Pauli-Prinzip: Warum wir nicht implodieren

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Credit und Bildrechte: Andrew Truscott und Randall Hulet (Rice U.)

Beschreibung: Warum klumpt Materie nicht? Das gleiche Prinzip, das die Implosion von Neutronensternen und Weißen Zwergen verhindert, bewahrt auch Menschen vor der Implosion und macht gewöhnliche Materie zum fast leeren Raum. Der Grund dafür, den man beobachten konnte, ist das paulische Ausschlussprinzip. Dieses Prinzip besagt, dass identische Fermionen – eine Art von Elementarteilchen – bei gleicher Ausrichtung nicht zur selben Zeit am selben Ort sein können. Die andere Art von Materie – Bosonen – haben diese Eigenschaft nicht, wie durch in jüngster Zeit erzeugte Bose-Einstein-Kondensate gezeigt werden konnte. Zu Beginn dieses Jahrzehnts wurde das paulische Ausschlussprinzip im obigen Bild von Wolken zweier Lithiumisotope graphisch dargestellt – die linke Wolke setzt sich aus Bosonen zusammen, während die rechte Wolke aus Fermionen besteht. Wenn die Temperatur fällt, bündeln sich die Bosonen, während die Fermionen auf Distanz bleiben. Der Grund für das paulische Ausschlussprinzip und die physikalischen Grenzen des Prinzips sind nach wie vor unbekannt.

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Endeavour in der Dämmerung

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Credit und Bildrechte: Malcolm Park

Beschreibung: Am 21. Februar flogen der Spaceshuttle Endeavour und die Internationale Raumstation (ISS) kurz vor der Dämmerung über Whitby in Ontario (Kanada) über den Himmel. Zusammen mit den Sternspuren wurden beide auf dieser lang belichteten Aufnahme festgehalten. Die Endeavour flackerte 350 Kilometer über der Erde im Sonnenlicht und flog der ISS in einem Bogen über dem Horizont ein kleines Stück voraus. Doch die hellere Spur und das hellere Flackern gehört zur Raumstation, die gerade von der Endeavour besucht wurde. Das Bild wurde kurz vor Ende der Mission STS-130 aufgenommen, nur Stunden später legte die Endeavour am Kennedy Space Center eine Nachtlandung hin.

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Jagd auf Carina

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Credit und Bildrechte: Dieter Willasch

Beschreibung: Ein Juwel des südlichen Himmels, der Carinanebel, auch als NGC 3372 bekannt, erstreckt sich über mehr als 300 Lichtjahre. Er steht oben rechts auf dieser ausgedehnten Himmelslandschaft und ist viel größer als der nördlichere OrionNebel. Der Carinanebel ist eine der größten Sternbildungsregionen in unserer Galaxis und die Heimat junger, extrem massereicher Sterne, darunter des immer noch rätselhaften Veränderlichen Eta Carinae, ein Stern mit mehr als 100 Sonnenmassen. Zu den Nebeln in der Mitte dieses 10 Grad großen Feldes gehören NGC 3576 und NGC 3603. Nahe der oberen Bildmitte steht der offene Sternhaufen NGC 3532, der Wunschbrunnenhaufen. Der kompaktere NGC 3766, der Perlenhaufen, ist links zu erkennen. Unten links auf diesem kosmischen Gemälde ist eine weitere riesige Sternbildungsregion verankert, IC 2948 mit dem eingebetteten Sternhaufen IC 2944. Diese Region ist landläufig als der Running-Chicken-Nebel bekannt.

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Von der Kante zu sehen: Spiralgalaxie NGC 891

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Credit und Bildrechte: Bob Franke

Beschreibung: Dieses schöne kosmische Porträt zeigt NGC 891. Die Spiralgalaxie umfasst etwa 100.000 Lichtjahre und ist von unserem Blickwinkel aus fast genau von der Kante zu sehen. Tatsächlich sieht NGC 891, etwa 30 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Andromeda, unserer Milchstraße sehr ähnlich. Auf den ersten Blick hat sie eine flache, dünne galaktische Scheibe und eine zentrale Wölbung, die in der Mitte von Regionen dunklen, blickdichten Staubs durchschnitten wird. Durch die Kantenstellung von NGC 891 sind auch Filamente aus Staub zu sehen, die sich Hunderte Lichtjahre über und unter der Zentrallinie erstrecken. Der Staub wurde wahrscheinlich durch Supernovaexplosionen oder intensive Sternbildungsaktivität aus der Scheibe hinausgeblasen. Zarte Nachbargalaxien sind ebenfalls nahe der Galaxienscheibe zu sehen.

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Astronaut montiert Panorama-Weltraumfenster

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Credit: ISS-Besatzung der Expedition 22, STS-130-Crew der Raumfähre Endeavour, NASA

Beschreibung: Diese Weltraumaufgabe war fast beendet. Der Astronaut Nicholas Patrick schwebte knapp unter der Internationalen Raumstation und vollendete letzte Woche die Feinarbeit am neu installierten Weltraumfenster Cupola. Patrick war ein Missionsspezialist an Bord der kürzlich abgeschlossenen Spaceshuttle-Mission STS-130 der Endeavor zur ISS. Zu sehen ist, wie Patrick nahe dem äußersten von sieben Fenstern der neuen Cupola schwebt, die am eben erst montierten Tranquility-Modul montiert wurde. Patrick schwebt etwa 340 Kilometer über der Erdoberfläche vor dem blauen Himmel, blauem Wasser und weißen Wolken, die weit im Hintergrund zu sehen sind. Im obigen Bild waren deutlich sichtbar beschriftete Abdeckungen auf den Fenstern drei und vier angebracht. Bilder vom Inneren der neuen Panoramakuppel der ISS sind jetzt verfügbar.

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Ungewöhnliche Raketenwellen zerstören Nebensonne

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Credit und Bildrechte: George C. Privon (U. Virginia)

Beschreibung: Wie entstanden diese Raketenwellen, und warum zerstörten sie die Nebensonne? Eine genaue Betrachtung des obigen Bildes zeigt nicht nur eine Rakete, die nahe der Bildmitte aufsteigt, sondern auch ungewöhnliche Luftwellen rundum und recht eine farbenprächtige Nebensonne. Die Rakete, die das Solar Dynamics Observatory (SDO) trägt, hob vor zwei Wochen von Cape Canaveral in Florida (USA) in einen kalten, blauen Himmel ab. Das SDO soll die Sonne im Laufe der nächsten Jahre kontinuierlich beobachten und die Sonnenatmosphäre in hoher Auflösung und schnellen Zeitskalen erforschen. Die Luftwellen – oben etwa eine Minute nach dem Start zu sehen – traten unerwartet auf, ebenso wie das plötzliche Verschwinden der Nebensonne, nachdem die Wellen vorbeigelaufen waren. Beobachtet und aufgezeichnet wurden sie von mehreren Zusehern, und es gibt viele Spekulationen über den Ursprung der Luftwellen. An einer laufenden Diskussion darüber können Sie hier im Diskussionsforum Asterisk von APOD teilnehmen. Eine der wahrscheinlichsten Annahmen besagt, dass die Wellen von einem Schallknall stammen, der entstand, als die Rakete die Schallmauer durchbrach, wodurch eine dünne Schicht aus Eiskristallen, welche die Nebensonne erzeugten, durcheinandermischte. Es bleibt jedoch die Frage, warum andere Raketenstarts keine Luftwellen wie die beobachteten erzeugen, und warum die Wellen oberhalb der Rakete deutlicher zu sehen waren. Wenn Sie Bilder eines Flugzeugs oder einer Rakete kennen, die ähnliche Luftwellen erzeugten, fügen Sie diese bitte der Diskussion hinzu – sie könnten zur besseren Erklärung des Effekts beitragen.

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Galaxiengruppe Hickson 31

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Credit: NASA, ESA, J. English (U. Manitoba) und das Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Danksagung: S. Gallagher (U. Western Ontario)

Beschreibung: Wird das Ergebnis dieser galaktischen Kollisionen eine große elliptische Galaxie sein? Ziemlich wahrscheinlich, aber nicht innerhalb der nächsten Milliarde Jahre. Oben sind mehrere Zwerggalaxien der Hickson Compact Group 31 dabei abgebildet, wie sie langsam verschmelzen. Zwei der helleren Galaxien kollidieren auf der rechten Seite, während oberhalb eine langgezogene Galaxie durch eine ungewöhnliche Brücke aus Sternen mit ihnen verbunden ist. Eine Untersuchung des obigen Bildes lässt vermuten, dass das helle Duo eine Spur aus Sternen hinter sich herzieht, die auf die Spiralgalaxie auf der rechten Seite zeigt. Sehr wahrscheinlich werden die abgebildeten Galaxien der Hickson Compact Group 31 einander durchdringen und zerstören, Millionen Sterne werden sich bilden und explodieren, und Tausende Nebel werden entstehen und sich auflösen, bevor sich der Staub setzt und in etwa einer Milliarde Jahre die daraus resultierende Galaxie entsteht. Das obige Bild ist ein Komposit, das vom Weltraumteleskop Spitzer im Infrarotlicht, vom Weltraumteleskop GALEX im Ultraviolettlicht und vom Weltraumteleskop Hubble im sichtbaren Licht aufgenommen wurde. Die Hickson Compact Group 31 umfasst etwa 150.000 Lichtjahre und liegt etwa 150 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Eridanus.

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NGC 2440: Kokon eines neuen Weißen Zwergs

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Credit: H. Bond (STScI), R. Ciardullo (PSU), WFPC2, HST, NASA

Beschreibung: Wie ein Schmetterling beginnt ein weißer Zwergstern sein Leben, indem er einen Kokon abstreift, der sein früheres Selbst einschloss. In dieser Analogie wäre die Sonne eine Raupe, und die abgestoßene Hülle aus Gas würde zur schönsten von allen werden! Im obigen Kokon, dem planetarischen Nebel mit der Bezeichnung NGC 2440, ist einer der heißesten weißen Zwergsterne enthalten, die wir kennen. Der weiße Zwerg ist als heller Punkt nahe der Bildmitte zu sehen. Unsere Sonne wird vielleicht zu einem Weißen Zwergschmetterling, aber nicht im Lauf der nächsten 5 Milliarden Jahre. Das obige Falschfarbenbild wurde von Forrest Hamilton nachbearbeitet.

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Geostationäre Autobahn

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Bildcredit und Bildrechte: Babak Tafreshi (TWAN)

Beschreibung: Setzen Sie einen Satelliten in einen etwa 42.000 Kilometer vom Zentrum der Erde entfernten kreisförmigen Orbit (zirka 36.000 Kilometer über der Oberfläche), und er wird die Erde einmal in 24 Stunden umrunden. Weil das der Rotationsperiode der Erde entspricht, ist diese Umlaufbahn als geosynchroner Orbit bekannt. Wenn dieser Orbit auch noch in der Ebene des Äquators liegt, steht der Satellit am Himmel über einer festen Position in einem geostationären Orbit. Wie in den 1940er Jahren von dem Fururisten Arthur C. Clark vorhergesagt, werden geostationäre Umlaufbahnen kommerziell von Kommunikations- und Wettersatelliten genützt – ein inzwischen gut bekanntes Szenario für Astrofotografen. Langzeitbelichtungen des Nachthimmels, die mit Teleskopen gemacht werden, welche den Sternen folgen, können auch geostationäre Satelliten weit über der Erdoberfläche erfassen, die im Sonnenlicht blinken, das weit über der Erdoberfläche noch leuchtet. Weil sie alle mit der Erdrotation vor dem Hintergrund der Sterne wandern, hinterlassen die Satelliten Spuren, die einer Straße über die himmlische Landschaft zu folgen scheinen. Deser Weitwinkelansicht der fast äquatorialen Orion-Region wurden Einzelbilder hinzugefügt, um eine 10 Minuten lange Belichtungszeit zu erhalten. Sie zeigt die Gürtelsterne des Orion und bekannte Nebel zusammen mit vielen 2,5 Grad langen Spuren geostationärer Satelliten. Die Einzelbilder stammen von einem raffinierten Film, welcher der geostationären Satellitenstraße folgt.

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WISE-Infrarot-Andromeda

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Credit: NASA / JPL-Caltech / UCLA

Beschreibung: Diese scharfe Weitwinkelansicht zeigt das Infrarotlicht der Spiralgalaxie Andromeda (M31). Staub, der von Andromedas jungen Sternen aufgeheizt wird, ist gelb und rot dargestellt, während ältere Sternpopulationen als bläulicher Dunst erscheinen. Die Falschfarben-Himmelslandschaft ist ein Mosaik aus Bildern des neuen Wide-field Infrared Survey Explorer-Satelliten (WISE). Mit mehr als dem doppelten Durchmesser unserer Milchstraße ist Andromeda die größte Galaxie der Lokalen Gruppe. Andromedas eigene Satellitengalaxien M110 (darunter) und M32 (darüber) sind ebenfalls auf dem zusammengesetzten Feld enthalten. WISE wurde im Dezember 2009 gestartet und begann am 14. Januar mit einer sechs Monate dauernde Infrarotdurchmusterung des gesamten Himmels. Seine sensitiven Infrarotdetektoren werden voraussichtlich sowohl erdnahe Asteroiden entdecken als auch das ferne Universum erforschen. Gekühlt werden sie mit gefrorenem Wasserstoff.

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Vesta nahe der Opposition

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Credit und Bildrechte: Jimmy Westlake

Beschreibung: Hauptgürtelasteroid 4 Vesta hat nun seine größte Helligkeit erreicht. Die kleine Welt steht fast in Opposition (am Himmel gegenüber der Sonne) und der Erde am nächsten. Doch sogar während seiner größten Helligkeit ist Vesta etwas zu schwach, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein. Dennoch wird sie im Laufe der nächsten Tage relativ leicht im Sternbild Löwe zu finden sein, weil sie ein typisches Feldstecher-Sichtfeld mit dem hellen Stern Gamma Leonis alias Algieba teilt. Am 16. Februar wanderte Vesta sogar zwischen Gamma Leonis und dessen Nachbarn am Himmel, 40 Leonis, hindurch. Gamma Leonis ist der hellste Stern in diesen beiden Bildfeldern, während der zweithellste Stern, 40 Leonis, rechts daneben steht. Die Markierung weist auf Vesta, den dritthellsten „Stern“ in diesem Sternfeld. Vestas Position in diesen beiden Bildfeldern ändert sich von fast genau unter 40 Leonis am 14. Februar zu nahe dem oberen Bildrand am 16. Februar und wandert somit durch die Lücke zwischen dem engen Paar Gamma/40 Leonis. Erstklassige Nahaufnahmen des Asteroiden erhalten wir, sobald die ionengetriebene Raumsonde Dawn im August 2011 Vesta erreicht.

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