Dank immer besserer Technologie, innovativer Ansätze und internationaler Zusammenarbeit blüht die Astronomie auf. Während viele Beobachtungen helfen, die Theorien zu verfeinern oder zu sortieren, gibt es immer Erkenntnisse, die einfach nicht übereinstimmen. Geheimnisvolle Signale, angebliche Verstöße gegen die Naturgesetze und – wieder – Phänomene, die nicht erklärt werden können. Die Öffentlichkeit diskutiert dann gerne, ob es Spuren außerirdischer Intelligenz gibt. Wissenschaftler wissen, dass es am Ende fast immer eine natürliche Erklärung gibt. Aber überall wird die Fantasie angeregt.

In einer Reihe von Artikeln über heise online in den kommenden Wochen werden wir einige dieser astronomischen Anomalien aus einer kürzlich vorgestellten Sammlung vorstellen und erklären, warum alle Versuche, sie zu erklären, bisher gescheitert sind.

In der Astronomie gibt es immer Beobachtungen, die zunächst nicht erklärt werden können. Während einige Aliens dahinter verdächtigen, erwarten andere neue Informationen über die Natur des Universums. Sie sind immer aufregend. heise online untersucht einige dieser bisher unerklärlichen Anomalien.

Der letzte Teil unserer X-Files handelt wieder von Fixsternen. Eine große Klasse von Sternen ist veränderlich; Sie ändern ihre Helligkeit periodisch oder unregelmäßig. Es gibt eine Vielzahl von Ursachen für diese Helligkeitsschwankungen, z. B. eng überlappende Doppelsternpartner, solche, die sich aufgrund der Transparenz der inneren Schichten in Abhängigkeit von der Temperatur periodisch ausdehnen und zusammenziehen, und solche, die s ‘manchmal in Staub hüllen, um nur die wichtigsten Klassen zu nennen.

In den letzten Jahren wurden jedoch mehrere Sterne entdeckt, deren Helligkeitsänderungen unerklärlich erscheinen. Es wurde eine Reihe von Erklärungen versucht – natürlich auch die unvermeidlichen Dyson-Sphären -, aber keine davon ist wirklich überzeugend. Was steckt wirklich hinter den „Great Dippers“ und „Random Transiters“?

Sie benötigen kein Teleskop, um astronomische Entdeckungen zu machen. Sie müssen nicht einmal Wissenschaftler sein. Jeder kann zum Beispiel teilnehmen auf einem Zooniverse-Projekt. Dort erstellen Forscher Datensätze, die zu groß sind, um von der Öffentlichkeit zur Analyse angesehen zu werden. Weil das menschliche Auge und der menschliche Geist mehr erkennen als die Bewertung von Computeralgorithmen. Nachdem Sie sich für ein ausgewähltes Projekt und eine kurze Schulungssitzung angemeldet haben, ist es Zeit für eine Rangliste. Was für ein Objekt ist das oder das? Welcher Typ ist diese Galaxie? Welche Objekte im Bild haben sich bewegt? Hat die Lichtkurve dieses Sterns eine Beule?

1,6 Millionen Freiwillige haben sich angemeldet, um die Daten, von denen die meisten in Form von Bildern oder Grafiken dargestellt werden, kostenlos und einfach zu sichten, um die Wissenschaft mit ihren persönlichen Bemühungen ein wenig weiter voranzutreiben. Mit etwas Glück können Sie sogar eine kleine Bekanntheit erreichen und Mitautor einer wissenschaftlichen Publikation werden. Wie Adam Szewczyk, Daryll LaCourse und neun weitere Amateurwissenschaftler über eine Arbeit der Hauptautorin Tabetha S. Boyajian aus dem Jahr 2015.

Das von Professor Debra Ann Fischer aus Yale initiierte Zooniverse-Projekt “Planet Hunters” hatte das Thema, in den Lichtkurven des Kepler-Weltraumteleskops nach subtilen Spuren von Finsternissen zu suchen, die darauf hindeuten würden, dass Planeten vor einem Mutterstern vorbeiziehen, wenn wir Wir mussten zufällig den Rand der Umlaufbahn um den Stern von der Erde aus betrachten (Transitmethode). Vom 13. Mai 2009 bis 12. Mai 2013 beobachtete Kepler ein Feld von ungefähr 190.000 Zielsternen im Sternbild Schwan und maß die Helligkeit aller Sterne jede halbe Stunde (manchmal alle 5 Minuten) mit einer Genauigkeit von 30 ppm (parts per million).

Dies war auch notwendig, weil ein Planet wie die Erde mit 1/109 Sonnendurchmesser nur 1/109² = 0,000084 = 0,0084% = 84 ppm der Sonnenoberfläche mit einem proportional geringen Verlust an Leuchtkraft während des Transports bedeckt vor einem Stern wie der Sonne. Die meisten Sonnenflecken sind deutlich größer als die Erde, aber die entsprechenden Punkte auf Sternen verursachen unterschiedliche Formen von Lichtkurven, beispielsweise weil ein Punkt am Rand des Sterns perspektivisch komprimiert, stark elliptisch und komprimiert erscheint Langsam wird es kreisförmiger, wenn die Drehung es in Richtung der Mitte des Sterns dreht. Planetensilhouetten sind immer kreisförmig und bewegen sich im Allgemeinen viel schneller (innerhalb von Stunden) vor dem Stern, als ein Sternfleck über die sichtbare Halbkugel des Sterns rollt (innerhalb von Tagen oder Wochen).

Der Planet Merkur (kleiner dunkler Punkt in der linken Hälfte vor der Sonnenscheibe) während seines Transits vor der Sonne am 9. Mai 2016. Über der Bildmitte eine kleine Gruppe von Sonnenflecken. Das Kepler-Weltraumteleskop suchte nach solchen Transiten von Planeten an den Scheiben von 190.000 Zielsternen im Sternbild Schwan vorbei. Im Gegensatz zu dem, was hier zu sehen ist, sah Kepler die Sterne nur als Punkte und musste den Planeten aus der minimalen Verdunkelung ableiten, die durch den Schatten eines kleinen Bereichs des Sterns verursacht wurde. In diesem Bild bedeckt Quecksilber etwa 30 ppm der Sonnenoberfläche. Dies entsprach Keplers Helligkeitsauflösung.

(Bild: eigenes Foto, © Alderamin)

Die Milliarden von Einzelmessungen wurden von verschiedenen Algorithmen nach “Einbrüchen”, dh kleinen Unebenheiten, durchsucht. Solche Unebenheiten in der Lichtkurve sollten symmetrisch sein – eine Planetenscheibe verursacht eine gespiegelte symmetrische Änderung des Eingangs, wenn sie die Sternscheibe verlässt. Sie sollten auch U-förmig sein: Die Helligkeit nimmt schnell ab, wenn sich der Planet vom ersten Kontakt mit der Sternenkante bis zu seinem vollen Durchmesser an der Sternscheibe vorbei bewegt, und sinkt dann langsam ein wenig ab. wenn es sich von der dunklen Kante des Hecks wegbewegt und sich dem helleren Zentrum nähert, bevor sich die Sequenz in Richtung Ausgang umkehrt. Die Algorithmen haben nicht einmal nach größeren Finsternissen gesucht. Sie könnten von variablen Sternen stammen, aber nicht von Planeten.

Wahrscheinlich aus diesem Grund war es ein “Planet Hunters” -Teilnehmer, der Amateurastronom Adam Szewczyk aus Toronto, der 2011 ein asymmetrisches V-förmiges Lichtkurvenprofil mit einer Tiefe von 0,5% bemerkte. viertägiger Stern KIC 8462852 vom 21. Mai 2009 eine Woche nach Beginn der Mission, die er im Diskussionsforum von Planet Hunters erwähnte (KIC steht für “Kepler-EintragskatalogDer Veteran von Planet Hunters, Daryll LaCourse, der zuvor Zehntausende von Lichtkurven ausgewertet hatte, fand das “Eintauchen” in die Lichtkurve ebenfalls sehr seltsam und informierte Dr. Tabetha Boyajian per E-Mail, wer dabei war. Kommunikation mit den Planet Hunters während seiner Postdoktorarbeit in Yale. Sie dachte zunächst, das Signal sei ein Messfehler, aber die Planetenjäger hatten die Lichtkurve bereits mehreren Plausibilitätstests unterzogen, die auf der Website verfügbar waren und die sie alle bestanden hatten. Sie konnten die seltsame Verschleierung jedoch nicht erklären, aber Am Ende suchten sie nach Planeten und es sah nicht so aus, also wurde der Fall vorerst abgeschlossen.

Die vom Kepler-Weltraumteleskop aufgenommene Lichtkurve des Sterns KIC 8462852 Oben: Die gesamte Lichtkurve während der Kepler-Mission von Mai 2009 bis Mai 2013. Die Tagesskala auf der x-Achse zählt als ab 1. Januar 2009. Zehn Dips sind markiert. Unten links: Vergrößerung der Mulde Nr. 5. Wir können eine asymmetrische Flugbahn sehen, die nicht zu erwarten wäre, wenn ein Planet bedeckt wäre. Unten rechts: Vergrößerung des Abschnitts um Aussparungen von 7 auf 10. Das völlig unregelmäßige Muster ist schwer zu erklären.

(Bild: Boyajian et al., arXiv)

Am 5. März 2011, 792 Tage nach Beginn der Mission, verursachte KIC 8462852 einen weiteren Rückgang der Leuchtkraft, diesmal auf 16% seiner Leuchtkraft – ein Planet hätte 40% des Sterndurchmessers betragen müssen, um eine Sonnenfinsternis auszulösen auch stark. Tatsächlich war es bereits der 5. Zahn in der Lichtkurve; Weitere wurden in den ersten zwei Jahren von Keplers Beobachtung gefunden, flacher und vollständig aperiodisch, im Gegensatz zu dem, was man für einen Planeten in einem Kreis erwarten würde. Trog Nummer 6 folgte dann nach 1.206 Tagen am 21. April 2012 und am 5. Februar kündigte Trog Nummer 7 eine Reihe von vier Stromausfällen innerhalb von 90 Tagen an. Die letzten drei extrem unregelmäßigen, bis zu 21 Prozent tiefen und mit mittleren Maxima, bevor das Versagen des zweiten der vier Laufräder Keplers Hauptmission abrupt beendete. Das Weltraumteleskop konnte später in einem speziellen Modus wieder eingesetzt werden, musste jedoch nach neuen Zielfeldern suchen (mit der Sonne hinter Ihnen), damit KIC 8462852 nicht mehr beobachtet werden konnte.

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