Würzburger Frühjahrstagung 2021

Eine Tagung via ZOOM am 24.04.2021

Als ich mich kurz vor 09:00 über ZOOM für die Tagung einloggte waren schon etwa 30 Personen angemeldet. Da kam schon die Bemerkung „Sonst waren wir aber mehr“. Aber Dr. Dominik Elsässer, der das Programm moderierte, beruhigte gleich, es war ja noch vor 09:00. Und richtig, je später es wurde, desto mehr Teilnehmer konnte man zählen. Die höchste Teilnehmerzahl, die ich mir notiert habe war immerhin über 170!!

Dr. Elsässer begrüßte dann pünktlich um 09:00 die Teilnehmer und gab einen kurzen Überblick, was uns an diesem Tag alles erwarten würde.

Der erste Vortrag war von Prof. Dr. Eva Grebel, der Leiterin des Astronomischen Rechenzentrums der Uni Heidelberg.
Sie erzählte in einem sehr fesselnden Vortrag über die neuesten Erkenntnisse in der „Galaktische Archäologie“. Damit ist die Entstehung und Entwicklung der Galaxien und Sternpopulationen gemeint.
„Sterne sind unsere Fossilien“ sagte Prof. Grebel, da Galaktische Archäologen kaum Ausgrabungen machen können.

Es folgte ein recht anspruchsvoller Beitrag von Florian Bleymann über „Künstliche Intelligenz und Machine Learning“.
Obwohl ich mich auch mal ein klein wenig mit Programmiersprachen beschäftigt habe (vor langer, langer Zeit) muss ich ehrlich zugeben, spätestens bei neuronalen Netzen bin ich ausgestiegen, das war mir zu hoch. 😉

Sternbedeckungen z.B. durch den Mond kann man oft sehen, aber Sternbedeckungen durch Kleinplaneten ist schon etwas Besonderes.
Dr. Eberhard Bredner erzählte von seinen Erfahrungen bei einer Sternbedeckung durch 1048 Feodosia. 
Er hatte sich mit 2 Teleskopen und an 2 Standorten darauf eingerichtet, aber an einem Standort war es dann ein kompletter Fehlschlag und dadurch waren seine Erwartungen bei den automatischen Aufnahmen des anderen Teleskops auch gering, was sich dann aber als voller Erfolg herausstellte. 
Dr. Bredner verströmte eine solche Begeisterung bei seinem Vortrag, ich kann mir gut vorstellen dass sich viele der Zuhörer jetzt auch mal dazu hinreißen lassen, Sternbedeckungen zu beobachten.

Der letzte Vortrag vor der Mittagspause kam von Dr. Stefan Deiters aus Hamburg über die relativ junge Astronomiezeitschrift „astronomie – DAS MAGAZIN“, die nach der Einstellung der „Abenteuer Astronomie“ (ehemals Interstellarum) auf dem Markt erschienen war um wieder ein Praxisheft für Amateurastronomen bieten zu können. Einige der ehemaligen Mitarbeiter von „Abenteuer Astronomie“ sind hier auch mit aktiv.
Ich habe mir schon mal ab und zu ein Heft gekauft und finde die Zeitschrift auch sehr praxisnah, aber mit einem Abo der „Sterne & Weltraum“ und dem „VdS-Journal für Astronomie“ bin ich komplett ausgelastet, deshalb wird es bei den Gelegenheitskäufen bleiben.

Anschließend war für eine Stunde Mittagspause, in der Zeit wurden Break-out-rooms eingerichtet, wo man sich zum Chat treffen konnte. 

Um 13:00 ging es weiter mit einem Vortrag von Dr. Uwe Pilz: „Schwarze Löcher: Wo Licht ist, ist starker Schatten“
Leider wurde ich hier etwas abgelenkt, was der Nachteil ist wenn man nicht im Vortragssaal, sondern zu Hause sitzt und es auch mal an der Haustür klingeln kann.
Ich bekam nur noch etwas zusammenhanglos mit, dass es unter anderem um die Berechnung der Raumkrümmung ging, dazu hatte Dr. Pilz im VdS-Journal Nr. 76 ein Python-Programm beschrieben.

Es folgte ein Betrag von Rolf Hempel über ein neues Open Source Stacking-Programm Planetary System Stacker (PSS). Er beschrieb seine Probleme mit den gängigen Stacking Programmen, die oftmals nicht weiterentwickelt werden und vor sich hindümpeln. Da bei den weit verbreiteten Programmen der Sourcecode nicht öffentlich ist, hängt alles an den Entwicklern. Deshalb wollte Herr Hempel ein Programm mit öffentlichem Code entwickeln, so dass es auch weiterentwickelt werden kann, wenn er mal nicht mehr die Zeit oder das Interesse dazu hat. Nach längerer Entwicklungszeit und ausführlichen Vergleichen mit Avistack und Registax ist er nach eigenen Angaben sehr zufrieden mit seinem Programm, das ihm beste Ergebnisse liefert. Ich habe es noch nicht geschafft, das Programm zu installieren und auszuprobieren, aber das ist nur noch eine Frage der Zeit.
Übrigens gibt es auch ein deutsches Handbuch dazu 😉

Der Spektroskopie waren zwei Einzelvorträge gewidmet. Der Erste von Günter Gebhard, Ulrich Waldschläger und Siegfried Hold behandelte erst eine kurze Einführung unter anderem in die Geräte und ging dann zur Spektroskopie von Mizar und Deneb über.

Vor der Kaffeepause kam noch ein historischer Beitrag von Dr. Michael Geffert über den Astronomen Eduard Schönfeld. Dieser war ein Assistent Friedrich Wilhelm August Argelanders und später sein Nachfolger als Direktor der Bonner Sternwarte. Er schloss die „Bonner Durchmusterung“ ab und hat die Gründung der Astronomischen Gesellschaft vorangetrieben.

Nach einer kurzen Kaffeepause kam ein visuelles Highlight: „Fotografische Kometenjagd: 1000 Schweifsterne in 40 Jahren“. Ein Vortrag und Erlebnisbericht mit einer Bildershow von Michael Jäger und Gerald Rhemann. Erst der spannende Bericht über so viele Jahre Kometenbeobachtung, dann noch eine wunderbare Fotopräsentation mit passender Musikuntermalung – das ließ uns alle fast sprachlos zurück, bis ein Beifallssturm losbrach. Das war ganz großes Kino!

Es folgte der zweite Teil zur Vielfalt der Spektroskopie von Thomas Kremser und Christoph Quandt über die Technik eines Echellespektrograpen und zur Datenreduktion. Bitte fragt mich nicht, was das bedeutet 🙁

Der letzte Vortrag des Tages war „Sonnenfinsternis  2019 – Südamerikatour von Brasilien nach Argentinien“, ein spannender Erlebnisbericht mit vielen Fotos von Prof. Dr. Kai-Oliver Detken aus Grasberg. Bei solch einer Reise fotografiert man nicht nur die SoFi sondern auch Land und Leute, wozu Prof. Detken sehr informativ erzählte.

Etwa gegen 18:30 war dann Schluss und Dr. Elsässer hat die Tagung beendet.
 

Es war ein tolles Programm und zeigte die ganze Vielfalt, die die Beschäftigung mit der Astronomie aufweisen kann. Dominik Elsässer führte straff durch das Programm, so dass nach den Vorträgen nur kurz Zeit war um Fragen zu stellen, bevor es weiter ging.
Die persönliche Treffen und den Austausch untereinander hat man vermisst, aber hoffentlich können wir das im nächsten Jahr dann wieder in Würzburg nachholen.

Vor 60 Jahren: Der erste bemannte Weltraumflug von Juri Gagarin – Der Tag des Kosmonauten

von Andreas Schwarz

Das Zeitalter der Weltraumfahrt begann am 04. Oktober 1957 mit dem ersten künstlichen Erdsatelliten Sputnik 1, welcher von der damaligen Sowjetunion in den Erdorbit geschossen wurde. Bereits am 03. November 1957 beförderte die damalige Sowjetunion im Rahmen der Sputnik 2-Mission die Hündin Laika in den Erdorbit und damit das erste Lebewesen in den Weltraum. Folgerichtig war der nächste Schritt der damaligen Sowjetunion am 12. April 1961 mit Juri Gagarin im Rahmen der Wostok-Mission einen Menschen in den Weltraum zu befördern, womit die bemannte Weltraumfahrt begann. Das war vor genau 60 Jahren.

Das Raumschiff Wostok konnte eine Person in den Weltraum befördern. Es bestand aus zwei Modulen: Einem Geräteteil und einer kugelförmigen Landekapsel. Im Geräteteil befanden sich unter anderem das Bremstriebwerk und die Treibstoffe für das Raumschiff. In der Landekapsel befanden sich die technische und die wissenschaftliche Ausrüstung, welche hauptsächlich aus Kommunikations- und Telemetriesystemen, Landesensoren und einem Landefallschirm bestand. Der Kosmonaut saß auf einem Schleudersitz, welcher kurz vor der Landung herauskatapultiert wurde. Mit der kugelförmigen Landekapsel konnte nur ballistische Landungen durchgeführt werden. Bei diesem ballistischen Landeanflug erreichte die Landekapsel eine Beschleunigung von 10 G, also von rund 100 m/s². Damit erreichte der Kosmonaut bei der Landung das 10-fache seines Körpergewichtes. Ein Abbremsen der Landekapsel auf kleinere Beschleunigungen war noch nicht möglich, so dass der Kosmonaut aus der Kapsel katapultiert werden und mit einen eigenen Landefallschirm landen musste.

Am 12. April 1961 um 07:07 MEZ startete Juri Gagarin als erster Mensch von Baikonur (ehemalige Sowjetunion) aus für eine Erdumrundung in den Weltraum. Um 08:55 MEZ landete er wieder auf der Erde. Die erste bemannte und auch erfolgreiche Raumfahrtmission dauerte 1 Stunde und 48 Minuten. Beim Erreichen des Erdorbits nahm Gagarin erfolgreich Funkkontakt mit der Erde auf und bestätigte, dass er sich gut fühle. Durch Bullaugen in der Raumkapsel konnte Gagarin auf die Erde blicken, was ihn offensichtlich beeindruckte: „Ich sehe die Erde! Ich sehe die Wolken, es ist bewundernswert, was für eine Schönheit!“ Er konnte aus seiner Raumkapsel deutlich Gebirgszüge, ausgedehnte Wälder und Küstenstriche erkennen. Seine medizinischen Daten wurden während des Weltraumfluges laufend an die Erde übermittelt. Medizinische Komplikationen traten nicht auf. Gagarin sagte nach dem Ende des Weltraumfluges, dass er sich reibungslos an den Zustand der Schwerelosigkeit gewöhnen konnte. Wörtlich führte er aus „Ich nahm keine physiologischen Schwierigkeiten wahr. Das Gefühl der Schwerelosigkeit war ein wenig fremdartig im Vergleich mit [irdischen] Bedingungen. Hier fühlt man sich, als ob man aufgehängt ist. Offensichtlich drückt das straff anliegende Federsystem auf den Brustkorb. (..) Später habe ich mich daran gewöhnt und hatte keine unangenehmen Empfindungen“

Im Rahmen des ersten bemannten Weltraumfluges musste Juri Gagarin noch kein großes technisches und wissenschaftliches Arbeitspensum erfüllen. Er beobachtete vor allem die Erde und die Instrumente in seinem Raumschiff. Des Weiteren ging es bei dem Weltraumflug vor allem um die Auswirkungen der Weltraumbedingungen auf den Menschen und die Technik. Nun war klar, dass bemannte Weltraumflüge medizinisch und technisch durchführbar waren. Bereits am 20. Juli 1969 landeten die ersten Menschen im Rahmen der US-Apollo-Missionen auf dem Mond, wobei die erste bemannte Mondumkreisung im Rahmen dieser Missionen bereits am 24. Dezember 1968 stattfand. Genau 20 Jahre nach dem ersten bemannten Weltraumflug startete am 12. April 1981 mit der Columbia das erste US-Spaceshuttle.

Ausblick: In der zweiten Hälfte der 2020er Jahre könnte es wieder zu bemannten Missionen zum Mond kommen. Der Planet Mars soll im Rahmen einer bemannten Mission in den 2030er Jahren erreicht werden. Doch dürften hierfür noch einige physiologische, psychische und technische Herausforderungen zu meistern sein, so dass eine bemannte Marsmission wohl erst zum Ende der 2040er Jahre wahrscheinlich ist. Doch wird das am 12. April 1961 von Juri Gagarin begonnene Abenteuer Weltraumfahrt weitergehen. Der 12. April ist mittlerweile als „Tag der Kosmonauten“ ein Gedenktag für die bemannte Raumfahrt. Es finden an diesem Tag Vorträge, Workshops und andere Veranstaltungen zur bemannten Weltraumfahrt statt. Juri Gagarin, welcher am 09. März 1934 in der damaligen Sowjetunion geboren wurde, starb bei einem Flugzeugabsturz am 27. März 1968. Auch wenn er daher die weitere Entwicklung der Weltraumfahrt, etwa die Mondlandung, nicht mehr mitbekommen konnte, so bleibt er doch mit seinem Einsatz ein Garant für die Durchführung von Weltraummissionen und für alle daraus resultierenden Entwicklungen zum Wohle der Menschheit.

Hinweis: Im Rahmen unserer Vorträge, welche das Sonnensystem und seine Objekte zum Gegenstand haben, wird auch ausführlich auf die zugehörigen Raumfahrtmissionen eingegangen. Auch auf den ersten bemannten Weltraumflug werden wir im Rahmen eines Vortrages eingehen, so bald dies wieder möglich sein sollte.

Frohe Ostern 2021 und aktuelle Informationen

Allen Freundinnen bzw. Freunden sowie Interessierten der Astronomie und allen Besucherinnen bzw. Besuchern dieser Website wünschen wir ein Frohes Osterfest! Auch das Osterfest 2021 wird, ähnlich wie das Osterfest 2020, aufgrund der Corona-Krise ganz anders als jedes Osterfest davor sein. Es besteht die Chance, dass die Corona-Krise mit Hilfe der Impfungen und besonnendem Verhalten vorübergehen wird. Denjenigen, welche besonders unter der Corona-Krise leiden, wünschen wir alles Gute und viel Kraft! Allen wünschen wir, dass sie gesund bleiben oder werden! Während die Staaten im Bereich der Westkirchen, so Deutschland, Ostern am 04. April 2021 (Ostersonntag) feiern, feiern die Staaten im Bereich der Ostkirche, so z.B. Griechenland und die Republik Nord-Makedonien, ihr Osterfest am 02. Mai 2020. Doch wann auch immer gefeiert wird: unsere Ostergrüße gelten allen Menschen!

Trotz der Corona-Krise geht die Forschung in Astronomie und Astrophysik unvermindert weiter. Neue Erkenntnisse werden laufend gewonnen. Entsprechend geht auch die Arbeit für die Astronominnen und Astronomen aus allen Bereichen der Amateur- und Fachastronomie weiter. Die neuen Erkenntnisse werden von uns studiert und für zukünftige Lehr- und Vortragsveranstaltungen aufgearbeitet. Wann wir wieder starten können ist noch offen. Doch werden wir dann auf dem aktuellen Stand der Forschung darüber in verschiedenen und bereits geplanten Vortragsreihen darüber berichten. Auch das Projekt zur Errichtung einer Volkssternwarte in Wilhelmshaven läuft weiter. Ziel unseres Vereins ist die größtmögliche Teilhaber aller an den Erkenntnissen aus der Wissenschaft, insbesondere auf den Gebieten der Astrowissenschaften. Doch ist die Astronomie auch eine stark interdisziplinäre Wissenschaft auf Basis der Mathematik, Physik, Chemie und Biologie sowie mit vielen Berührungspunkten zu den Geowissenschaften (u.a. Geophysik, Geologie, Meteorologie und Klimatologie). Das macht die Beschäftigung mit der Astronomie so wertvoll und zu einem wichtigen Bestandteil unseres Bildungsauftrages (Schul- und Volksbildung).

Diplom-Physiker / Astrophysiker Andreas Schwarz

2. Vorsitzender des Astronomischen Vereins Wilhelmshaven-Friesland

Der Sternenhimmel im Frühling

von Andreas Schwarz

Der Frühlingssternenhimmel zeigt vor allem drei helle Sterne, welche nahezu ein rechtwinkliges Dreieck bilden. In der Nähe zum Horizont zeigt sich Spika, der Hauptstern des Sternbildes Jungfrau. Links darüber ist ein hell orang-roter Stern zu sehen, Arktur im Sternbild Bootes (Der Bärenhüter). Weiter rechts oberhalb von Spika zeigt sich der helle Regulus (Kleiner König), der Hauptstern des Sternbildes Löwen. Diese drei Sternbilder haben recht einprägsame Figuren. Die Sterne haben unterschiedliche Entfernungen zur Erde. Spika ist 220, Arktur 35 und Regulus 68 Lichtjahre entfernt. Der Schwanzstern des Löwen Denebola ist etwa 62 Lichtjahre entfernt.

Bild: Der Sternenhimmel im Frühling / Quelle: Wikipedia (CalSky)

Weitere Informationen zur Quelle: 2005-12-23 22:34 Geof 560×560× (71637 bytes) * Sternhimmel im Frühling (50° Breite, Mitte April 21 Uhr) * Berechnet mit Programm calSKY, siehe z.B. http://news.astronomie.info/sky200512

Astronomische Ereignisse

Die Astronomischen Ereignisse beschreiben alle dynamischen Erscheinungen am Sternenhimmel. Dazu gehören z.B. die Konstellationen der Himmelsobjekte (Monde, Planeten, Kleinplaneten, Kleinkörper), Mond- und Sonnenfinsternisse oder das Auftreten von Kometen. Die aktuellen astronomischen Ereignisse finden sich unter nachfolgenden Link auf der Website der Sternwarte Stuttgart.

https://www.sternwarte.de/aktuelles/astronomische-ereignisse.html

Diese Internetseite informiert ebenfalls über Himmelsereignisse: https://news.astronomie.info/ai.php/bulletin/90000.

Vortragsreihe in der VHS WHV: Astro- und Quantenphysik

von Andreas Schwarz

Stand: 24.02.2021

Die Verbindung von Astro- und Quantenphysik wäre Gegenstand der folgenden Vortragsreihe von Diplom-Physiker / Astrophysiker Andreas Schwarz gewesen:

-Quantenphysik (29.10.2020)

-Weiße Zwerge, Neutronensterne bzw. Pulsare und Schwarze Löcher (26.11.2020)

-Astrochemie (28.01.2021)

-Astrobiologie (15.03.2021)

Der erste Vortrag „Quantenphysik“ am 29.10.2020 konnte zwar noch stattfinden, aufgrund der Corona-Pandemie und den daraus resultierenden öffentlich-rechtlichen Maßnahmen nicht jedoch die Vorträge „Weiße Zwerge, Neutronensterne bzw. Pulsare und Schwarze Löcher“ und „Astrochemie“. Auch der Vortrag „Astrobiologie“ am 15.03.2021 wird abgesagt.

Die Vorträge behandeln die Anwendungen von den Gesetzen der Quantenphysik auf astrophysikalische Objekte und in astrophysikalischen Teilgebieten. Daher wurde zunächst im Vortrag „Quantenphysik“ diese Quantenphysik allgemein und sehr ausführlich abgehandelt, um deren Anwendungen dann in Bezug auf Weiße Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher zu zeigen. Des Weiteren beruhen auch chemische und biologische Prozesse auf quantenphysikalische Gesetzmäßigkeiten, was dann Gegenstand der Vorträge zur Astrochemie und zur Astrobiologie sein sollte.

Aufgrund der Corona-Pandemie konnte diese Vortragsreihe nicht wie geplant zwischen dem 29.10.2020 und dem 15.03.2021 an der Volkshochschule Wilhelmshaven stattfinden. Daher soll diese Vortragsreihe im 2. VHS-Semester 2021/2022 komplett erneut an der Volkshochschule Wilhelmshaven angeboten werden. Die einzelnen Termine werden etwa Ende August / Anfang September 2021 bekanntgegeben.

Hinweis: Aufgrund der Corona-Pandemie werden zunächst bis zum 28.02.2021 keine Kurse und Vorträge zur Astronomie und Astrophysik in Präsenz stattfinden. Eine Verlängerung dieser Frist ist möglich.

Mit der Astroteilchenphysik Licht ins Dunkle bringen

von Andreas Schwarz

Meinen ersten Vortrag im Rahmen des Astronomie-Treffens am 08. Dezember 2015 hielt ich zu einem Thema aus der Astroteilchenphysik. Es ging um die Entstehung der extragalaktischen Komponente der Kosmischen Strahlung und den Beschleunigungsprozessen in Aktiven Galaktischen Kernen als mögliche Ursache. Eine überarbeitete Version dieses Vortrages wollte ich bei unserem Treffen am 08. Dezember 2020 halten. Dieses konnte aufgrund der Corona-Pandemie nicht stattfinden. Noch ist offen, wann Astronomie-Treffen und Vorträge wieder stattfinden können. Als vorläufiger Ersatz bis zu einem möglichen Vortrag soll dieser Artikel dienen, welchen ich zu diesem Thema schrieb und bereits auf www.pelagon.de veröffentlicht habe.

Die Astroteilchenphysik

Die Astrophysik beschäftigt sich mit dem großen Ganzen, dem Weltall und seinen Objekten und die Teilchenphysik mit den kleinsten Bausteinen der Materie, den Elementarteilchen und sich daraus zusammensetzende Teilchen. Scheinbar handelt es sich um zwei voneinander getrennte physikalische Wissenschaften, doch benötigen wir heute die Teilchenphysik um in der Astrophysik viele noch unbekannte Sachverhalte zu verstehen. Die Astroteilchenphysik ist ein relativ junges Arbeitsgebiet der Physik, das unter anderem den Ursprung der höchstenergetischen Komponente der Kosmischen Strahlung zu ergründen versucht. Zurzeit kann ihre Entstehung noch nicht vollständig erklärt werden. Die Klärung der Frage nach dem Ursprung dieser höchstenergetischen Komponente der Kosmischen Strahlung berühren sowohl die theoretischen Grundlagen der Teilchenphysik als auch der Astrophysik und der Kosmologie. Die Astroteilchenphysik ist daher grundlegend für das Verständnis nach dem Ursprung und den Strukturen unserer heutigen Welt.

Hintergrund

Aus dem Fragment 125 des altgriechischen Gelehrten Demokrit stammt folgender Satz: „Scheinbar ist Farbe, scheinbar Süßigkeit, scheinbar Bitterkeit: wirklich nur Atome und Leeres.“ Gut 2500 Jahre später müssen wir feststellen, dass wir nur einen kleinen Bruchteil unserer Wirklichkeit überhaupt kennen und dass vieles, was wir erkennen können, nur die scheinbare Abbildung einer uns noch unbekannten Wirklichkeit ist. Die dunkle Materie macht einen Großteil der uns noch unbekannten Wirklichkeit aus und ist eine mögliche Quelle für die Entstehung der höchstenergetischen extragalaktischen Komponente der Kosmischen Strahlung. Eine andere mögliche Quelle für diese extragalaktische Komponente sind Beschleunigungsmechanismen in kosmischen Objekten, vor allem in den Jets von Aktiven Galaktischen Kernen (Active Galactic Nuclei, AGN) und Gammastrahlenausbrüchen (Gamma Ray Bursts, GRB). Doch noch sind diese Quellen für uns nur scheinbar und nicht abschließend verifiziert. Relativ sicher ist jedoch, dass die höchstenergetische Komponente der Kosmischen Strahlung extragalaktischen Ursprungs ist und daher auch als extragalaktische Komponente der Kosmischen Strahlung bezeichnet werden kann. Sie erreicht Energien von bis zu 100.000.000.000.000.000.000 eV. Die Abkürzung eV steht für die Energieeinheit Elektronenvolt. Sie wird aus Gründen der Anschaulichkeit gegenüber der offiziellen Energieeinheit Joul (J) in der Teilchenphysik bevorzugt verwendet. Ein eV ist die Energie, die ein Elektron in einem Spannungsfeld  von einem Volt erhält. KeV steht für Kiloelektronenvolt, MeV für Megaelektronenvolt und GeV für Gigaelektronenvolt.

Es gibt zwei Ansätze zur Erklärung der hochenergetischen Komponenten der Kosmischen Strahlung:

·der teilchenphysikalischer Ansatz (Top-Down-Mechanismus)

·der astrophysikalische Ansatz (Bottom-Up-Mechanismus)

Beide Ansätze werden wir nachfolgend betrachten.

Der Top-Down-Mechanismus

Der teilchenphysikalische Ansatz bzw. der Top-Down-Mechanismus setzt die Klärung der Natur der dunklen Materie voraus, die zirka 86 % der existierenden Materie ausmacht. Bis heute haben wir nur Theorien über die Natur der dunklen Materie, wobei die tatsächliche Natur der gesamten dunklen Materie durch Experimente bisher nicht geklärt werden konnte. Die einzigen experimentell nachgewiesenen Vertreter dieser Spezies sind die Neutrinos, langlebige Elementarteilchen mit sehr geringer Masse, die der schwachen Wechselwirkung und der gravitativen Wechselwirkung unterliegen. Sie entstehen durch den Beta-Zerfall (Zerfall eines Neutrons in ein Proton und ein Elektron bzw. Zerfall eines Protons in ein Neutron und ein Positron. Bei dieser Reaktion entsteht jeweils auch ein Antineutrino bzw. ein Neutrino), fliegen fast mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum und wechselwirken fast überhaupt nicht mit der sichtbaren Materie. Die Neutrinos leisten allerdings nur einen unbedeutenden Beitrag zur gesamten dunklen Materie. Wir gehen daher davon aus, dass noch weitere Teilchen die Ursache der dunklen Materie sein können. Diese Teilchen sollen sehr große Massen haben und sich nur mit ein paar Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Nach einer Theorie soll nämlich zu jedem Elementarteilchen der uns vertrauten Materie ein sogenanntes SUSY-Teilchen, also ein supersymmetrisches, sehr schweres Teilchen, existieren. Zur Unterscheidung zwischen normalen Teilchen und den SUSY-Teilchen werden letztere mit der Endung -ino versehen. So ist z.B. das entsprechende SUSY-Teilchen zum Proton das Protolino.  Diese Teilchen könnten im früheren Universum entstanden sein, also im Bruchteil der ersten Sekunde nach dem Urknall. Zu dieser Zeit war die Energiedichte im Kosmos noch enorm hoch und die vier Wechselwirkungen (schwache, starke, elektromagnetische, gravitative) waren noch untrennbar in einer Wechselwirkung, der sogenannten supersymmetrischen Wechselwirkung, zusammengeschlossen. Der Theorie zufolge ist die Lebensdauer dieser Teilchen recht klein, so dass die meisten von ihnen zerfallen sein sollten. Zuerst verschwanden die Teilchen mit der größten Masse, weil diese Teilchen nur bei entsprechenden Energiedichten entstehen. Mit wachsender Ausdehnung und Abkühlung des Universums nahm dann die Energiedichte stetig ab, und es verschwanden sukzessiv immer leichtere Teilchen. In unserem relativ kalten Universum von niedriger Energiedichte dürften sich daher lediglich solche SUSY-Teilchen erhalten haben, deren Massen 100 GeV/c², was einer Masse von 100 Protonen entspricht, nicht wesentlich übersteigen. (Energie und Masse sind gemäß der Einsteinschen Gleichung E = mc² gleichwertig. In der Teilchenphysik ist es üblich die Masse eines Teilchens in Energieeinheiten anzugeben. Die Form m = E/c² führt zur Einheit eV/c²). Im Falle der extragalaktischen bzw. hochenergetischen Komponente der Kosmischen Strahlung könnten SUSY-Teilchen in Protonen mit der geforderten Energie annihilieren (umwandeln).

Der Bottom-Up-Mechanismus

Der astrophysikalische Ansatz bzw. der Bottom-Up-Mechanismus geht von kosmischen Beschleunigungsmechanismen aus, die die Teilchen der extragalaktischen Komponente der Kosmischen Strahlung auf solch hohe Energien beschleunigen. Als grundlegende Quellen gelten die Jets in den Aktiven Galaktischen Kernen (AGN) und Gamma Ray Bursts (GRB, Gammastrahlenausbruch). Die Entstehung der Jets der AGN wird seit 1977 auf Basis der Magnetohydrodynamik (MHD) grundsätzlich durch den Blandford-Znajek-Mechanismus erklärt. Nachfolgend werden diese Begriffe im Einzelnen erklärt. Ein AGN besteht aus einem supermassiven Schwarzen Loch, um das sich herum eine rotierende Akkretionsscheibe aus Gas und Staub gebildet hat. Um die Akkretionsscheibe herum besteht noch ein Torus aus Staub. Aus der Mitte der Akkretionsscheibe direkt über dem super massiven schwarzen Loch schießt getrieben und gebündelt von gewaltigen Magnetfeldern ein Plasmastrahl, der sogenannte Jet. Die Akkretionsscheibe ist vergleichbar mit einem Strudel. Von außen nach innen wird durch die Akkretionsscheibe Materie in das super massive schwarze Loch befördert (akkretiert). Der Vergleich mit dem Verhalten der Teilchen einer Flüssigkeit biete sich in erster Näherung durchaus an. Mit der Hydrodynamik werden solche Teilchenbewegungen in einer Flüssigkeit beschrieben. Kommen noch Magnetfelder hinzu, wie sie immer bei solchen Vorgängen auftreten, muss die Hydrodynamik um die Physik des Magnetfeldes zur Magnetohydrodynamik (MHD) erweitert werden. Ein konkretes Modell dazu ist der Blandford-Znajek-Mechanismus. Dieser Mechanismus geht von einem rotierenden supermassiven Schwarzen Loch aus, dem sogenannten Kerr-Loch. Um das Loch bildet sich eine rotierende Akkretionsscheibe, die von Magnetfeldern in Richtung der Rotationsachse des Kerr-Loches durchbrochen wird. Die Magnetfeldlinien werden dabei aufgewickelt und gegenseitig vernichtet. Die dabei frei werdende Energie wird auf das Material in der Umgebung, in der Regel auf Plasmen (vollständig ionisiertes Gas), übertragen. Energieflüsse, sogenannte Poynting-Flüsse, bewegen sich trichterförmig nach außen und reißen dabei akkretiertes Plasma mit. Dabei wird die Materie über große Entfernungen vom Kerr-Loch wegtransportiert und dabei stark kollimiert (gebündelt). Die Akkretionsscheibe selbst wurde im Rahmen der MHD zunächst mit Hilfe der flachen Standard Accretion Disk (SAD) und der sphärischen Advection Dominated Accretion Flow (ADAF) beschrieben. Das SAD-Modell ist eine flache Standart-Akkretionsscheibe, in der sich die Staub- und Gasteilchen wie die Planeten unseres Sonnensystem in einer Ebene um das gravitative Zentrum bewegen. Dies Modell berücksichtigt jedoch nicht das Vorhandensein eines heißen Plasmas, welches zu einer advektionsdominierten Akkretion (temperaturbedingte Materiebewegungen) führt. Diesen Nachteil gleicht das ADAF-Modell aus, das im Gegensatz zur flachen SAD-Akkretionsscheibe kugelförmig ist. In der Nähe des supermassiven schwarzen Loches müssen die Gesetze der Allgemeinen Relativitätstheorie berücksichtigt werden. Daher wurde die Magnetohydrodynamik (MHD)  im Jahre 1999 mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zur Allgemein Relativistischen Magnetohydrodynamik (GRMHD) erweitert. Seit dem wird für die Beschreibung der Akkretionsscheibe das NRAF-Modell (Non-Radiative Accretion Flow) verwendet. Das NRAF-Modell beschreibt sämtliche Akkretionsflüsse, die nicht durch Strahlungsprozesse gekühlt oder aufgeheizt werden können. Da Viskosität und Wärmeleitung unberücksichtigt bleiben, ist die nummerische Lösung der NRAF-Gleichungen einfacher. Die Simulationen zur Beschreibung der Akkretionsscheibe und zur Entstehung der Jets gehen zurzeit vom NRAF-Modell in Verbindung mit dem Payn-Znajek-Mechanismus aus. Der Payn-Znajek-Mechanismus ist eine verallgemeinerte Form des Blandford-Znajek-Mechanismus und lässt sich auch auf Sachverhalte ohne Kerr-Loch anwenden. Die Entstehung der extragalaktischen Komponenten der Kosmischen Strahlung erfolgt nach bisherigen Kenntnisstand wahrscheinlich in den heißen Flecken der Jets (Hot Spots), die sich an der Jet-Spitze befinden und die beim Übergang von beschleunigtem Plasma aus den Jets auf die extragalaktische Materie entstehen. In diesen Hot Spots kommt es zu einer Schockbeschleunigung, was wahrscheinlich zu einer Nachbeschleunigung der Protonen, dem Hauptbestandteil der extragalaktischen Komponenten der Kosmischen Strahlung, auf die hohen Energien von mehr als 100.000.000.000.000.000.000 eV führt. Diese Schockbeschleunigungsmechanismen sind nur für die Entstehung der galaktischen Komponente der Kosmischen Strahlung, wie sie etwa bei Supernovae auftreten, gut verstanden. Die geforderten hohen Energien der extragalaktischen Komponente können sie bisher nicht abschließend erklären. Zum Teil reichen die notwendigen Stärken der Magnetfelder hierfür nicht aus. Dennoch liefern die Schockbeschleunigungsmodelle für die galaktische Komponente der Kosmischen Strahlung wichtige Ansätze für ein entsprechendes Beschleunigungsmodell zur Erklärung der extragalaktischen Komponente. Bei einem Gammastrahlenausbruch (Gamma Ray Bursts, GRBs) spielen vergleichbare Beschleunigungsmodelle eine Rolle für die mögliche Entstehung der ultra-hohen Energien der Protonen. So entsteht bei einem GRB ein vergleichberer Mechanismus mit einem stellaren schwarzen Loch. Im Gegensatz zu einem super massiven schwarzen Loch mit bis zu Milliarden von Sonnenmassen hat ein stellares schwarzes Loch eine vergleichbar sehr kleine Masse von nur einigen Sonnenmassen.

Ausblick

Die Entstehung der extragalaktischen bzw. höchstenergetischen Komponente der Kosmischen Strahlung ist eines der großen Rätsel der Astrophysik. Ebenso ein Rätsel bleibt die Natur der Dunklen Materie. Wir wissen dass unser Universum nur zu zirka 4 % aus der uns bekannten Materie, der baryonischen Materie (z.B. Elektronen, Protonen, Neutronen und Photonen) besteht. Zirka 26 % des Universums besteht aus Dunkler Materie und zirka 70% aus Dunkler Energie. Die Dunkle Materie, deren Natur noch völlig unbekannt ist, können wir über ihre Gravitationswirkung nachweisen. Die Dunkle Energie, deren Natur ebenfalls völlig unbekannt ist, können wir über ihre beschleunigende Wirkung auf die Ausdehnung des Universums nachweisen. Doch letztendlich kennen wir nach bisherigem Kenntnisstand nur 4 % des Existierenden. Nur in einer Zusammenarbeit von Astrophysik und Teilchenphysik können die großen Rätsel des Universums gelöst werden. Die Astroteilchenphysik ist daher ein wichtiger und grundlegender Forschungszweig.

Informationen

Ausführliche Informationen zu diesem Thema finden sich unter folgendem Link: https://www.astromare.org/theoretische-astronomie/deep-sky/extragalaktische-astronomie/ Hierbei sei auf die pdf der Abhandlung „Extragalaktische Astronomie“ und insbesondere Kapitel 4 Aktive Galaxien verwiesen.

Lehrveranstaltungen und Vorträge zur Astronomie und Astrophysik 2021

Aktualisiert: 02.05.2021

Die vorgesehenen Lehrveranstaltungen und Vorträge für das erste Halbjahr 2021 mussten aufgrund der Corona-Pandemie alle abgesagt werden. Alle ausgefallenen Lehrveranstaltungen und Vorträge sollen nachgeholt werden. Voraussichtlich im zweiten Halbjahr 2021 können Lehrveranstaltungen und Vorträge wieder durchgeführt werden. Die entsprechenden Termine werden rechtzeitig auf dieser Website bekannt gegeben. Weitere Veranstaltungen sind noch in der Planung und sollen hinzukommen. Wir bieten allen Interessierten ein regelmäßiges und umfangreiches Programm zur Astronomie und Astrophysik an.

10.05.2021; 19:00 – 21:15 Uhr; VHS WHV, Hans Beutz Haus, Virchowstraße 29, 26382 Wilhelmshaven

Vortrag: Astro- und Geophysik: Die Erde und ihr Klima

Dieser Vortrag wird aufgrund der Corona-Pandemie abgesagt und voraussichtlich im VHS-Sommersemester 2022 nachgeholt. Ein neuer Termin wird rechtzeitig bekannt gegeben.

Im Fachvortrag „Die Erde und ihr Klima“ von Diplom-Physiker / Astrophysiker Andreas Schwarz. wird in leicht verständlicher Weise auf die Erde als Planet und ihr Klima eingegangen. Somit stellt der Vortrag eine interdisziplinäre Verbindung zwischen Astro- und Geophysik her. Angefangen von der Erde als Planet des Sonnensystems wird auf die interessanten geophysikalischen Prozesse (z.B. Plattentektonik, Erbeben, Vulkanismus) bis hin zur Meteorologie (Wetter) und Klimatologie unter Berücksichtigung der aktuellen Forschung eingegangen.

Mit Lichtgeschwindigkeit durch Raum und Zeit im Universum

19.06.2020; 12:00 – 13:00 Uhr; Online-Vortrag Volkshochschule WHV

Die Vorträge von Andreas Schwarz (Diplom-Physiker / Astrophysiker) und Ralf Schmidt (Pilot / Amateur-Astronom) führen auf eine Reise vom Sonnensystem bis zu den entferntesten Objekten des Universums. Hierbei werden theoretische Astrophysik und Kosmologie mit den praktischen astronomischen Beobachtungen und den dazugehörigen, selbsterstellten Astrofotografien verbunden. Je weiter die beobachtbaren astronomischen bzw. kosmologischen Objekte von uns entfernt sind, umso weiter schauen wir in die Vergangenheit des Universums. Während das Licht der am weitesten von uns entfernten Galaxien über zehn Milliarden Jahre zu uns unterwegs war, benötigt das Licht unserer Sonne nur etwa 8,3 Minuten. Wir reisen also mit zunehmender Entfernung von der Gegenwart weit in die Vergangenheit, in die dunklen Anfänge des Universums. Eine spannende Reise mit Lichtgeschwindigkeit durch Raum und Zeit.

Hier der Link zum Online-Vortrag: https://big.elan-ev.de/b/vhs-g6c-8cj

Dieser Online-Vortrag ist eine Premiere für uns und im gewissen Sinne auch die Erprobung eines neuen Vortrags-Mediums. Anregungen und Kritik sind daher besonders erwünscht!

Aktualisierte Hinweise zu Vereinsaktivitäten aufgrund der Verbreitung des Corona-Virus (Sars-CoV-2)

Wichtiger Hinweis: Diese Information wird regelmäßig aktualisiert (Stand: 09.12.2020)

Aufgrund der Verbreitung der Infektionen mit dem Corona-Virus (Sars-CoV-2) und der Niedersächsische Verordnung über Maßnahmen zur Eindämmung des Corona-Virus SARS-CoV-2 (Niedersächsische Corona-Verordnung) in der gültigen Fassung werden bis auf Weiteres grundsätzlich alle Vereinsaktivitäten eingestellt. Betroffen hiervon sind unter anderem die öffentlich zugänglichen Astronomie-Treffen, öffentliche gemeinsame Beobachtungen sowie alle weiteren Gemeinschaftsaktivitäten und Veranstaltungen. Ausgenommen hiervon sind Lehrveranstaltungen und Vorträge, welche im Rahmen der Volkshochschule Wilhelmshaven stattfinden. Über diese wird gesondert informiert werden, wenn diese ausfallen sollten.

Die Wiederaufnahme der öffentlichen Vereinsaktivitäten werden wir auf dieser Website rechtzeitig bekannt geben!

Aktuelle und wichtige Informationen zum Corona-Virus (Sars-CoV-2) und der daraus resultierenden Infektionen finden sich auf der Website der „Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung“ (GZgA) https://www.infektionsschutz.de/coronavirus-sars-cov-2.html  und auf der Website des Robert Koch-Instituts https://www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_Coronavirus/nCoV.html .

Die aufgeführten Websites der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung und des Robert Koch-Instituts werden laufend aktualisiert und sind sehr fundiert.

Aktuelle Informationen zu staatlichen Maßnahmen und Regelungen aufgrund der Corona-Krise finden sich auf der Website des Landes Niedersachsen. Hier der direkte Link: https://www.niedersachsen.de/Coronavirus

Wir werden unsere Vereinsmitglieder und alle Interessierten über die weitere Entwicklung der Situation bezüglich der Vereinsaktivitäten informieren.

Wir bitten um Verständnis und vor allem: bleibt gesund / bleiben Sie gesund!

Mit freundlichen Grüßen

Andreas Schwarz

2. Vorsitzender des Astronomischen Vereins Wilhelmshaven-Friesland e.V.

Projekt zur Errichtung und zum Betrieb einer Volkssternwarte in Wilhelmshaven

Ein ambitioniertes Ziel des „Astronomischen Vereins Wilhelmshaven-Friesland e.V.“ ist die Errichtung und der Betrieb einer Sternwarte in Wilhelmshaven. Der Verein hat dazu ein Ideen-Konzept entwickelt, wonach eine Sternwarte mit einer Kuppel von vier Metern Durchmesser auf dem Dach des Jade InnovationsZentrums an der Emsstraße errichtet werden soll. Unterschiedliche Beobachtungsobjekte erfordern unterschiedliche Teleskope, deshalb werden drei Teleskope angestrebt. An diesem Standort könnte auf die vorhandene Infrastruktur mit einem Vortragsraum und sanitären Einrichtungen aufgebaut werden. Ein Programm aus astronomischen Beobachtungen, Lehrveranstaltungen und Vorträgen soll die Astronomie in Wilhelmshaven fest etablieren. So kann das Projekt als Volkssternwarte angesehen werden, wo allen interessierten Besucherinnen und Besuchern ein Einblick in das sehr vielfältige Gebiet der Astronomie gegeben wird.

Die Astronomie bzw. Astrophysik ist eine interdisziplinäre Wissenschaft. Sie umfasst unter anderem die Bereiche Physik, Chemie, Biologie, Geowissenschaften und Mathematik. Die Etablierung einer Sternwarte zur Förderung von Forschung und Wissenschaft sowie der Schul- und Volksbildung wäre ein wertvoller Beitrag zur kulturellen Entwicklung der Stadt und für den Wissenschaftsstandort Wilhelmshaven. Durch vielseitige Kooperationen mit den Bildungseinrichtungen der Stadt, der Jade Hochschule, der Universität Oldenburg und anderen astronomischen Vereinen würde ein umfangreiches Netzwerk zum Wohle der Allgemeinheit aufgebaut werden, an der auch die Bürgerinnen und Bürger sowie der Tourismus der Stadt erfolgreich partizipieren.

Durch den Betrieb einer Sternwarte im Sinne einer Volkssternwarte ergeben sich für den „Astronomischen Verein Wilhelmshaven-Friesland e.V.“ sehr vielseitige Aufgaben, deren Erfüllung der Verein sehr gerne in Kooperation mit der Stadt Wilhelmshaven gewährleisten will.

Die Finanzierung des Projektes einer Volkssternwarte ist nur durch Kooperation, Fördermittel und Sponsoren möglich. Hierbei werden wir auf die Unterstützung engagierter Menschen angewiesen sein, damit allen die spannende und vielseitige Astronomie und damit auch die Sterne näher gebracht werden können.

Eine ausführliche Darstellung des Projekts befindet sich in unserem Konzept-Paper:

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