Monat: Februar 2016

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Yutu auf einem kleinen Planeten

Auf einem kleinen Planeten hockt eine riesige Raumsonde. Der kleine Planet ist der Mond, und der Mondrover ist die Landesonde Chang'e 3.

Bildcredit: Chinesische Akademie der Wissenschaften, Chinese National Space Administration, Emily Lakdawalla (Planetary Society) – Montiert von: Andrew Bodrov

Die Spuren führen zu einem kleinen Roboter. Er hat sich auf der Oberseite dieses hellen kleinen Planeten niedergelassen. Der Planet ist eigentlich der Mond der Erde, und der Roboter ist der Rover Yutu. Er ist so groß wie ein Tisch. Hier verlässt er gerade die Landesonde Chang’e 3, nachdem sie Mitte Dezember 2013 im nördlichen Mare Imbrium aufsetzte.

Die Kleiner-Planet-Projektion ist ein digital gekrümmtes Mosaik aus Bildern, die mit der Geländekamera der Landesonde aufgenommen wurden. Die Kamera deckt 360 mal 180 Grad ab. Yutu legte mehr als 100 Meter zurück. Im Jänner 2014 kam er zum Stillstand. Doch die Instrumente der Landesonde sind nach mehr als zwei Jahren auf der Mondoberfläche noch aktiv. Inzwischen entstand eine interaktive Panoramaversion der Kleiner-Planet-Projektion. Sie ist hier abrufbar.

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Zwei Schwarze Löcher verschmelzen

Credit der Simulation: Projekt zur Simulation eXtremer Raumzeiten

Klicke auf den roten Pfeil und schau zu, wie zwei Schwarze Löcher verschmelzen. Die Videosimulation wurde vom ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen durch LIGO angeregt. Es läuft in Zeitlupe. In Echtzeit dauert es etwa eine Drittelsekunde.

Die Schwarzen Löcher tanzen auf einer kosmischen Bühne vor Sternen, Gas und Staub. Ihre enorme Gravitation bricht das Licht hinter ihnen in Einsteinringe. Dabei nähern sie sich einander auf Spiralbahnen. Am Ende verschmelzen sie zu einem einzigen Schwarzen Loch.

Bei der rasanten Verschmelzung der massereichen Objekte entstehen unsichtbare Gravitationswellen. Das führt dazu, dass sich das sichtbare Bild kräuselt. Noch nach der Verschmelzung der Schwarzen Löcher schwappen sie innen und außen über die Einsteinringe.

Die Gravitationswellen, die LiIGO aufgespürt hat, werden als GW150914 bezeichnet. Sie passen zur Verschmelzung Schwarzer Löcher mit 36 und 29 Sonnenmassen. Ihre Entfernung beträgt 1,3 Milliarden Lichtjahre. Das einzelne Schwarze Loch, das am Ende entsteht, besitzt 62 Sonnenmassen. Drei Sonnenmassen bleiben übrig. Diese drei Sonnenmassen wurden in Energie umgewandelt, die in Form von Gravitationswellen abgestrahlt wurde.

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LIGO entdeckt Gravitationswellen: Schwarze Löcher verschmelzen

Unten im Bild verlaufen zwei gezackte Fieberkurven, eine in Rot, eine in Blau. Die Kurven verlaufen fast gleich. Darüber sind Schwarze Löcher abgebildet, links noch getrennt, in der Mitte verschmelzen die beiden, rechts ist nur noch ein Schwarzes Loch.

Illustrationscredit: LIGO, NSF, Aurore Simonnet (Sonoma State U.)

Gravitationswellen sind nun direkt bestätigt. Die erste Entdeckung gelang letzten September. Die Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorien (LIGO) in Washington und Louisiana maßen zur gleichen Zeit Gravitationswellen.

Man prüfte genau, ob die Messungen übereinstimmen. Heute wurde das Ergebnis der 5-Sigma-Entdeckung veröffentlicht. Die gemessenen Gravitationswellen zeigen ein Ergebnis, das man erwartet, wenn sich zwei große Schwarze Löcher in einer fernen Galaxie auf einer spiralförmigen Bahn nähern und verschmelzen. Das neu entstandene Schwarze Loch vibriert einen Augenblick. Dann klingt die Vibration schnell ab.

Die historische Entdeckung bestätigt ein Phänomen, das Einstein vorhergesagt hat. Sie ist ein Meilenstein beim Verständnis von Gravitation und den Grundlagen der Physik. Indirekt bestätigt die Entdeckung auch Schwarze Löcher. Die Grafik zeigt, wie die Schwarzen Löcher verschmelzen. Unten verlaufen zwei Kurven. Sie zeigen die Signalstärken der Detektoren im Lauf von 0,3 Sekunden.

In naher Zukunft werden wohl Gravitationswellen durch Advanced LIGO und andere Detektoren entdeckt. Die Entdeckungen bestätigen nicht nur die faszinierende Natur dieser Messung. Sie sind vielleicht auch eine mächtige Methode, mit der man das Universum auf neue Arten erforschen kann.

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Galaxien im Fluss

Die Spiralgalaxie in der Mitte ist von der Kante sichtbar. Sie verschlingt eine kleine Galaxie rechts darüber. Außen herum sind weitere Galaxien und Sterne verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: CEDIC-Team – Bearbeitung: Markus Blauensteiner

Große Galaxien wachsen, indem sie kleine aufnehmen. Sogar unsere Galaxis praktiziert galaktischen Kannibalismus und absorbiert kleine Galaxien, die ihr zu nahe kommen. Diese werden von der Gravitation der Milchstraße eingefangen.

Diese Praxis ist im Universum weit verbreitet, wie dieses auffällige Galaxienpaar zeigt, das miteinander wechselwirkt. Es liegt am Ufer des Flusses Eridanus, einem südlichen Sternbild. Die große, verzerrte Spirale NGC 1532 ist mehr als 50 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie ist in einen Gravitationskampf mit der Zwerggalaxie NGC 1531 verwickelt. NGC 1531 liegt rechts neben der Mitte. Die kleinere Galaxie verliert diesen Kampf am Ende.

Die Spiralgalaxie NGC 1532 ist von der Seite sichtbar. Sie ist ungefähr 100.000 Lichtjahre groß. Das Paar NGC 1532/1531 ist hier scharf und detailreich abgebildet. Es ähnelt vermutlich einem System, das gut untersucht wurde, nämlich einer von oben sichtbaren Spirale mit kleiner Begleiterin. Beide sind als M51 bekannt.

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Aufstieg und Fall der Supernova 2015F

Videocredit und -rechte: Changsu Choi und Myungshin Im (Seoul National University)

Lehnt euch zurück und beobachtet, wie ein Stern explodiert. Die Supernova ereignete sich tatsächlich, als Dinosaurier auf der Erde lebten. Doch die Bilder, die das spektakuläre Ereignis zeigen, trudelten erst letztes Jahr ein. Berto Monard entdeckte die Supernova 2015F im März 2015 in der nahen Spiralgalaxie NGC 2442 entdeckt. Sie war so ungewöhnlich hell, dass man sie sogar mit kleinen Teleskopen sehen konnte.

Die Helligkeit entwickelte sich nach einem Muster, das zu einer Supernova vom Typ Ia passt. Das ist eine Art Sternexplosion, die auftritt, wenn ein Weißer Zwerg, der etwa so groß ist wie die Erde, so viel Masse ansammelt, dass sein Kern die Schwelle zur Kernfusion überschreitet. Das wurde möglicherweise durch einen begleitenden Weißen Zwerg mit geringerer Masse ausgelöst, der auf einer spiralförmigen Bahn hineinstürzte.

Es ist besonders interessant, nach Supernovae vom Typ Ia zu suchen, weil ihre absolute Helligkeit bekannt ist. Daher verrät ihre scheinbare Helligkeit die Entfernung. So kann man Entfernungen im gesamten Universum kalibrieren.

Das Video zeigt, wie der Stern zerstört wurde. Es beginnt mit Bildern vor der Explosion, dann folgt die Aufhellung und schließlich das Verblassen der Supernova. Ihr Leuchten wurde durch Kernspaltung verursacht und dauerte mehrere Monate an. Die Überreste von SN2015F sind inzwischen so blass, dass man sie nur noch mit großen Teleskopen sieht. Doch gestern leuchtete am Nachthimmel erneut etwas auf. Diesmal ist es eine sogar noch hellere Supernova. Sie liegt in einer näheren Galaxie, nämlich in Centaurus A.

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Lichtsäulen über Alaska

Hinter einer verschneiten Landschaft steigen bunte Lichtsäulen zu einer grauen Wolkendecke auf.

Bildcredit und Bildrechte: Allisha Libby

Was passiert hinter diesen Häusern? Das sind keine Polarlichter, sondern Lichtsäulen. Sie sind ein nahes Phänomen, können aber wie ein fernes aussehen. An den meisten Orten auf der Erde kann man mit etwas Glück eine Sonnensäule sehen. Das ist eine Säule aus Licht, die scheinbar von der Sonne aufsteigt. Solche Sonnensäulen entstehen durch flache, flatternde Eiskristalle, die in der oberen Atmosphäre Sonnenlicht reflektieren.

Für gewöhnlich verdampfen diese Eiskristalle, bevor sie den Boden erreichen. Doch wenn die Temperatur unter null sinkt, können in Bodennähe flache, flatternde Eiskristalle entstehen. Sie sind dann eine Art leichter Schnee oder Kristallnebel. Solche Eiskristalle könnten Licht vom Boden auf eine Art reflektieren, die wie Sonnensäule aussehen.

Dieses Bild wurde in Fort Wainwright bei Fairbanks in Alaska fotografiert.

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Advanced LIGO: Bessere Detektoren für Gravitationswellen

Die Arme dieses Gravitationswellen-Observatoriums LIGO im US-Bundesstaat Washington sind je vier Kilometer lang. Sie befinden sich auf einem rostbraunen Untergrund in der Wüste.

Bildcredit: LIGO, Caltech, MIT, NSF

Wenn man Ladung beschleunigt, entsteht elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht. Doch wenn man Masse beschleunigt, entstehen Gravitationswellen. Licht war immer schon sichtbar. Doch es ist schwierig, einen direkten Nachweis von Gravitationswellen zu bestätigen. Wenn ein Detektor Gravitationswellen aufnimmt, entsteht ein winziges symmetrisches Wackeln. Es ist ähnlich, wie wenn man einen Gummiball quetscht und dann schnell wieder loslässt.

Man kann Gravitationswellen von alltäglichen Stößen unterscheiden, indem man getrennte Detektoren verwendet. Starke astronomische Quellen von Gravitationswellen rütteln gleichzeitig an den Messgeräten. Das passiert sogar dann, wenn die Detektoren auf zwei verschiedenen Seiten der Erde stehen.

Das Bild zeigt die Arme so eines Detektors. Sie sind vier Kilometer lang. Die Einrichtung im Bild ist das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO). Er steht im Bundesstaat Washington (USA). Die Detektoren für Gravitationswellen werden ständig verbessert. Das geschieht auch beim verwandten Interferometer in Louisiana. Die Instrumente sind heute empfindlicher als je zuvor.

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Fünf Planeten bei Castillo de Burriac

Über der Ruine von Castell de Burriac sind Mond und Planeten am dunklen Himmel in der Dämmerung verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: Ignacio Llorens

Fünf Planeten bilden im Februar eine Parade. Sie sind auf dieser Szenerie am klaren Himmel in der Dämmerung verteilt. Im Vordergrund zeichnet sich die Silhouette von Castell de Burriac ab. Die Festung thront auf einem Berg über Cabrera de Mar in der Nähe der spanischen Stadt Barcelona.

Das Mosaik-Panorama blickt nach Süden. Es kombiniert drei unterschiedliche Belichtungszeiten. So wurde der helle abnehmende Halbmond mit den Planeten, den Stadtlichtern an der Küste und der dunklen Burgruine gut abgebildet. Diese Woche beobachteten Morgenmenschen, wie der Mond weiterwanderte, vorbei an Saturn, an der Venus und Merkur glitt er nahe der Ekliptik auf die Dämmerung zu. Am 7. Februar erreicht er die Neumondphase.

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