Sternentstehung: Kollaps von Gaswolken

Im ersten Teil dieser kleinen Reihe über Sternentstehung haben wir uns grundlegende physikalische Gesetze angesehen, die am Beginn der Sternentstehung eine wichtige Rolle spielen: die kinetische Gastheorie und das Newton’sche Gravitationsgesetz. Zur Erinnerung: Gase bestehen aus Atomen oder Molekülen, die sich in alle möglichen Richtungen bewegen und deren Geschwindigkeiten mit der Temperatur ansteigen. Massebehaftete Körper ziehen sich gegenseitig umso stärker an je größer ihre Masse und je kleiner ihre Entfernung ist.

Diese Erkenntnisse wenden wir jetzt auf die erste Phase der Sternentstehung an: den Kollaps einer interstellaren Gaswolke.

Stabilität der Gaswolke im Wechselspiel zwischen Druck und Gravitation

In einer solchen Wolke, die im Wesentlichen aus Wasserstoffatomen oder -molekülen, ein paar anderen Gasen und Staubpartikeln besteht, gibt es zwei widerstrebende Tendenzen. Zum einen die thermische Bewegung der Gasteilchen, die eine allmähliche Ausdehnung und Zerstreuung der Gaswolke befördert und zum anderen die internen Gravitationskräfte, die auf eine Kontraktion der Wolke hinauslaufen. Schauen wir etwas genauer hin:

Betrachten wir die gravitativen Verhältnisse am Rande der Wolke (wir idealisieren die Situation und nehmen eine kugelförmige, homogene Wolke an). Die randständigen Gasteilchen werden durch die Gravitationskräfte der Gaswolke in Richtung Zentrum gezogen. Je größer die Materiedichte der Gaswolke – also die Anzahl der Gasteilchen pro Volumeneinheit – desto größer ist die Gesamtmasse der Wolke und damit die ins Zentrum wirkende Gravitationskraft. Allerdings fliegen viele Gasteilchen in der Wolke aufgrund ihrer thermischen Bewegung nach außen – mit der Tendenz, die Wolke zu verlassen. Hier kommt die Fluchtgeschwindigkeit der Wolke ins Spiel (zur Erinnerung: Materie, die sich im Gravitationsfeld eines massereichen Körpers befindet, kann diesen nur dauerhaft verlassen, wenn ihre Geschwindigkeit größer als die Fluchtgeschwindigkeit ist).

Konkurrenz zwischen thermischer Bewegung der Gasteilchen und Gravitationskraft einer interstellaren Gaswolke

Schematische Darstellung der Konkurrenz zwischen thermischer Bewegung (Zerstreuung) und Gravitationskraft (Kontraktion) einer interstellaren Gaswolke: Einfluss der Fluchtgeschwindigkeit der Gasteilchen auf die Stabilität der Wolke

Wenn die mittlere Geschwindigkeit der Gasteilchen kleiner als ihre Fluchtgeschwindigkeit ist, überlagert sich deren thermischer Geschwindigkeitsverteilung eine Bewegung in Richtung Zentrum (sozusagen ein Wind, der aus allen Richtungen gen Zentrum weht). Denn die Teilchen haben nicht genug kinetische Energie, um der Schwerkraft der Wolke zu entkommen. Niedrige kinetische Energie der Gasteilchen bedeutet nach der kinetischen Gastheorie niedrige Temperatur der Gaswolke. Das heißt also: Je geringer die Temperatur und je größer die Massendichte der Gaswolke ist, desto eher „siegen“ die Gravitationskräfte über die Tendenz zur Zerstreuung der Wolke.

Da mit der Bewegung der Gasteilchen nach den allgemeinen Gasgesetzen (sog. Zustandsgleichung idealer Gase) ein Druck verbunden ist, sagt man auch: die nach innen gerichtete Gravitationskraft der Gaswolke übersteigt an ihrem Rand den nach außen gerichteten Druck. Quantitativ wird dieser Zusammenhang durch das Jeans Kriterium beschrieben, mit dessen Hilfe die für die Kontraktion der Wolke notwendige Mindestmasse errechnet werden kann.

Dichte interstellare Gaswolken sind die Geburtsstätten von Sternen

Beispiel einer dichten molekularen Gaswolke

Beispiel einer dichten molekularen Gaswolke im Carinanebel
Quelle: Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Molek%C3%BClwolke

Im Weltall gibt es verschiedene Typen von interstellaren Gaswolken. Manche sind so heiß und verdünnt, dass eine Sternbildung nach dem Jeans Kriterium nicht in Frage kommt. Dagegen sind sog. „Dichte Gaswolken“ kalt und dicht genug, um eine Sternentstehung zu ermöglichen. Die Temperaturen liegen bei ca. 10 K, die Dichten bei 109 bis 1013 Teilchen pro m3 (das ist immer noch sehr viel weniger als Luft auf der Erde mit Teilchendichten im Bereich von 1025 pro m3). Die Größe variiert zwischen 20 und 600 Lichtjahren. Dichte interstellare Gaswolken bestehen im Wesentlichen aus Wasserstoffatomen und -molekülen und in geringen Mengen aus Gasen wie Kohlenmonoxid (CO). Beobachtet werden diese Gaswolken mit Hilfe der Infrarotspektren der CO-Moleküle, da Wasserstoff keine Infrarotstrahlung aussendet. Mehr zur Infrarotspektroskopie in einem früheren Beitrag.

Betont werden muss, dass die geschilderten Zusammenhänge eine starke Vereinfachung darstellen. In Wirklichkeit sind die Verhältnisse bei der Kontraktion interstellarer Gaswolken erheblich komplizierter. Beispiele sind:

  • Interstellare Gaswolken sind normalerweise stabil, da in ihnen ein Gleichgewicht zwischen Druck und Gravitation besteht. Es bedarf irgendwelcher Ereignisse (Trigger), um dieses Gleichgewicht zu stören und eine Kontraktion zu veranlassen (z.B. Stoßfronten einer nahen Supernova, Durchzug von Sternen durch die Gaswolke, Zusammenstoß zweier Gaswolken etc.).
  • Innerhalb einer Gaswolke kann es mehrere Regionen mit lokal erhöhter Dichte geben, sodass an verschiedenen Stellen Sterne entstehen können. Dies ist der Grund dafür, dass häufig Sterncluster bzw. Doppelsternsysteme beobachtet werden.
  • Neben der nach innen gerichteten Bewegung der äußeren Gasschichten existiert eine aus der Entstehung der Gaswolken resultierende Rotationsbewegung innerhalb der Wolke. Die entsprechende Zentrifugalkraft trägt zum Auseinanderstreben der Wolke bei und erhöht die Jeans-Grenze. Die Rotationsbewegungen führen auch dazu, dass Sterne eine Eigenrotation aufweisen, da der Drehimpuls der Wolke bei der Kontraktion erhalten bleibt: ähnlich wie bei einem Eisläufer, der schneller rotiert, wenn er seine Arme an den Körper presst, wird auch die Rotation der Wolke bei der Kontraktion schneller. Dadurch führen selbst geringe Rotationsbewegungen in der Wolke zu hohen Rotationsgeschwindigkeiten der Sterne (unsere Sonne dreht sich in ca. 25 Tagen einmal um sich selbst, was einer Rotationsgeschwindigkeit am Sonnenäquator von über 1.000 km/h entspricht).

Fazit

Dichte interstellare Gaswolken sind kalt und dicht genug, um Sternentstehung zu ermöglichen. Die Gravitationskräfte sind größer als der innere Druck der Gaswolken und bewirken eine Kontraktion der Wolke.

Im nächsten Teil der Beitragsreihe schauen wir uns an, wie es nach dem Beginn der Kontraktion weiter geht und was ein Protostern ist.

Sternentstehung: Physikalische Grundlagen

Astrophysik und insbesondere Astronomie beschäftigen sich zu großen Teilen mit den Eigenschaften von Sternen. Grund genug, sich in einer kleinen Reihe von Beiträgen etwas näher mit der Entstehung von Sternen zu beschäftigen. Eine Reihe deshalb, weil das Thema zu umfangreich ist, um es in einem Rutsch abhandeln zu können. Etappen bei unserer Reise werden sein:

0. Physikalische Grundlagen
1. Der Beginn: Kollaps von Gaswolken
2. Bildung des Protosterns
3. Zündung der Kernfusion als Energiequelle
4. Stabilitätsbedingungen von Sternen

Dem liegt zugrunde, dass Sterne aus interstellaren (außerhalb von Sonnensystemen befindlichen) Gaswolken entstehen, die sich durch ihre Eigengravitation zusammenziehen und dabei die Fusion von Wasserstoffkernen zu Helium als Energiequelle des entstehenden Sterns zünden.

In dieser ersten Folge soll es also um einige physikalische Grundlagen der Sternentstehung gehen.

Zwei physikalische Gesetze spielen eine Hauptrolle in der ersten Phase der Sternentstehung: die kinetische Gastheorie und das Gravitationsgesetz. In einem späteren Stadium der Sternentstehung ist dann das Wechselspiel von elektromagnetischen und Kernkräften wichtig, um den Ablauf von Kernfusionen zu verstehen.

Die Kinetische Gastheorie

Gase sind dadurch ausgezeichnet, dass ihre atomaren Bestandteile (Atome, Moleküle) in ständiger ungerichteter Bewegung sind („ungerichtet“ heißt: sie haben keine Vorzugsrichtung, in der sie sich bewegen; alle Richtungen sind gleich wahrscheinlich). Sie flitzen mehr oder weniger schnell in alle Richtungen in der Gegend herum. Allerdings haben nicht alle Gasteilchen die gleiche Geschwindigkeit: sie stoßen immer wieder zusammen und können dabei Bewegungsenergie (kinetische Energie) unter Einhaltung des Energieerhaltungssatzes aufeinander übertragen. Betrag und Richtung der Teilchengeschwindigkeiten ändern sich dabei normalerweise. Das sorgt dafür, dass sich eine Geschwindigkeitsverteilung einstellt; d.h.: die Geschwindigkeit eines Teilchens liegt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit innerhalb eines Geschwindigkeitsintervalls; nicht alle Teilchen haben dieselbe Geschwindigkeit.

Simulation der ungerichteten Bewegung von Gasteilchen

Simulation der ungerichteten Bewegung von Gasteilchen und der resultierenden Geschwindigkeitsverteilung (Wahrscheinlichkeit, dass ein Gasteilchen einen bestimmten Geschwindigkeitsbetrag besitzt); Quelle: englischer Wikipedia-Beitrag „Maxwell-Boltzmann distribution“

Die Geschwindigkeitsverteilung unterliegt einem grundlegenden physikalischen Gesetz: der Maxwell-Boltzmann-Verteilung. Sie zeigt, dass es einen engen Zusammenhang zwischen der mittleren Geschwindigkeit bzw. der mittleren kinetischen Energie der Teilchen und der Temperatur des Gases gibt: Die Gastemperatur ist proportional zur mittleren kinetischen Energie der Gasteilchen und damit zum Quadrat der Teilchengeschwindigkeit.

Geschwindigkeitsverteilung von Gasteilchen bei verschiedenen Temperaturen

Geschwindigkeitsverteilung von Gasteilchen bei verschiedenen Temperaturen (Quelle: https://pawn.physik.uni-wuerzburg.de/video/thermodynamik/k/sk10.html)

Zu der völlig ungerichteten (Temperatur)Bewegung der Gasteilchen kann eine gerichtete Vorzugsbewegung größerer Teile des Gases kommen. Das entspricht großräumigen Strömungen innerhalb des Gases, die sich der Temperaturbewegung überlagern. Wind beispielsweise ist eine gerichtete Bewegung der Luftmoleküle, die der Temperaturbewegung überlagert ist. Übrigens: Wind wirkt auf uns Menschen nicht deshalb kühler, weil er eine geringere Temperatur als ruhende Luft hat, sondern weil er kühle Luft an die warme Haut bringt und die Haut durch Verdampfung von Schweiß zusätzlich kühlt.

Ist das Gas in einem Behälter eingeschlossen, stoßen die Teilchen immer wieder an die Wände und werden zurückgeworfen. Durch den Rückprall wird eine Kraft auf die Wandfläche ausgeübt, was gleichbedeutend damit ist, dass ein Druck auf die Wand einwirkt. Das für die Sternentstehung wichtige interstellare Gas ist jedoch nicht in einem Behälter gefangen. Grundsätzlich können sich die Teilchen immer weiter von der Gaswolke entfernen, da am Rand der Wolke die Dichte des Gases relativ klein ist und Zusammenstöße der Gasteilchen unwahrscheinlicher werden.

Wieso kann sich unter diesen Umständen ein Stern aus der Gaswolke bilden? Hier kommt das Gravitationsgesetz ins Spiel.

Das Gravitationsgesetz

Für die Diskussion der Sternentstehung ist es ausreichend, das klassische Newton’sche Gravitationsgesetz zu betrachten (Effekte der Einstein’schen Allgemeinen Relativitätstheorie spielen keine wesentliche Rolle). Newtons Gravitationsgesetz besagt, dass zwei massebehaftete Körper eine Kraft (Gravitationskraft) aufeinander ausüben, die immer anziehend wirkt. Die Gravitationskraft ist umso größer, je mehr Masse die beteiligten Körper haben und je näher sie beieinander liegen. Die Kraft nimmt mit dem Quadrat der Entfernung der beiden Körper ab.

Newton'sches Gravitationsgesetz und Fluchtgeschwindigkeit

Gravitationsgesetz von Newton: Anziehungskraft FG zweier Körper mit den Massen m1 und m2 im Abstand r; G: Gravitationskonstante.
Fluchtgeschwindigkeit vFlucht eines sich radial von einem Zentralköper (Masse M, Radius R) entfernenden Körpers; Fluchtgeschwindigkeit ist unabängig von Masse des fliehenden Körpers!

Im Zusammenhang mit der Entstehung von Sternen aus Gaswolken ist eine spezielle Konsequenz des Gravitationsgesetzes wichtig: Um aus dem Gravitationsfeld eines Körpers zu entkommen, ist eine radiale (vom Zentrum des Körpers nach außen gerichtete) Mindestgeschwindigkeit notwendig (bei der Erde beträgt diese sog. Fluchtgeschwindigkeit ca. 11,2 m/s; so schnell müssen Raketen mindestens sein, um nicht zur Erde zurück zu fallen). Wichtig ist, dass die Fluchtgeschwindigkeit unabhängig von der Masse des fliehenden Körpers ist: egal ob eine Rakete oder ein Gasatom: die Fluchtgeschwindigkeit ist immer dieselbe!

Bisher haben wir uns mit den Grundlagen der Vorgänge am Anfang der Sternentstehung beschäftigt. Jetzt stehen zwei physikalische Grundkräfte im Vordergrund, die in der späteren Entwicklung eines Sterns und für das Verständnis der Kernfusion wichtig sind.

Elektrostatische Kraft zwischen Atomkernen

Bei einer Kernfusion verschmelzen die Kerne von Atomen miteinander und setzen dabei eine enorme Energie frei. Atomkerne sind elektrisch positiv geladen, denn sie enthalten Protonen, die eine positive Elementarladung tragen (ca. 1,6 * 10-19 C). Zur Erinnerung: Atomkerne bestehen im Allgemeinen aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen. Nur das Wasserstoffatom besitzt kein Neutron, sondern ausschließlich ein Proton. Heliumkerne haben jeweils zwei Protonen und Neutronen, Kohlenstoffatome jeweils sechs, Sauerstoffatome jeweils acht etc.

Coulomb'sches Gesetz

Coulomb’sches Gesetz der elektrostatischen Anziehungs- bzw. Abstoßungskraft FCoulomb zweier elektrischer Ladungen (q1, q2) im Abstand r; ε0: Dielektrizitätskonstante. Anziehung bei ungleichen, Abstoßung bei gleichen Ladungsvorzeichen.

Elektrische Ladungen können generell positiv oder negativ sein. Sie können sich anziehen oder abstoßen: abstoßen, wenn die beiden Ladungen gleiches und anziehen, wenn sie ungleiches Vorzeichen haben. Atomkerne stoßen sich also aufgrund ihrer jeweils positiven Ladung ab. Und das nicht zu knapp!

Die elektrostatischen Kräfte werden durch das Coulomb’sche Gesetz beschrieben. Das Gesetz besagt, dass sich zwei Ladungen umso stärker anziehen bzw. abstoßen, je größer ihre Ladung und je kleiner ihr Abstand ist. Genauer: verkleinert sich der Abstand, steigt die Abstoßungs- bzw. Anziehungskraft quadratisch an.

Das Gesetz hat große Ähnlichkeit mit dem Newton’schen Gravitationsgesetz (gleiche Abstandabhängigkeit; statt der Masse taucht die Ladung der beiden Körper auf). Allerdings ist die Stärke der Kraft um viele Größenordnungen größer als die Gravitationskraft. Die Gravitationskraft zwischen zwei Protonen ist 36 (!) Größenordnungen schwächer als die Coulombkraft. Diese sehr starke abstoßende Kraft gilt es zu überwinden, wenn Atomkerne verschmelzen sollen. Und das Problem wird noch größer, wenn man bedenkt, dass sich Atomkerne näher als etwa 1 fm (Femtometer, 10-15 m) kommen müssen, um einen neuen Kern zu bilden. Denn das entspricht in etwa dem Durchmesser eines Atomkerns. Das bedeutet, dass man die Gewichtskraft von 2 Tafeln Schokolade aufbringen muss um ein einziges Protonenpaar auf Atomkerndurchmesser zusammen zu bringen!!! Die Tatsache, dass Atomkerne existieren und stabil sind, zeigt, dass es im Femtometer-Bereich eine Kraft geben muss, die die Bestandteile der Atomkerne zusammen hält und verhindert, dass die Protonen eines Kerns wieder auseinander fliegen.

Starke Kernkraft

Dies ist die sog. „Starke Kernkraft“, auch Starke Wechselwirkung genannt. Sie ist eine der 4 physikalischen Grundkräfte (Gravitation, Coulombkraft, schwache Kernkraft, starke Kernkraft). Sie wirkt bei Abständen im Bereich weniger fm sehr stark anziehend – stärker als die Coulombkraft abstoßend wirkt. Bei ca. 2,5 fm (2,5 * 10-15 m) sind Abstoßung durch Coulomb- und Anziehung durch Kernraft gleich groß. Bei größeren Abständen überwiegt die abstoßende Colombkraft, bei kleineren die anziehende Kernkraft. Schafft man es also, Protonen auf weniger als 2,5 fm anzunähern, kommt eine Bindung der Protonen zustande. Das Problem: man muss es trotz der Coulomb-Abstoßung erst mal auf diese extrem kleinen Abstände bringen! Wie das bei der Kernfusion geschieht, wird im vierten Teil dieser Beitragsreihe beschrieben.

Nachdem in diesem Beitrag wichtige physikalische Grundlagen der Sternentstehung vorgestellt wurden, geht es im nächsten Teil der Reihe um die Bedingungen, unter denen die Sternentstehung ihren Anfang nimmt.

Astrovorschau für Bonn im Januar und Februar 2021

Der Januar bringt eine kurze Abendsichtbarkeit Merkurs. Dabei kommt es zu einer seltenen Zusammenkunft mit Jupiter und Saturn, die aber schwer zu sehen ist. Venus zieht sich vom Morgenhimmel zurück. Der Februar ist ausgesprochen planetenarm, nur Mars hält sich wacker am Abendhimmel. Den Anblick nächtlichen Sternenhimmels dominieren die Wintersternbilder rund um den Orion.

Die kürzesten Tage liegen hinter uns und die Sonne steht wieder höher am Bonner Taghimmel. Besonders am Nachmittag macht sich die zunehmende Tageshelle bemerkbar. Insgesamt legt die Tageslänge von rund 8 Stunden an Neujahr auf fast 11 Stunden am 28. Februar zu.

Die immer späteren Sonnenuntergänge sorgen dafür, dass sich der Anblick des Abendhimmels deutlich verändert. Nicht nur, dass die Gestirne als Folge unserer Fahrt um die Sonne jeden Tag 4 Minuten früher untergehen, es fehlen am Ende der kommenden zwei Monate auch anderthalb dunkle Stunden am Abend. So ist es z.B. Mitte Januar noch möglich gegen 18:00 MEZ im Westen das Sommerdreieck zu sehen. Das Herbstviereck des Pegasus steht dann hoch im Südwesten. Einen Monat später ist es um 18:00 MEZ noch hell, um 19:00 MEZ am 15. Februar werden die Herbststernbilder weit in den Westen gerückt sein, Wega und Deneb über den Nordwesthorizont. Der Orion, prominentestes Wintersternbild, erreicht seinen Höchststand im Süden am 10. Januar ca. 23:00 MEZ, am 20. Februar bereits ca. 20:00 Uhr.

Anblick des Bonner Abendhimmels am 15. Januar 2021 um 21:00 MEZ, Blickrichtung Süden. Den Südosten nimmt das Wintersechseck ein, bestehend aus den hellen Sternen Rigel im Orion, Aldebaran im Stier, Kapella im Fuhrmann, Pollux in den Zwillingen, Prokyon im Kleinen und Sirius im Großen Hund. Der gleiche Anblick bietet sich am 15. Februar um 19:00 MEZ. Allerdings ist da Mars schon in Richtung Stier weiter gewandert und der zunehmende Mond wird im Südwesten zu sehen sein. Grafik erstellt mit Stellarium

Merkur lässt sich im Januar in der Abenddämmerung blicken. Ein Highlight ist sicherlich die Dreierkonstellation mit Jupiter und Saturn am 10. Januar. Alle drei Planeten stehen in einem Kreis von nur wenig mehr als 2° Durchmesser, doch spielt sich das Geschehen in der hellen Dämmerung sehr tief am Horizont ab. Kein Wunder, sind Jupiter und Saturn nach ihrer engen Begegnung kurz vor Weihnachten inzwischen noch näher an die Sonne heran gerückt und eigentlich vorerst vom astronomischen Speiseplan gestrichen. Doch nach dem Motto „nach der Konjunktion ist vor der Konjunktion“ kommt es zu dieser netten Zugabe, für die man allerdings exzellente Beobachtungsbedingungen und ein Fernglas braucht. Die beste Zeit für Bonn ist kurz nach 17:00 MEZ. Dann kann man versuchen, das Trio dicht über dem Südwesthorizont auszumachen (s. Abb. 2). Merkurs Abendsichtbarkeit beginnt danach erst richtig, am 24. Januar wird der größte Abstand zur Sonne erreicht (s. Abb. 3). In den Tagen um diesen Termin sind auch Beobachtungen mit freiem Auge möglich, mit dem Fernglas sowieso. Am besten schaut man zwischen dem 14. und 31. Januar ab etwa eine dreiviertel Stunde nach Sonnenuntergang zum Westsüdwesthimmel.

Venus ist im Januar zwar noch am Morgenhimmel zu sehen, verkürzt aber ihren Abstand zur Sonne und geht Ende Januar nur noch eine halbe Stunde vor ihr auf. Auf Venus muss man, zumindest für das freie Auge, dann einige Wochen verzichten.

Mars ist der einzige Planet, der in diesen Wintermonaten gut zu sehen ist. Der Rote Planet erreicht in der ersten Januarwoche das Sternbild Widder, wo er am Abend des 20. Januar Uranus begegnet. Im Laufe der kommenden Wochen geht die Helligkeit des äußeren Erdnachbarn weiter zurück. Dennoch kann er noch in der Liga der hellen Sterne mithalten. Selbst Ende Februar ist er noch etwa so hell wie Aldebaran im Stier, dem er sich dann so deutlich angenähert hat, dass man von Abend zu Abend die Helligkeit beider Gestirne mit freiem Auge schön vergleichen kann.

Planetentrio am 10. Januar in der frühen Abenddämmerung. Blick an den Südwesthorizont um 17:10 MEZ. Zur Beobachtung sind optimale Sichtverhältnisse (klares Wetter, freier Blick zum Horizont) sowie ein Fernglas erforderlich. Grafik erstellt mit Stellarium

Merkur am 24. Januar. Blick um 18:00 MEZ nach Westsüdwesten. Merkur geht an diesem Tag kurz vor 19:00 Uhr unter. Grafik erstellt mit Stellarium

Uranus ist im Januar noch am Abendhimmel zu sehen und sei noch einmal erwähnt, da er in den Tagen um den 20. Januar Mars rund zwei Grad nördlich an Uranus vorbei zieht. Mit dem Fernglas sind dann beide Planeten im gleichen Gesichtsfeld zu sehen. Uranus ist dabei zwar deutlich schwächer als Mars, aber als Lichtpunkt heller als die anderen Sternen in der Umgebung. Neptun hingegen bleibt den Blicken in den ersten Monaten des Jahres entzogen.

Der Mond ist mit etwas Wetterglück einen Tag nach Neumond am 14. Januar als ultraschmale Sichel nur rund 4° östlich (also „links“) von Merkur tief über dem Horizont zu sehen, ein Fernglas hilft. Am 21. Januar erhält Mars Besuch vom zunehmenden Mond. Am 28. Januar ist Vollmond, ebenso am 27. Februar. Dazwischen liegt der Neumond am 11. Februar. Danach dauert es diesmal zwei Tage bis die neue Mondsichel wieder sichtbar wird. Am Abend des 19. Februar steht der zunehmende Mond unterhalb der Plejaden genau zwischen Aldebaran und Mars.

Für das neue Jahr 2021 wünschen Paul Hombach als Verfasser und die Volkssternwarte Bonn allen Leserinnen und Lesern Glück, Gesundheit und viel Freude mit den Sternen!

 

Jupiter- / Saturn-Konjunktion

Unser Mitglied Frank Bonn schickte uns die folgende schöne Aufnahme des Duos, die ihm am 18.12.2020 von Troisdorf aus gelang. Er schreibt dazu „Leider standen beide Planeten zum Aufnahmezeitpunkt 17:54 /18:12 Uhr schon so tief am Horizont, dass es nur noch aus einem Fenster im Dachgeschoß (also nicht aus meiner Sternwarte) mittels Teleobjektiv und normalem Stativ möglich war. Die zu erkennende Hochspannungsfreileitung gehört zum europäischen 380kV Verbundnetz.

Jupiter- / Saturn-Konjunktion

Wie Paul Hombach in seiner Astrovorschau geschrieben hat, wird es am 21. Dezember zu einer spektakulären Annäherung von Jupiter und Saturn kommen, die dann bloß noch 0,1° auseinander stehen (also ein Fünftel des Monddurchmessers).

Ich schaue schon seit zwei Wochen jeden Abend prüfend zum Himmel, aber immer war alles wolkenverhangen. Gestern Abend jedoch hatte ich zumindest vorab schon Glück und konnte die beiden immer näher rückenden Planeten erfassen – und sogar mit dem jungen Mond dabei.

Ab 17:00 Uhr lohnt sich also ein Blick nach Südwesten, wo dieses Schauspiel stattfindet. Und das nächste Zusammentreffen (auch gar nicht so eng wie diesmal) findet erst in 20 Jahren wieder statt!

Quelle: KZTV-News

Nachtrag: Zur eigentlichen Konjunktion am 21.12. war der Himmel über Bonn vollständig wolkenverhangen, aber am Abend vorher gelang mir noch diese Aufnahme:

Frohe Weihnachten

Das Team der Volkssternwarte Bonn wünscht Ihnen allen trotz der Einschränkungen in dieser Coronazeit ein frohes und besinnliches Weihnachtsfest und alles Gute! Bleiben Sie gesund!!

„Sterne und Wein“ am 26. März 2021

Liebe Sternfreunde,

aufgrund der ausgesprochen großen Nachfrage zu dieser Veranstaltung bieten Paul Hombach und Peter Wollmann eine Zusatzveranstaltung von Sterne und Wein am 26. März an!

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Die coronabedingten ungewöhnlichen Zeiten erfordern weiterhin spezielle Veranstaltungen. Aber auch in Zeiten des Lockdowns muss niemand auf geselliges Beisammensein in Verbindung mit Astronomie, Wein und Musik verzichten. Unser Volkssternwarten-Mitglied Paul Hombach bietet am 26. März und am 29. April wieder ein Online-Event aus der Reihe ‚Sterne und Wein‘ an.

Weitere Informationen zu dieser Veranstaltung sowie die Anmeldemöglichkeit finden Sie auf dem aktuellen Flyer (siehe unten) sowie auf Sterne&Wein.

 

Astrovorschau für Bonn November und Dezember 2020

Kurz vor Weihnachten zeigen Jupiter und Saturn eine spektakulär enge Begegnung in der Abenddämmerung, Mars leuchtet am Abendhimmel, dem Morgenstern Venus leistet Merkur im November Gesellschaft.

Durch die lange Dunkelheit sind am Nachthimmel eine große Zahl von Sommer- und Herbststernbildern am Abend  bis zu Frühlingsvorboten am Morgenhimmel zu sehen.

Den südlichsten Punkt ihrer jährlichen Wanderung durch die Sternbilder des Tierkreises erreicht die Sonne am 21. Dezember, dem Tag der Wintersonnenwende. An diesem Tag geht sie für Bonn um 8:31 MEZ auf und 16:28 MEZ unter. Das bedeutet abzüglich der Dämmerung eine Nachtlänge von fast 15 Stunden. Mitte November steht das Zentralgestirn noch von 7:47 MEZ bis 16:44 über dem Bonner Horizont.

Gegen 21:00 Uhr Mitte November bzw. 19:00 MEZ einen Monat später stehen die Herbststernbilder rund um das Herbstviereck des Pegasus hoch im Süden, verstärkt durch den rötlichen Mars, der in den Fischen leuchtet. Im Osten geht der Orion auf, der nachts um 2 Uhr seinen Höchststand im Süden erreichten wird, Mitte Dezember um Mitternacht.

Abb. 1: Blick an den Bonner Himmel am 15.11.2020 um 21:00 MEZ, Grafik erstellt mit Stellarium

In den frühen Abendstunden ist noch das Sommerdreieck der hellen Sterne Atair, Deneb und Wega im Süden zu sehen. Tief im Südwesten stehen der Schütze bzw. der Steinbock über dem Horizont, Schauplatz einer außergewöhnlichen Planetenbegegnung: Jupiter nähert sich von Woche zu Woche deutlich an Saturn an, den er am Abend des 21. Dezember in nur 6 Bogenminuten Entfernung – das entspricht etwa einem Fünftel des Vollmondurchmessers am Himmel – überholen wird. Zwischen dem 17. und 25. Dezember passen die beiden Gestirne in einen Kreis von nur 0,5 Grad am Firmament.

Abb. 2: Anblick des Bonner Abendhimmels am 19.11.2020 um 18:00 MEZ, Blickrichtung Süd-Südwesten. Dort kommt es zu einer schönen Begegnung von Jupiter und Saturn mit der zunehmenden Mondsichel. Grafik erstellt mit Stellarium

In den frühen Morgenstunden nimmt mit dem Löwen ein klassisches Frühlingssternbild den Osten ein. Gegen 5:00 Uhr Mitte November bzw. 6:30 MEZ einen Monat später taucht auch der Morgenstern Venus auf. Zu dieser Zeit ist auch der bekannte Große Wagen wieder hoch am Himmel zu sehen. Zwischen etwa dem 4. und 20. November zeigt sich Merkur rund eine Stunde vor Sonnenaufgang am Morgenhimmel. In den Tagen um den 10. November sollte er bereits mit freiem Auge erkennbar sein, sonst hilft natürlich ein Fernglas.

Abb. 3: Blick nach Osten an den Bonner Morgenhimmel am 13.11.2020 um 6:30 MEZ. Der Mond steht zwischen Venus und Merkur. Grafik erstellt mit Stellarium

Der Mond bleibt am 15. November und 14. Dezember als Neumond im Licht der Sonne verborgen. Als Vollmond strahlt er am 30. November bzw. 30. Dezember hoch und hell vom frühwinterlichen Nachthimmel. Auf seiner Bahn unter den Sternbildern des Tierkreises kommt der Erdtrabant immer wieder an den hellen Planeten vorbei. So begegnet er Jupiter und Saturn am 19. November (s. Abb.2) und erneut tief über dem Südwesthorizont in der Abenddämmerung am 17. Dezember Die Treffen mit Mars am 25. November und 23. Dezember fallen nicht besonders eng aus, ebenso wenig die Begegnung am Morgenhimmel mit Venus am  13. Dezember. Sehenswert ist allerdings genau einen Monat die schöne Konstellation der abnehmenden Sichel mit Venus, Merkur und dem Stern Spica, in der Jungfrau (s. Abb. 3) Am 14. November kann die ultrafeine Sichel bei guter Horizontsicht unterhalb Merkurs gefunden werden.

Viel Spaß beim Beobachten wünschen Paul Hombach und die Volkssternwarte Bonn!

Pauls portables Planetarium

Onlineversion
SternenHimmel Live
»Pauls portables Planetarium«

Livestream aus dem Deutschen Museum Bonn
Schwerpunkt: »Mars, Planetentreffen und Schwarze Löcher«

Dienstag, 10. November Beginn: 19.00 Uhr

Livestream verpasst? Kein Problem, die Veranstaltung kann im Youtube-Kanal des Deutschen Museums Bonn weiterhin abgerufen werden.

In dem etwa einstündigen Video ging es u.a. um den Sternenhimmel über Bonn inklusive der bevorstehenden engen Begegnung von Jupiter und Saturn kurz vor Weihnachten. Außerdem standen der diesjährige Nobelpreis für Physik und die Erdnähe des Mars im Oktober im Fokus.

Was hat es mit dem Physik-Nobelpreis 2020 auf sich? – Online-Vortrag der Uni-Bonn

Sehr geehrte Damen und Herren,

das zdi-Schülerlabor Physikwerkstatt Rheinland der Universität Bonn lädt für Mittwoch, den 11. November, 19:00 Uhr zu einem Informationsabend ein:

Was hat es mit dem Physik-Nobelpreis 2020 auf sich?
Die Natur der kompakten Masse im Zentrum der Milchstraße

Das kompakte und sehr massive Objekt im Zentrum der Milchstraße (bekannt als Sagitarius A*) ist zur Zeit der beste Kandidat für ein supermassives Schwarzes Loch in unserer direkten Nachbarschaft. Für die Untersuchung dieses Objektes und seiner Umgebung werden in diesem Jahr Reinhard Genzel und Andrea Ghez mit dem Nobelpreis für Physik geehrt. Den Preis teilen sie sich mit Roger Penrose, der für seine Forschung über schwarze Löcher und Allgemeine Relativitätstheorie ausgezeichnet wird.

In einem allgemeinverständlichen Vortrag erläutert Prof. Andreas Eckart, wie die Arbeit der drei Wissenschaftler (und vieler anderer) dazu beigetragen hat, das Objekt im Zentrum unserer Milchstraße besser zu verstehen.

Die Veranstaltung findet online über Zoom statt:Eine Anmeldung ist nicht erforderlich.

Andreas Eckart ist seit 2000 Professor am 1. Physikalischen Institut der Universität zu Köln. Zuvor war er von 1986 bis 1999 wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Reinhard Genzel am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching. Prof. Eckart forscht unter anderem über das Zentrum der Milchstraße und den Einfluss des supermassiven Schwarzen Lochs. Außerdem arbeitet er an der Instrumentierung von Teleskopen wie z.B. dem ESO-Very Large Telescope, dem Large Binocular Telescope und dem James-Webb-Weltraumteleskop.