Astronomie/Astrophysik

[sherif]

kleines, dämliches add-on:

diese figur zeigt, wie sich der radius des objektes bei 1 AE mit einer scheinbaren helligkeit von m=6 ändert, wenn man dessen leuchtkraft variiert.

den fall mit den gestrichelten gelben linien kennen wir bereits. der schnittpunkt entspräche einem sphärischem objekt mit einem radius von 191 meter, das mit der selben leuchtkraft pro quadratmeter (63 MW) leuchtet wie die sonne.

der schnittpunkt der blauen gestrichelten linien symbolisiert ein sphärisches objekt mit einem radius von ca. 196.000 meter, also 196 km. in diesem fall entspräche die benötigte leuchtkraft pro quadratmeter genau einer 60 Watt-glühbirne. man würde dieses objekt in 1 AE also noch immer sehen, obwohl pro quadratmeter nur eine 60 Watt-glühbirne leucten würde!

der schnittpunkt der roten gestrichelten linien entspräche einem sphärischen objekt mit dem radius der sonne bei 1 AE. in diesem fall wäre die leuchtkraft pro quadratmeter gerade einmal 4,8 mikrowatt. d.h. es würde eine 60 watt-glühbirne innerhalb von 12,5 quadratkilometer genügen und man würde das objekt noch immer mit den bloßen augen wahrnehmen können (unter guten bedingungen!)

ich glaube, das reicht 

[dialsquare]

@sherif vielen Dank für die Ausführungen, besser als jeder Physik Unterricht

Was meinst du persönlich, wird man Planet 9 (sofern es ihn gibt) je sehen/finden können?

[Iniesta]

Patrax Jesus schrieb vor 12 Stunden:

neues von planet 9

https://www.derstandard.at/story/3000000248918/neue-daten-machen-planet-neun-im-sonnensystem-immer-wahrscheinlicher

unabhängig davon habe ich wieder eine frage an @sherif
wie groß muss ein leuchtendes objekt mindestens sein, dass ich es im weltall bei einer distanz von einer AE sehen würde? ich stell mir das so vor, dass zwischen dem leuchtenden objekt und mir nix dazwischen ist.

mit oder ohne technische hilfsmittel?

[Patrax Jesus]

sherif schrieb vor 14 Stunden:

die größe hängt von der leuchtkraft pro flächeneinheit des objektes ab. insofern können wir zuerst einmal die gesamte leuchtkraft berechnen, die benötigt wird, um es noch zu sehen. das geht recht einfach.

in der astronomie unterscheidet man zwischen scheinbarer helligkeit (m) und absoluter helligkeit (M) eines objektes, also wie hell es uns erscheint und wie hell es tatsächlich ist. letzteres ist definiert als die helligkeit eines objektes in einer entfernung von 10 parsec. 1 parsec sind ungefär 3.26 lichtjahre oder 206.625 astronomische einheiten [AE]. verbunden sind beide größen über folgende gleichung:

m - M = 5 * log10(d/10),

wobei d die distanz des objektes in parsec und log10 der zehnerlogarithmus sind. die sonne zum beispiel hat eine scheinbare helligkeit von -26,74 (einheitenlos). formen wir obige gleichung um, können wir also die absolute helligkeit der sonne berechnen:

M = m - 5 * log10(d/10).

setzen wir hier unsere werte ein, also,

M = -26,74 - 5 * log10((1/206625)/10),

ergibt das

M ~ 4.84.

bis zu einer scheinbaren helligkeit vom m~6 kann man einen stern am himmel mit dem bloßen auge sehen, für höhere (!) werte geht das nicht mehr. die sonne wäre also für das bloße auge noch immer gut sichtbar, wenn sie 10 parsec entfernt wäre. mit derselben gleichung kann man auch berechnen, dass die sonne bis zu 17,1 parsec von uns entfernt sein dürfte, um sie noch immer mit dem nackten auge sehen zu können - bei d=17,1 parsec wird nämlich die scheinbare helligkeit der sonne m=6.

 

wie hell muss nun also ein leuchtendes objekt mindestens sein, um es in 1 AE gerade noch wahrzunehmen?

um das zu errechnen, müssen wir bei obiger gleichung einfach m = 6 und erneut d=1/206.625 einsetzen. daraus erhalten wir eine absolute helligkeit von M~37,6.

daraus können wir dann recht einfach die minimale leuchtkraft des objektes ausrechnen, die benötigt wird, damit es mit dem bloßen auge in einer entfernung von 1 AE gerade noch gesehen werden kann. und zwar mit folgender gleichung:

M - Ms = -2.5 log10(L/Ls),

wobei hier M erneut die absolute helligkeit unseres objektes ist, Ms die absolute helligkeit der sonne, L die leuchtkraft des objektes und Ls die leuchtkraft der sonne. formt man diese gleichung um auf

L = 10^((M-Ms)/-2.5) * Ls

und setzt die jeweiligen werte ein, also M = 37,6, Ms = 4,84 und die leuchtkraft der sonne in watt, also Ls = 3.828 x 10^26 Watt erhält man L ~ 29.000 Gigawatt.

wie groß würde so ein objekt nun also sein, wenn es pro quadratmeter dieselbe leistung wie die sonne abstrahlen würde? die sonne hat einen radius von etwa Rs=695.900 km (also 695.900.000 meter). die leistung (Fs), die die sonne pro quadratmeter abstrahlt ist also

Fs = Ls/(4 * Rs^2 * pi),

d.h.,

Fs = 3.828 x 10^26/(4 * 695.900.000^2 * pi) ~ 63 Megawatt pro quadratmeter (= 0,063 Gigawatt/qm).

ein objekt, das pro quadratmeter nun also die selbe leistung wie die sonne produziert, müsste in einer entfernung von 1 AE somit eine oberfläche von 29.000/0,063 ~ 460.000 quadratmeter besitzen. das wiederum entspricht einer kugel mit einem radius von der wurzel aus 460.000/(4*pi) ~191 meter.

hätte das objekt also die leuchtkraft der sonne pro quadratmeter, müsste es einen mindestradius von etwa 190 meter besitzen, um von dir mit dem bloßen auge in 1 AE noch gesehen zu werden (rechenfehler vorbehalten). das ganze gilt aber natürlich nur für eine mondlose, klare nacht ohne nennenswerte lichtverschmutzung.

 

bei nicht-leuchtenden objekten ist das ganze natürlich wesentlich komplexer. da hängt die größe dann nämlich von der leuchtkraft und entfernung der externen lichtquelle, der größe und albedo des objektes ab (wobei eine höhere albedo bedeutet, dass mehr licht zurückgestrahlt wird, als bei einer niedrigeren. enceladus hat zb die höchste albedo im sonnensystem, ceres die niedrigste - zumindest von den bekannteren objekten).

 

gratulation an jeden, der bis hierhin durchgehalten hat 

------

tldr: ein objekt mit derselben leuchtkraft pro flächeneinheit wie die sonne müsste einen radius von mindestens 190 meter besitzen, um in einer klaren, mondlosen nacht noch mit dem bloßen auge gesehen zu werden. das entspricht einem durchmesser von 380 meter, also in etwa der höhe des fernsehturms von kiew (nur brauchen wir eine kugel mit diesem duchmesser und keinen turm!):

wahnsinn!! es ist in der tat etwas challenging als laie deinen rechenbeispielen zu folgen, aber alleine schon deine herangehensweise um das theoretisch, für unsere verhältnisse, gut verständlich aufzuschschlüsseln, ist einfach nur spitze.

Iniesta schrieb vor 8 Stunden:

mit oder ohne technische hilfsmittel?

eh ohne

[firewhoman]

Patrax Jesus schrieb vor einer Stunde:

 

eh ohne

Dann hängt es davon ab, wo du bist - viel oder wenig Lichtverschmutzung ...

[Patrax Jesus]

[sherif]

dialsquare schrieb vor 16 Stunden:

@sherif vielen Dank für die Ausführungen, besser als jeder Physik Unterricht

Was meinst du persönlich, wird man Planet 9 (sofern es ihn gibt) je sehen/finden können?

danke sehr!

sofern es ihn gibt - und so sicher wäre ich mir da nicht, wie es dieses kürzlich auf arxiv erschienene unreferierte paper suggeriert -, wird man ihn in den nächsten jahren wohl entweder finden oder seine existenz ausschließen können.

2025 geht das vera c rubin observatory in chile online mit einem 8,4-meter spiegel und wird einen all-sky survey betreiben (des südhimmels). dabei rechnet man damit, dass die anzahl der gefundenen trans-neptunischen objekte (TNOs) von derzeit etwa 4.000 auf rund 40.000 ansteigen werden.

derzeit kann man nicht ausschließen, dass die indizien, die auf planet 9 hindeuten, nicht echt sind. bei diesen indizien handelt es sich um ein clustering der umlaufbahnen von ein paar dutzend TNOs, die angeblich von planet 9 beeinflusst werden. nur wurden die meisten davon von den selben teleskopen entdeckt, die ähnliche, eingeschränkte himmelsregionen abdecken. es könnte sich dabei also um einen bias handeln. das vera c rubin-teleskop wird dieses clustering entweder bestätigen oder widerlegen. zweiteres würde auch planet 9 widerlegen.

vera c rubin sollte außerdem auch in der lage sein, planet 9 zu sehen (allerdings muss das lichtpünktchen dann auch tatsächlich als planet 9 erkannt werden in den großen datenmengen). das sollte zumindest dann klappen, wenn er ähnlich wie neptun und uranus eine gashülle aus wasserstoff und anderen gasen besitzt, da in diesem fall das bereits sehr schwache licht* der sonne vom planeten recht stark reflektiert werden würde (aufgrund einer hohen albedo der atmosphäre).

wäre planet 9 ein gesteinsplanet, dann wäre er wohl sehr schwer bis kaum auffindbar in den nächsten jahren. ich würde aber sehr stark darauf tippen, dass er eine gashülle besitzt, es sich also um einen sogenannten sub-neptune handelt. das wäre auch ein weiteres indiz dafür, dass sich planeten aller art generell sehr schnell bilden - und darauf deutet immer mehr hin.

in den kommenden paar jahren sollten wir also gewissheit darüber haben, ob er existiert oder nicht. und wenn er existiert, denke ich, dass man ihn in den nächsten jahren auch finden wird.

 

*im prinzip könnte man mit den gleichungen in meinem vorletzten posting berechnen, wieviel licht bei einem hypothetischen planet 9 noch ankommen würde, wieviel licht zu uns zurückreflektiert wird für unterschiedliche albedos und welcher scheinbaren helligkeit das entspricht. aber ich mach das jetzt mal besser nicht ^^

Patrax Jesus schrieb vor 4 Stunden:

wahnsinn!! es ist in der tat etwas challenging als laie deinen rechenbeispielen zu folgen, aber alleine schon deine herangehensweise um das theoretisch, für unsere verhältnisse, gut verständlich aufzuschschlüsseln, ist einfach nur spitze.

eh ohne

danke! ich werde versuchen daran zu arbeiten, es in zukunft leichter verständlich zu machen, ohne dadurch wissenschaftliche information zu verlieren.

 

Patrax Jesus schrieb vor 2 Stunden:

das ist kein bisschen überraschend und die meisten forscher in diesem bereich nehmen wohl schon länger an, dass der mond sehr früh entstanden ist. es gab bis dato nur eine diskrepanz zwischen relativ spätem magmaozean und der frühen formierung des mondes. und im prinzip versucht dieses nature-paper auch nur diese diskrepanz zu erklären. es hat also nicht als erstes herausgefunden, dass der mond so alt ist, wie diese überschrift suggeriert, sondern diskutiert lediglich eine interessante möglichkeit, warum es am mond bis zu 180 millionen jahre nach seiner entstehung noch einen magmaozean gab.

eigenschaften der erde passen auch sehr gut zu einem relativ frühen giant moon forming impact, wie man schon seit etwa 15 jahren weiß. und passend zu meinem oberen kommentar, deutet mittlerweile auch immer mehr darauf hin, dass auch gesteinsplaneten sehr schnell entstehen - auch dabei passt eine sehr schnelle entstehung des mondes sehr gut ins bild.

 

ps: die namensgebering des vera c rubin-teleskops ist wohl eine der unbekanntesten besten wissenschaftlerinnen des 20. jahrhunderts. neben fritz zwicky hat sie mit ihrer forschung die grundlagen für die annahme es gäbe dunkle materie gelegt.

bearbeitet 19. Dezember 2024 von sherif
improvement of clarity (hoffentlich)...

[Patrax Jesus]

sherif schrieb vor 2 Stunden:

danke sehr!

sofern es ihn gibt - und so sicher wäre ich mir da nicht, wie es dieses kürzlich auf arxiv erschienene unreferierte paper suggeriert -, wird man ihn in den nächsten jahren wohl entweder finden oder seine existenz ausschließen können.

2025 geht das vera c rubin observatory in chile online mit einem 8,4-meter spiegel und wird einen all-sky survey betreiben (des südhimmels). dabei rechnet man damit, dass die anzahl der gefundenen trans-neptunischen objekte (TNOs) von derzeit etwa 4.000 auf rund 40.000 ansteigen werden.

derzeit kann man nicht ausschließen, dass die indizien, die auf planet 9 hindeuten, nicht echt sind. bei diesen indizien handelt es sich um ein clustering der umlaufbahnen von ein paar dutzend TNOs, die angeblich von planet 9 beeinflusst werden. nur wurden die meisten davon von den selben teleskopen entdeckt, die ähnliche, eingeschränkte himmelsregionen abdecken. es könnte sich dabei also um einen bias handeln. das vera c rubin-teleskop wird dieses clustering entweder bestätigen oder widerlegen. zweiteres würde auch planet 9 widerlegen.

vera c rubin sollte außerdem auch in der lage sein, planet 9 zu sehen (allerdings muss das lichtpünktchen dann auch tatsächlich als planet 9 erkannt werden in den großen datenmengen). das sollte zumindest dann klappen, wenn er ähnlich wie neptun und uranus eine gashülle aus wasserstoff und anderen gasen besitzt, da in diesem fall das bereits sehr schwache licht* der sonne vom planeten recht stark reflektiert werden würde (aufgrund einer hohen albedo der atmosphäre).

wäre planet 9 ein gesteinsplanet, dann wäre er wohl sehr schwer bis kaum auffindbar in den nächsten jahren. ich würde aber sehr stark darauf tippen, dass er eine gashülle besitzt, es sich also um einen sogenannten sub-neptune handelt. das wäre auch ein weiteres indiz dafür, dass sich planeten aller art generell sehr schnell bilden - und darauf deutet immer mehr hin.

in den kommenden paar jahren sollten wir also gewissheit darüber haben, ob er existiert oder nicht. und wenn er existiert, denke ich, dass man ihn in den nächsten jahren auch finden wird.

 

*im prinzip könnte man mit den gleichungen in meinem vorletzten posting berechnen, wieviel licht bei einem hypothetischen planet 9 noch ankommen würde, wieviel licht zu uns zurückreflektiert wird für unterschiedliche albedos und welcher scheinbaren helligkeit das entspricht. aber ich mach das jetzt mal besser nicht ^^

danke! ich werde versuchen daran zu arbeiten, es in zukunft leichter verständlich zu machen, ohne dadurch wissenschaftliche information zu verlieren.

 

das ist kein bisschen überraschend und die meisten forscher in diesem bereich nehmen wohl schon länger an, dass der mond sehr früh entstanden ist. es gab bis dato nur eine diskrepanz zwischen relativ spätem magmaozean und der frühen formierung des mondes. und im prinzip versucht dieses nature-paper auch nur diese diskrepanz zu erklären. es hat also nicht als erstes herausgefunden, dass der mond so alt ist, wie diese überschrift suggeriert, sondern diskutiert lediglich eine interessante möglichkeit, warum es am mond bis zu 180 millionen jahre nach seiner entstehung noch einen magmaozean gab.

eigenschaften der erde passen auch sehr gut zu einem relativ frühen giant moon forming impact, wie man schon seit etwa 15 jahren weiß. und passend zu meinem oberen kommentar, deutet mittlerweile auch immer mehr darauf hin, dass auch gesteinsplaneten sehr schnell entstehen - auch dabei passt eine sehr schnelle entstehung des mondes sehr gut ins bild.

 

ps: die namensgebering des vera c rubin-teleskops ist wohl eine der unbekanntesten besten wissenschaftlerinnen des 20. jahrhunderts. neben fritz zwicky hat sie mit ihrer forschung die grundlagen für die annahme es gäbe dunkle materie gelegt.

ich wäre dafür dass man den planeten dann vulkano nennt. ich hoff ich habs richtig in erinnerung - hat ja damals einen wissenschaftler gegeben der im 19. jhd schon von einem 9. planeten geschwaffelt hat nachdem die euphorie über die extrem schnelle entdeckung von neptun, aufgrund der gravitativen effekte auf uranus quasi vorher berechnet werden konnte -> eigentlich unfassbar für damalige verhältnisse!

unfassbar im sinne dass mathe damals schon so ein mächtiges werkzeug war.

bearbeitet 19. Dezember 2024 von Patrax Jesus

[sherif]

Patrax Jesus schrieb vor 2 Minuten:

ich wäre dafür dass man den planeten dann vulkano nennt. ich hoff ich habs richtig in erinnerung - hat ja damals einen wissenschaftler gegeben der im 19. jhd schon von einem 9. planeten geschwaffelt hat nachdem die euphorie über die extrem schnelle entdeckung von neptun, aufgrund der gravitativen effekte auf uranus quasi vorher berechnet werden konnte -> eigentlich unfassbar für damalige verhältnisse!

fast! percival lowell hat anfang des 20. jahrhunderts "planet x" vorgeschlagen, um mögliche unregelmäßigkeiten in den umlaufbahnen von uranus und neptun zu erklären (ideen dazu gab es wohl auch schon vorher im 19. jh). diese vermutung hat dann wohl auch zur entdeckung von pluto beigetragen; dieser ist aber zu leicht, um unregelmäßigkeiten in den umlaufbahnen von uranus und neptun zu verursachen. schlussendlich waren die vermuteten unregelmäßigkeiten aber ganz einfach falsch.

vulkan hingegen wurde tatsächlich auch im 19. jahrhundert von urbain le verrier vorgeschlagen, allerdings als planet der innerhalb der merkurbahn sein sollte! dadurch wollte man unregelmäßigkeiten im orbit des merkur erklären. der planet stellte sich zwar als falsch heraus, in diesem fall waren die unregelmäßigkeiten aber tatsächlich vorhanden. allerdings konnten diese anhand der relativitätstheorie dann erklärt werden und vulkan wurde obsolet. der name vulcan ist aber von der international astronomical union (iau), die das hoheitsrecht über die offizielle benennung astronomischer objekte besitzt, noch immer als name für einen hypothetischen planeten innerhalb der merkur-bahn reserviert.

[Patrax Jesus]

sherif schrieb vor 7 Minuten:

fast! percival lowell hat anfang des 20. jahrhunderts "planet x" vorgeschlagen, um mögliche unregelmäßigkeiten in den umlaufbahnen von uranus und neptun zu erklären (ideen dazu gab es wohl auch schon vorher im 19. jh). diese vermutung hat dann wohl auch zur entdeckung von pluto beigetragen; dieser ist aber zu leicht, um unregelmäßigkeiten in den umlaufbahnen von uranus und neptun zu verursachen. schlussendlich waren die vermuteten unregelmäßigkeiten aber ganz einfach falsch.

vulkan hingegen wurde tatsächlich auch im 19. jahrhundert von urbain le verrier vorgeschlagen, allerdings als planet der innerhalb der merkurbahn sein sollte! dadurch wollte man unregelmäßigkeiten im orbit des merkur erklären. der planet stellte sich zwar als falsch heraus, in diesem fall waren die unregelmäßigkeiten aber tatsächlich vorhanden. allerdings konnten diese anhand der relativitätstheorie dann erklärt werden und vulkan wurde obsolet. der name vulcan ist aber von der international astronomical union (iau), die das hoheitsrecht über die offizielle benennung astronomischer objekte besitzt, noch immer als name für einen hypothetischen planeten innerhalb der merkur-bahn reserviert.

"fast" ^^ du bist viel zu nett

aja - sagt dir astrum extra etwas? das ist seit neuestem mein einschlaf channel auf youtube. also falls dich mal interessiert

[firewhoman]

sherif schrieb vor 15 Minuten:

fast! percival lowell hat anfang des 20. jahrhunderts "planet x" vorgeschlagen, um mögliche unregelmäßigkeiten in den umlaufbahnen von uranus und neptun zu erklären (ideen dazu gab es wohl auch schon vorher im 19. jh). diese vermutung hat dann wohl auch zur entdeckung von pluto beigetragen; dieser ist aber zu leicht, um unregelmäßigkeiten in den umlaufbahnen von uranus und neptun zu verursachen. schlussendlich waren die vermuteten unregelmäßigkeiten aber ganz einfach falsch.

vulkan hingegen wurde tatsächlich auch im 19. jahrhundert von urbain le verrier vorgeschlagen, allerdings als planet der innerhalb der merkurbahn sein sollte! dadurch wollte man unregelmäßigkeiten im orbit des merkur erklären. der planet stellte sich zwar als falsch heraus, in diesem fall waren die unregelmäßigkeiten aber tatsächlich vorhanden. allerdings konnten diese anhand der relativitätstheorie dann erklärt werden und vulkan wurde obsolet. der name vulcan ist aber von der international astronomical union (iau), die das hoheitsrecht über die offizielle benennung astronomischer objekte besitzt, noch immer als name für einen hypothetischen planeten innerhalb der merkur-bahn reserviert.

Live long and prosper! 🖖

[sherif]

Patrax Jesus schrieb vor 20 Stunden:

"fast" ^^ du bist viel zu nett

aja - sagt dir astrum extra etwas? das ist seit neuestem mein einschlaf channel auf youtube. also falls dich mal interessiert

nein, astrum extra kannte ich nicht. hab mir jetzt nebenbei mal das neue video zum fermi-paradox angehört. zum einschlafen und auch für laien sicher ganz nett!

ich hab mir einst am abend aber lieber sowas wie die stanford lectures von leonard susskind angesehen (https://www.youtube.com/playlist?list=PL6i60qoDQhQGaGbbg-4aSwXJvxOqO6o5e) - aber gut, ich bin kein laie 

firewhoman schrieb vor 22 Stunden:

Live long and prosper! 🖖

ich bilde mir sogar ein, mal gelesen zu haben, vulcan in star trek wäre nach dem hypothetischen planeten vulcan benannt worden. aber wenn man etwas danach sucht, kommt der name wohl eher vom mythologischen vulcanus. aber so genau wusste das wohl nur gene roddenberry..

[firewhoman]

sherif schrieb vor 36 Minuten:

ich bilde mir sogar ein, mal gelesen zu haben, vulcan in star trek wäre nach dem hypothetischen planeten vulcan benannt worden. aber wenn man etwas danach sucht, kommt der name wohl eher vom mythologischen vulcanus. aber so genau wusste das wohl nur gene roddenberry..

Beide Namen werden von diesem Gott kommen - die Frage ist eben, ob der hypothetische Planet der Namensgeber war oder der Gott direkt. Ist aber net so wichtig.

Beim Flugzeugträger und beim Space Shuttle Enterprise weiß man es jedenfalls sicher.
Roddenberry nannte das Raumschiff nach dem Flugzeugträger, und das Shuttle wurde wiederum nach diesem benannt.
(OT Ende.)

[mazunte]

Moon

Spoiler

Don’t be fooled, that’s not Saturn. That’s our Moon

The Moon shows a slight crescent phase with most of its surface visible by reflected Earthlight known as ashen glow. The Sun directly illuminates the brightly lit lunar crescent from the bottom, which means that the Sun must be below the horizon and so the image was taken before sunrise. This double take-inducing picture was captured on 2019 December 24, two days before the Moon slid in front of the Sun to create a solar eclipse. In the foreground, lights from small Guatemalan towns are visible behind the huge volcano Pacaya.

Image Credit & Copyright: @francisco_sojuel

 

bearbeitet 2. Januar von mazunte

[firewhoman]

500 kg Weltraumschrott auf die Erde gestürzt!

https://www.derstandard.at/story/3000000251249/grosser-metallener-ring-aus-dem-all-schlaegt-in-kenia-ein

(Zum Glück is nix passiert.)