Satellitenmissionen Herschel und Planck: Blick in die Kinderstube der Galaxien

Diskutiere Satellitenmissionen Herschel und Planck: Blick in die Kinderstube der Galaxien im Raumfahrt Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Herschels erste Bilderserie läßt Großes erwarten. http://www.esa.int/SPECIALS/Herschel/SEMAYT6CTWF_0.html
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Das Herschel-Team veröffentlicht derzeit ein paar Fotos und Artikel über die ersten Resultate, die man dank des Satelliten gewinnen konnte.

Hier geht es zum Blog des Teams http://herschelmission.wordpress.com/
und hier zu den Bildern http://oshi.esa.int/.

Soll ja keiner sagen, die ESA käme bei meinen Beiträgen hier immer zu kurz.:FFTeufel:

Das ESA-Bild zeigt das Innere des Adler-Nebels. http://www.esa.int/esaSC/SEMT0T9K73G_index_0.html
Soll ja auch keiner sagen, nur Hubble könnte tolle Bilder aus dem All machen.:FFTeufel:
 
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Das Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HiFi) an Bord von Herschel ist nach 160 Tagen Zwangspause wieder einsatzklar. Nachdem das auf die Entdeckung von Wasser in Sternenbildungsgebieten spezialisierte Instrument bei den ersten Tests deutlich bessere Werte als erwartet/gefordert zeigte, zeichnete sich am 3. August 2009 eine Fehlfunktion in der Elektronik ab. Da anders als bei Hubble eine Reparatur durch Astronauten schon aufgrund der Entfernung zur Erde nicht möglich ist, musste sich die ESA eine andere Vorgehensweise einfallen lassen. Das Gerät wurde abgeschaltet und eine umfassende Analyse gestartet. Diese ergab, dass die Local Oscillator Control Unit (LCU) durch eine unerwartete Spannungsspitze beschädigt worden war. Vermutlich war es bei einem der Bordcomputer durch Einwirkung von kosmischer Strahlung zu einer Fehlfunktion gekommen, die dann in der Bordelektronik die Überspannung verursacht hatte. Um HiFi wieder voll ans laufen zu bringen musste man nun also zwei Dinge tun. Zunächst musste man die Steuerungssoftware des Bordcomputers gegen weitere Wechselwirkungen mit der fluktuierenden kosmischen Strahlung in der Umgebung von Herschel unempfindlicher machen. Als dies erfolgt und getestet war, musste man HiFi mittels der zweiten LCU wieder neu starten.

Das man sich soviel Zeit nehmen konnte, lag an einem glücklichen Umstand. Die Hauptbeobachtungs-Zonen (z.B. der Orion-Nebel) für HiFi waren bislang aufgrund der Position des Satelliten gar nicht im Blickfeld von HiFi. Erst Ende Januar kann HiFi, nun wieder voll einsatzbereit also mit seiner Hauptmission beginnen. Die Beobachtungen mittels PACS und SPIRE liefen während der ganzen Zeit weiter. Die verlorene Beobachtungszeit für die Wissenschaftler hält sich also in Grenzen, lediglich ein paar Nebenziele konnte man nicht wie geplant beobachten.
 
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Nun hat auch das Planck-Team mal ein paar beeindruckende Bilder veröffentlicht.

Das die bisherigen Ergebnisse der Planck-Mission auch einen über die Mission hinausgehenden Mehrwert haben, zeigt sich sehr schön bei diesem Drei-Farben-Bild der Temperaturverteilung von kosmischen Staubformationen. So wurden die Daten aus den beiden 557 und 857 GHz (540 und 350 Mikrometer) Kanälen mit 100 Mikrometer-Daten des IRAS-Satelliten kombiniert.

Wer dieses Bild gerne als in besserer Auflösung als Hintergrund haben möchte, wird hier fündig: http://www.esa.int/images/P545-P857-I100_1000px.jpg

Wer mehr über das Bild und seine Entstehungsgeschichte lesen möchte geht am besten auf die folgende Seite: http://www.esa.int/esaCP/SEMMN9CKP6G_index_0.html

Die Bildrechte liegen bei der ESA und dem HFI Consortium, IRAS
 
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Die wissenschaftliche Aus- und Verwertung der ersten Satelliten-Daten kommt weiter voran. Hier mal ein Link zu einer Zusammenfassung einer Untersuchung von neuentstandenen Sternen in der Rosette-Sternenentstehungswolke.

http://www.spacedaily.com/reports/Baby_Stars_In_The_Rosette_Cloud_999.html

Bildnachweis : ESA/PACS und SPIRE Consortium/HOBYS Key Programme Consortia.
 
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Es gibt mal wieder neue Erkenntnisse von Planck in Bezug auf die Kräfte, die bei der Entstehung eines Sterns mitwirken, den Planck ist in der Lage durch die Staubwolken in den Sternenentstehungsgebieten hindurch zu schauen.

http://www.esa.int/SPECIALS/Planck/SEM0FVF098G_0.html

Hier eine aus mehreren Frequenzkanälen zusammengesetzte Bildmontage solch einer Zone im Orion-Nebel. Bildnachweis: ESA/LFI & HFI Consortia
 
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tritium

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Ist zwar schon eine Weile her, sollte aber nicht unerwähnt bleiben:

Zwischen August 2009 und Juni 2010 hat Planck seine ersten All-Sky-Scans fertig gestellt. Damit wurde das primäre Missionsziel erreicht und es ist Zeit für eine kleine Zwischenübersicht.

Planck hat für diesen Scan den gesamten Himmel in hoher Auflösung mit 9 Kanälen im Frequenzbereich von 30 bis 857 GHz kartografiert.

Das Hauptziel ist ja die Vermessung der kosmische Hintergrundstrahlung (CMBR, quasi das Nachglühen des Urknalls). Da diese größtenteils durch die Milchstraße (insbesondere durch das Interstellare Medium - Gas und Staub zwischen den Sternen) verdeckt ist, muss sie erst durch aufwendige und komplexe Bildbearbeitungsverfahren herausgearbeitet werden. Am oberen und unteren Ende des Bildes ist sie aber schon jetzt zu erkennen. Für diese Berechnungen und der Ableitung der wichtigsten kosmologischen Erkenntnisse sind ca. zwei Jahre Arbeit veranschlagt. Die ersten Ergebnisse sind also 2012 zu erwarten, mehr als 17 Jahre nach den ersten Projektstudien - Astrophysiker brauchen einen langen Atem. Durch die Messungen erhofft man sich vor allem neue Erkenntnisse über die inflationäre Phase des Universums, die vermutlich zwischen 10E-36 und 10E−33 bis 10E−32 Sekunden nach dem Urknall stattfand und in der sich das Universum rasant vergrößerte.

Auf dem veröffentlichten Bild stechen, neben der "Galactic Plane" mitten durch, vor allem die großen Ausläufer aus kaltem Staub und Gas hervor, die ober- und unterhalb der Milchstraße sichtbar sind. Dies sind vielfach aktive oder zukünftige Sternentstehungsgebiete, von denen zahlreiche erst durch Planck neu entdeckt wurden. Aus der Analyse der Vordergrundstrahlung erhofft man sich auch neue Aufschlüsse über die Struktur unserer Galaxie, insbesondere über die dreidimensionale Verteilung des Interstellaren Mediums sowie des galaktischen Magnetfeldes.

Bis zum Missionsende 2012 (vollständiger Verbrauch des Kühlmittels) will man insgesamt vier komplette Scans anfertigen, die weiteren dienen hauptsächlich dazu, Messfehler zu reduzieren.

So, ich hoffe euch nicht zu sehr mit Astrophysik gelangweilt zu haben :)

Links zum Thema
http://www.esa.int/esaMI/Planck/SEMF2FRZ5BG_0.html
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=47333

Bild (hier in groß): ESA/ LFI & HFI Consortia
 
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So, ich hoffe euch nicht zu sehr mit Astrophysik gelangweilt zu haben :)
Keineswegs! Ich hätte es auch gepostet, aber ich bin seit Monaten beruflich derart eingespannt, das ich zu kaum noch was komme. Daher freue ich mich besonders, wenn hier jemand etwas unterstützt und die laufenden Thread aktualisiert.:TOP:
 
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Um mal mit meinem Nachrichten-Rückstand etwas aufzuholen, hier die Nachreichung einer Meldung von Mitte September.

Das Herschel Space Observatory (HSO) hat die Mars-Atmosphäre sehr genau vermessen. Erste Auswertungen zeigen eine unerwartete Verteilung des Sauerstoffs in dieser. So enthält die Atmosphäre deutlich mehr Sauerstoff in den unteren Schichten; bislang war man von einer gleichmäßigen Verteilung ausgegangen. Man hat aber auch bei der Temperatur-Verteilung einige unterwartete Beobachtungen gemacht. So ist es stellenweise 10° kälter, als in den bisherigen Modellen vorhergesagt. Mit diesen und weiteren Daten z.B. zur CO-Verteilung, die alle schon im April mit drei der Instrumente an Bord gesammelt wurden, kann man nun bestimmte Vorgänge besser verstehen und verbesserte Vorhersagemodelle entwickeln.

Das die Instrumente an Bord von Herschel nicht nur für die Erforschung der fernen Sternenbildungsgebiete sondern auch für die Untersuchung der nächsten Planeten genutzt werden können, macht die Mission um so wertvoller für die Wissenschaft.
 
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Die Beobachtungen mittels Herschel haben im Laufe der vielen Monate nun eine umfangreiche Datensammlung geschaffen, die mittlerweile immer mehr wissenschaftliche Früchte trägt. Diese sind aber nicht immer für alle leicht zu verdauen, denn z.B. widerlegen die Beobachtungen von Herschel im "Goods-Field" die bisherige Theorie wie sich die meisten Galaxien gebildet haben.

http://www.spacedaily.com/reports/Herschel_reveals_how_most_stars_formed_in_the_Universe_999.html

Für die Wissenschaft ist dies natürlich kein Problem, sie lebt naturgemäß von neuen Erkenntnissen, dem ein oder anderen Wissenschaftler mag es aber trotzdem schwer fallen die über Jahre gehegten und gepflegten Theorien und alle mit ihnen zusammenhängenden Artikel in die Tonne zu treten. Für die Rechtfertigung solcher Missionen wie Herschel sind solche neuen Erkenntnisse aber Gold wert, denn all zu oft entsteht der Eindruck, dass man auch ohne die Satelliten ja schon alles wissen würde, man die Missionen eigentlich nur brauche, um sich dies bestätigen zu lassen.
 

tritium

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Planck: Das Ende naht...

Nach fast 30 Monaten Betrieb stellte am 14. Januar das Hochfrequenzinstrument HFI seinen Dienst ein, da das Kühlmittel komplett aufgebraucht wurde. HFI benötigt zum Betrieb eine Temperatur von 0.1 Kelvin, darüber wird es für seinen Strahlungsbereich blind. Während dieser Zeit gelang es, insgesamt fünf all-sky-scans anzufertigen, drei mehr als erhofft. Das Niederfrequenzinstrument LFI (läuft bei bis zu 20 Kelvin) kann noch 6-9 Monate weiter Messwerte sammeln, danach wird der operative Teil der Planck-Mission beendet sein. Die Auswertung der Daten wird die beteiligten Wissenschaftler aber noch auf Jahre beschäftigen.

ESA PR (engl.): http://www.esa.int/esaCP/SEMXWNMXDXG_index_0.html
 

tritium

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Neben der Vermessung der kosmischen Hintergrundstrahlung soll Planck als Teil der Primärmission auch Informationen über diverse Vordergrundquellen liefern. Zu den wichtigsten gehören die sog. H2-Regionen der Milchstraße, ausgedehnte Wolken aus molekularem Wasserstoff. Diese sind von besonderer Bedeutung, da sie zukünftige Sternentstehungsgebiete darstellen. Leider strahlt molekularer Wasserstoff kaum ab und ist so nur sehr schwer zu beobachten, glücklicher weise tritt er aber in Verbindung mit Kohlenstoffmonoxid (CO) auf. Dieses strahlt wesentlich stärker und einige seiner Emissionslinien liegen im Detektionsbereich von Planck. So gelang es, die bislang erste vollständige Karte der CO-Verteilung (und damit auch von H2) in unserer Galaxie anzufertigen. Bisher führte man solche Messungen mit Radioteleskopen durch, was aber sehr Zeitaufwändig ist (alleine schon deshalb, weil viele Kollegen auch was vom Teleskop ab haben wollen...). Deshalb gab es solche Surveys bisher nur für die "Galactic Plane", also die Hauptebene der Milchstraße, da man dort von der Existenz solcher Wolken wusste. Mit Planck gelang es nun nachzuweisen, dass auch weit außerhalb dieser Ebene große Mengen Wasserstoff anzutreffen sind. Viele dieser Wolken befinden sich an Positionen, an denen man sie nicht vermutet hätte.

Wesentlich rätselhafter ist indes die beobachtete Mikrowellen-Synchrotronstrahlung (30-44Ghz) aus dem Zentrum der Milchstraße. Synchrotronstrahlung entsteht, wenn schnelle Elektronen in einem Magnetfeld abgelenkt werden. Solche diffuse Strahlung findet sich praktisch überall in der Galaxie, sie wird mit einiger Sicherheit von Supernovae verursacht. Die Strahlung aus dem galaktischen Zentrum unterscheidet sich jedoch von ihr durch ein deutlich "härteres" Spektrum (d.h. die Intensität nimmt mit zunehmender Frequenz nicht so schnell ab). Interessant: legt man Daten des Gamma-Observatoriums Fermi darüber, so zeigt sich eine deutliche Übereinstimmung im räumlichen Intensitätsverlauf mit hochenergetischer Strahlung (bei 10-100GeV). Eine Übereinstimmung zwischen den beiden "Enden" des Spektralbereiches deutet auf einen gemeinsamen Ursprungsort hin.
Diese Synchrotronstrahlung wurde schon von der Vorgängermission WMAP entdeckt, die neuen Daten dürften einen weiteren Beitrag zur Klärung ihrer Entstehung bieten. Bisherige Erklärungsansätze reichen von galaktischen Winden, lokal erhöhten Supernova-Raten bis hin zur Annihilation von Dunkle Materie-Teilchen.


Link (engl.): http://www.esa.int/esaCP/SEM0FLYXHYG_index_0.html

Bild: Verteilung von CO in der Milchstraße (Credits: ESA/Planck Collaboration)
 
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Die über das JPL am Low Frequency Instrument beteiligte NASA wird für ein weiteres Jahr anteilige Gelder für Weiterbetrieb des Low Frequency Instrument und des nur von US Einrichtungen genutzten "U.S. Planck data center" bereitstellen.
 
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Ende März wird planmäßig der Kühlmittelvorrat (2160 Liter flüssiges Helium) von Herschel erschöpft sein.
Ohne die Kühlung wird die von den Systemen erzeugte Eigenwärme die astronomischen Beobachtungen unmöglich machen.
Herschel hat aber während seiner Betriebszeit eine Unmenge an wissenschaftlichen Daten gesammelt und ist als voller Erfolg zu verbuchen.

A Eulogy to Herschel
 
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Nun steht das Ende für Herschel endgültig ins Haus. Man kann noch nicht ganz genau sagen, wie lange der Helium-Vorrat noch reichen wird, aber nach einem fast dreistündigen Kommunikationsfenster, bei dem zahllose Betriebsdaten vom Satelliten heruntergeladen werden, kann man eine bessere Abschätzung machen.

Alle Hauptziele wurden erreicht, der Satellit nutzt die Zeit seitdem beobachtet Zusatzziele. Mit ca. 22 000 Beobachtungsstunden liegt Herschel etwa 10% über Soll. Nach Abschluss der wissenschaftlichen Mission wird man noch einige Wochen weitere Tests machen und zusätzliche Betriebsdaten für die Analyse des Satellitenbetriebes für zukünftige Missionen herunterladen und ihn dann Ende Mai in seinen sog. Friedhofsorbit um die Sonne einschießen.
 

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Nun steht das Ende für Herschel endgültig ins Haus. Man kann noch nicht ganz genau sagen, wie lange der Helium-Vorrat noch reichen wird, aber nach einem fast dreistündigen Kommunikationsfenster, bei dem zahllose Betriebsdaten vom Satelliten heruntergeladen werden, kann man eine bessere Abschätzung machen.

Alle Hauptziele wurden erreicht, der Satellit nutzt die Zeit seitdem beobachtet Zusatzziele. Mit ca. 22 000 Beobachtungsstunden liegt Herschel etwa 10% über Soll. Nach Abschluss der wissenschaftlichen Mission wird man noch einige Wochen weitere Tests machen und zusätzliche Betriebsdaten für die Analyse des Satellitenbetriebes für zukünftige Missionen herunterladen und ihn dann Ende Mai in seinen sog. Friedhofsorbit um die Sonne einschießen.
Warum nicht in den Sonne? Nicht das in 200 Jahren der "friedhofsorbit" überfüllt ist.
 
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