife machen, wird sie an einem etwas anderen Ort sein. Aber wie lange werden die Whiteouts dauern und in welchen Schritten, wenn die Bevölkerung bei 12.000 oder sogar 42.000 liegt, wie SpaceX vorgeschlagen hat?

Didier Queloz, einer der Gewinner des Physik-Nobelpreises 2019, stellte kürzlich in einem Vortrag an der Universität Cambridge fest, dass Starlink, wenn Starlink vor etwa 25 Jahren gewesen wäre, möglicherweise nicht den ersten Exoplaneten entdeckt hätte. Welche zukünftigen Entdeckungen werden diese umkreisenden Schwärme jetzt verhindern? Wie Ethan Siegel in seinem Forbes-Artikel erwähnte, gibt es Dinge, die SpaceX tun kann. Ihnen wurde vor dem Start geraten, diese Satelliten zumindest schwarz zu malen. Aber sie haben es nicht getan, weil dies eine technische Herausforderung mit Überhitzung darstellt. Denken Sie daran, dass es keine Vorschriften bezüglich des Reflexionsvermögens von Satelliten gibt. SpaceX hat also bisher über hundert glänzende Satelliten in LEO geschickt und genau das getan, was die Astronomen sagten: Sie schaden der Astronomie. Und abgesehen von einer einstweiligen Verfügung sagt Elon Musk, dass er es weiterhin tun wird und alle paar Wochen eine neue Charge schickt, beginnend mit einem Set, das letzte Woche auf den Markt kam.

Aber es muss nicht so sein. Die Albedos der Satelliten können reduziert werden. Echtzeit-Trajektorien könnten an eine globale Satelliten-Tracking-Datenbank gesendet werden. Hilfssoftware könnte entwickelt und kostenlos an Observatorien weitergegeben werden, um ihnen zu helfen, die Umweltverschmutzung aus ihren Daten zu entfernen. Niemand muss hier ein Verlierer sein, keine Astronomen, keine ländlichen Internetnutzer und keine Telekom-Milliardäre. Es gab einige Diskussionen von SpaceX über solche Bemühungen, einschließlich einer experimentellen Beschichtung auf einem Satelliten (von 60), der letzte Woche gestartet wurde. Aber wird es reichen?

Vielleicht wäre eine vernünftige Geste von Starlink, OneWeb, Amazon und all den anderen Orbitalbesetzern die Finanzierung eines neuen Weltraumteleskops für beispielsweise alle 100 Satelliten, die sie in LEO einsetzen. Die Regulierungsbehörden könnten dies sogar zur Anforderung machen.

Die Geschichte lehrt uns, dass sich Industrien nicht selbst regulieren, es sei denn, sie müssen. Auf der ganzen Welt haben Unternehmen jeder Art, ob Landwirtschaft, Automobil, Textil oder Energie, ein Muster, sich gegen Sicherheits- und Umweltauflagen zu wehren. Und die Orbital-Oligarchen werden keinen fliegenden Stern geben, um den Himmel zu verdunkeln, bis sie dazu gezwungen werden. SpaceX könnte eine Vorreiterrolle bei der verantwortungsvollen Verwaltung des Himmels übernehmen. Vielleicht war dies alles ein schreckliches Missverständnis, das sie unbedingt beheben wollen. Aber wenn nicht, was dann? Wird eine Sammelklage im Namen jedes einzelnen Observatoriums, Museums und jeder Universität der Welt sie von ihrem Irrtum überzeugen? Diese Satelliten könnten die Lebensgrundlagen und die Forschung von Hunderten, vielleicht Tausenden von Wissenschaftlern erheblich beschädigen. Auf der anderen Seite ist dies eine Multi-Billionen-Dollar-Industrie. Vielleicht geben sich Unternehmen damit zufrieden, Astronomen für ihre verlorene Zeit zu bezahlen und sie auf den Weg zu schicken. Vielleicht gehört die Nummerierung der Sterne der Vergangenheit an.

Tausende von Jahren war uns das Universum verschlossen. Aber erst vor vier Jahrhunderten wurde das Teleskop erfunden und die Tür öffnete sich einen Spalt. Wenn nun diese modernen Raubritter den Himmel übervölkern, wird die Sternenbeobachtung nie mehr dieselbe sein. Die Auswirkungen sind erschreckend. Wenn wir die Sterne nicht richtig sehen können, können wir nicht von ihnen lernen. Wenn der Weltraum nicht sicher ist, können wir uns nicht hinauswagen. Und wo werden wir dann sein? An die Wiege gebunden, wenn unsere Zukunft da draußen ist.

Es ist keine geringe Ironie, dass das Weltraumzeitalter auf der harten Arbeit von Generationen von Physikern und Astronomen beruhte, die nun zum Erliegen kommen könnte. Stichwort die Konstellationsapologeten und ihr Drehbuch zu den „armen, zusammengekauerten Massen ohne Internet”. Das ist Quatsch. Unternehmen säen den Himmel nicht aus der Güte ihres Herzens. Und sie haben nur wenige detaillierte Pläne, um das Internet tatsächlich an nicht bediente Orte zu liefern oder es an Menschen zu verschenken, die es sich nicht leisten können. Jeder möchte, dass die Welt verbunden ist. Aber wir müssen es richtig machen.

Diejenigen, die behaupten, dass Astronomen nur Weltraumteleskope verwenden können, verfehlen den Punkt. Bodenteleskope sind der große Ausgleich. Sie sind überall und jeder kann sie benutzen. Tausende von Schulen, Universitäten und Stiftungen auf der ganzen Welt nutzen sie kontinuierlich für Bildungs- und Forschungszwecke. Unglaubliche Stipendien werden aus Radio-, optischen und Infrarotgeräten produziert, die gleich um die Ecke sind. Wir feilen und entwickeln zuerst hier am Boden Technologien für die Raumfahrt.

Weltraumteleskope sind auch in der Größe und damit in der Empfindlichkeit und Winkelauflösung extrem begrenzt. Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) besteht aus 66 riesigen Radioantennen, die über die chilenische Wüste verteilt sind. So etwas können wir heute im Weltraum nicht bauen. Die wenigen Weltraumteleskope, die wir haben, haben Milliarden von Dollar gekostet, um zu bauen und zu starten, und sind nur für eine Handvoll Astronomen zugänglich. Wenn die Weltraumbeobachtung die einzige Möglichkeit wird, das Universum zu erkunden, wäre dies ein großer Rückschritt für das Feld, zurück in die Tage, als Astronomie ein elitärer, exklusiver Beruf war.

Weltraumteleskope sind aber genial. Musk hatte einen sehr defensiven Tweet, in dem er erwähnte, dass die Erdatmosphäre die Beobachtung erschwert. Das ist richtig. Vielleicht wäre eine vernünftige Geste von Starlink, OneWeb, Amazon und all den anderen Orbitalbesetzern die Finanzierung eines neuen Weltraumteleskops für beispielsweise alle 100 Satelliten, die sie in LEO einsetzen. Die Regulierungsbehörden könnten dies sogar zur Anforderung machen. Es würde sicherlich helfen, den Schaden zu mindern. Selbst wenn Unternehmen eine Haltung der perfekten Zusammenarbeit und Freundlichkeit einnehmen, werden Astronomen immer noch einen guten Teil sehen, vielleicht all ihre Zeit und Mühe, die für immer weggeschmissen werden.

Es ist nicht übertrieben zu sagen, dass Musk die bodengebundene Astronomie zerstören wird, wenn er seine Drohung wahr macht, 10.000 weitere Satelliten in die Umlaufbahn zu schicken. Die Leute wollen das nicht glauben, aber es ist wahr. Noch nie in der Geschichte der Welt wurde ein Studienfach so einfach gelöscht. Dies ist nicht wie das Auslaufen des Abakus oder der Schreibmaschine. Die Sterne sind das Erbe der Menschheit und niemand hat das Recht, sie uns zu nehmen. Gibt es eine größere Ressource? Dass wir den Zugang zu einem dunklen Nachthimmel verlieren könnten, dass unsere bodengestützten Technologien plötzlich eingestellt werden, ist fast undenkbar. Stargazing ist eine Disziplin, die auf Dauer bestehen sollte. Es ist ein ebenso zutiefst menschliches Unterfangen wie Musik, Sprache oder Sport.

Es gibt Störungen und dann gibt es Zerstörung. Stellen Sie sich einen neuen Wasserreinigungsprozess vor, der die Menschen irgendwie unfähig gemacht hat zu zeichnen. Und es wird eingeführt, obwohl seine Nebenwirkungen bekannt sind und obwohl einige Optimierungen den Schaden verhindern und gleichzeitig die Nutzung der Innovation ermöglichen könnten. “Sind wir wirklich? brauchen Kunst?” die Apologeten sagen würden (nicht ein Künstler unter ihnen) und, “Sei nicht so egoistisch. Möchten Sie nicht, dass die Menschen sauberes Wasser haben?”

Es gibt einige, die sagen, dass der herannahende Sturm keine Rolle spielt, dass der durchschnittliche Mensch immer noch in der Lage sein wird, nach oben zu schauen und die Sterne zu sehen, sich immer noch im größten Wunder unserer Welt zu sonnen, dem Nachthimmel. Aber hinter den Sternen steckt mehr, als das Auge sieht. Stellen Sie sich vor, ein Energie-Startup hätte ein künstliches Bakterium erschaffen und damit die obere Atmosphäre gesät. Es fängt irgendwie Sonnenlicht ein und jetzt hat die Welt saubere Energie im Überfluss. Der Nachteil ist jedoch, dass die Welt jetzt in eine permanente Wolkendecke gehüllt ist. Wir werden so tun, als ob daraus keine negativen Auswirkungen entstehen, außer dass die Sterne nie wieder sichtbar sind. Es gibt sogar diejenigen, die es als akzeptablen Verlust bezeichnen würden. Ich stelle mir vor, es wären die gleichen Typen, die jetzt achtlos Megakonstellationen anfeuern und verängstigten Astronomie-Liebhabern ins Gesicht lachen. Denn was haben die Sterne wirklich für die Menschheit getan? Wozu brauchen wir sie in unserem Alltag? Der Haken daran ist, dass, wenn unser imaginäres Startup bereit wäre zu warten, Verantwortung zu übernehmen, die Konsequenzen ehrlich zu erkunden, Verluste für andere Parteien zu mindern und ihre eigenen Gewinne zu reduzieren, wir sowohl den Himmel als auch die Erde behalten könnten.

Eine vernünftige Regulierung könnte diese astronomische Apokalypse verhindern. Beim Luftraummanagement gibt es dafür Präzedenzfälle. Wir alle haben ein berechtigtes Interesse an der richtigen Verwaltung unserer Welt, auch wenn ihre äußeren Ränder unaufhaltsam nach außen gedrängt werden. Regierungen müssen die Vorteile von Laissez-faire Orbitalpolitik gegen die reale und gegenwärtige Gefahr für Wissenschaft und wissenschaftlichen Fortschritt.Wir sind alle besser dran, klüger und uns unseres Platzes in diesem riesigen und schönen Universum bewusster, wegen der Astronomie, einem alten, ehrenhaften und allseits beliebten Studienfach.

Hier ist ein Geschenk für die Führer der Welt, eine Aufgabe, die unparteiischer ist als jede andere, die es bisher gegeben hat: unseren Himmel zu schützen. Die Menschheit muss angesichts einer neuen Generation von Raubrittern nicht impotent sein, da sie uns buchstäblich die Sterne aus den Augen stehlen. Sie müssen begrenzt werden. Sie müssen nachdenklich handeln, mit einem Sinn für Gerechtigkeit. Sie müssen die verlorene Beobachtungszeit wiedergutmachen und ihre Fehler rückgängig machen, d. h. Geräte aus der Umlaufbahn entfernen, die eine ständige, unkontrollierbare Bedrohung darstellen. Sie müssen an das große Ganze denken, an die Zukunft. Wir haben jetzt die Macht, die Beobachtung zu schützen und die Weltraumpolitik zu gestalten, um sicherzustellen, dass sich die dunkelsten Kapitel der Menschheitsgeschichte nicht erneut im kosmischen Maßstab abspielen. Wie können wir es zulassen? Unsere Kinder und Enkelkinder und diejenigen, die nachkommen, werden die Chance verlieren, das größere Universum zu studieren. Und wir alle hier werden heute gezwungen sein zuzusehen, wie unsere Zukunft auf nichts als einen hellblauen Punkt geschrumpft ist.

Arwen Rimmer lebt in Cambridge, England.

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