Monat: Mai 2018

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Das Keplerhaus in Linz

Das Haus in Linz in der Hofgasse 7 hat eine gelbe Fassade. Darin formulierte der Astronom Johannes Kepler das dritte Keplersche Gesetz. Das Bild erweckt den falschen Eindruck, als stünde das Haus auf einem Platz. In Wirklichkeit ist die Hofgasse sehr schmal, und man sieht das Haus nur steil von unten.

Bildcredit und Bildrechte: Erich Meyer (Linzer Astronomische Gemeinschaft)

Am 15. Mai 1618 – heute vor vierhundert Jahren – entdeckte Johannes Kepler eine einfache mathematische Regel. Sie erklärt die Bahnen der Planeten im Sonnensystem. Heute kennen wir sie als drittes Keplersches Gesetz der Planetenbewegung. Damals lebte Kepler in Linz (Österreich, Planet Erde) in diesem großen Haus in der Hofgasse. Die schmale Gasse führt vom Hauptplatz zum Linzer Schloss.

Dank neuer Erkenntnis konnte man den Wohnsitz in der Hofgasse 7 eindeutig dem Ort zuordnen, wo Kepler das dritte Gesetz entdeckte. Erich Meyer von der Kepler Sternwarte Linz gelang die Lösung des historischen Rätsels. Dazu analysierte er unter anderem, wie Kepler die Beobachtungen einer Mondfinsternis beschrieb.

Kepler war eine Schlüsselfigur der wissenschaftlichen Revolution des 17. Jahrhunderts. Er unterstützte Galileis Entdeckungen und das Kopernikanische System, in dem die Planeten um die Sonne und nicht um die Erde kreisen. Er zeigte, dass Planeten auf Ellipsen um die Sonne wandern (1. Keplersches Gesetz). Planeten bewegen sich auf ihrer Bahn proportional schneller, wenn sie sich der Sonne nähern (2. Keplersches Gesetz). Weiter entfernte Planeten brauchen proportional länger, um die Sonne zu umrunden (3. Keplersches Gesetz).

Nur in Linz: Kepler-Planeten als Pralinen

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Saturnmond Hyperion in natürlichen Farben

Der Mond im Bild erinnert an einen Badeschwamm. Möglich wäre, dass er hohl ist. Am Boden seiner tiefen Krater ist ein rötliches Material.

Bildcredit und Lizenz: NASA/JPL/SSI; Komposit: Gordan Ugarkovic

Was liegt auf dem Grund von Hyperions seltsamen Kratern? Um das herauszufinden, schoss die Roboter-Raumsonde Cassini, die um Saturn kreiste, in den Jahren 2005 und 2010 an dem schwammartigen Mond vorbei. Dabei fotografierte sie beispiellos detailreiche Bilder.

Dieses Mosaik entstand aus sechs Bildern vom Vorbeiflug 2005. Es zeigt die erstaunliche Welt mit seltsamen Kratern und einer merkwürdigen schwammartigen Oberfläche in natürlichen Farben. Am Boden der meisten Krater liegt ein unbekanntes Material, das dunkelrötlich gefärbt ist. Es sieht ähnlich aus wie jenes, das einen Teil von Iapetus bedeckt. Iapetus ist ein anderer Saturnmond. Vielleicht sinkt das Material in den Eismond, weil es wärmendes Sonnenlicht besser absorbiert.

Hyperion ist etwa 250 Kilometer groß. Er rotiert chaotisch. Seine Dichte ist so gering, dass er wahrscheinlich ein ausgedehntes Höhlensystem enthält.

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Blitze beim Ausbruch des Vulkans Sakurajima

Rot glühendes Magma stürzt aus einer Fontäne herab. Es ist mit Asche vermischt. In der ausbrechenden Säule zucken helle Blitze.

Bildcredit: Martin Rietze (ALPE – Fremde Landschaften auf dem Planeten Erde)

Warum zucken manchmal Blitze, wenn ein Vulkan ausbricht? Das Foto den Vulkan Sakurajima im Süden Japans. Im Jänner 2013 brach er aus. Glühend heiße Magmablasen schossen weg, als flüssiges Gestein von unten durch die Oberfläche brach.

Dieses Bild ist interessant, weil nahe beim Gipfel des Vulkans Blitze zucken. Warum es Blitze gibt, wird immer noch erforscht – auch bei gewöhnlichen Gewittern. Die Ursache für vulkanische Blitze ist sogar noch rätselhafter. Wir wissen, dass Blitze Bereiche mit gegensätzlicher getrennter elektrischer Ladung ausgleichen. Kollisionen in vulkanischem Staub, die Ladung induzieren, begünstigen wohl vulkanische Blitze.

Blitze sind auf der ganzen Erde häufig. Meist zucken mehr als 40 Blitze pro Sekunde.

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Viele Singularitäten im Galaktischen Zentrum

Ein lila Nebel mit heller Mitte schimmert vor dunklem Grund. Viele kleine Lichtquellen sind mit roten und gelben Kreisen markiert. Die roten Kreise zeigen Doppelsysteme mit einem Schwarzen Loch. In der Mitte ist das Zentrum der Milchstraße, es ist mit Sgr A* beschriftet.

Bildcredit: NASA/CXC / Columbia Univ./ C. Hailey et al.

Kürzlich ergab eine informelle Studie, dass Astronomys noch keinen guten Sammelbegriff für Gruppen Schwarzer Löcher haben. Doch wir brauchen einen.

Das Bild stammt vom Röntgenteleskop Chandra. Die roten Kreise markieren eine Gruppe aus einem Dutzend Schwarzer Löcher in Doppelsternsystemen. Sie besitzen etwa 5 bis 30 Sonnenmassen und schwärmen ungefähr 3 Lichtjahre entfernt um das Zentrum der Milchstraße. Diese enthält ein sehr massereiches Schwarzes Loch. Es hat die Bezeichnung Sagittarius A* (Sgr A*). Die gelb eingekreisten Röntgenquellen sind wahrscheinlich Neutronensterne oder weiße Zwergsterne in Doppelsystemen mit weniger Masse.

Einzelne Schwarze Löcher sind unsichtbar. Doch in Doppelsystemen ziehen sie Materie von einem normalen Begleitstern ab. Dabei entsteht Röntgenstrahlung. Beim galaktischen Zentrum erkennt man Schwarze Löcher nur als punktförmige Röntgenquellen. Chandra kann nur die helleren dieser Doppelsysteme erkennen. Das ist ein Hinweis, dass es dort Hunderte schwächerer Doppelsysteme mit Schwarzen Löchern geben muss, die man aber noch nicht entdeckt hat.

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NGC 1360: Das Ei einer Wanderdrossel

Ein blaues, nebeliges Ei schwebt im dunklen Raum, umgeben von sehr wenigen Sternen. In der Mitte des eiförmigen Nebels leuchtet ein heller Stern.

Bildcredit und Bildrechte: Josep Drudis, Don Goldman

Diese hübsche kosmische Wolke ist etwa 1500 Lichtjahre entfernt. Form und Farbe erinnern an das Ei einer Wanderdrossel. Der Nebel ist ungefähr 3 Lichtjahre groß. Er liegt im südlichen Sternbild Chemischer Ofen. Der planetarische Nebel zeigt jedoch keinen Anfang, sondern eine kurze Schlussphase in der Entwicklung eines alternden Sterns.

Das Teleskopbild zeigt den Zentralstern von NGC 1360. Er ist ein Doppelstern. Vermutlich besteht er aus zwei Weißen Zwergen mit weniger Masse, als die Sonne besitzt. Sie sind aber viel heißer. Die intensive, unsichtbare UV-Strahlung der Zwergsterne streifte die Elektronen der Atome in dem Gas ab, das sie umgibt. NGC 1360 hat einen überwiegend blaugrünen Farbton. Er entsteht durch die Strahlung, die er bei der Rekombination der Elektronen mit doppelt ionisierten Sauerstoffatomen abgibt.

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Galaxien im Fluss

Mitten im Bild sehen wir eine große Galaxie von der Seite. Rechts darüber ist eine kleine Galaxie sehr nahe, die vermutlich bald verschluckt wird. Die große Galaxie ist NGC 1532, die kleine Zwerggalaxie ist als NGC 1531 katalogisiert.

Bildcredit und Bildrechte: Michel Meunier, Laurent Bernasconi, Janus Team

Große Galaxien wachsen, indem sie kleine aufnehmen. Auch unsere Milchstraße betreibt galaktischen Kannibalismus. Wenn kleine Galaxien ihr zu nahe kommen und ihre Gravitation sie erfasst, werden sie verschluckt. Diese Praxis ist im Universum alltäglich. Auch dieses auffällige Paar wechselwirkender Galaxien ist ein Beispiel dafür. Sie liegen am Ufer des Flusses Eridanus, einem südlichen Sternbild.

Die große, verzerrte Spirale NGC 1532 ist mehr als 50 Millionen Lichtjahre entfernt. Sie trägt einen Kampf durch Gravitation mit der Zwerggalaxie NGC 1531 aus. Sie liegt rechts neben der Mitte. Die kleinere Galaxie verliert am Ende. Wir sehen die Spirale NGC 1532 von der Seite. Sie ist ungefähr 100.000 Lichtjahre breit. Das scharfe Bild zeigt das Paar sehr detailgetreu. Es ähnelt vermutlich einem gut untersuchten System, das aus einer Spirale und einer kleinen Begleiterin besteht. Wir sehen die beiden Galaxien von oben. Sie sind als M51 bekannt.

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Hubble zeigt den roten Rechtecknebel

Mitten im Bild ist ein alternder Doppelstern. Von ihm strömt vermutlich Staub aus, der von einem Wulst in Kegelform gedrückt wird.

Bildcredit: Hubble, NASA, ESA; Bearbeitung und Lizenz: Judy Schmidt

Wie entstand der ungewöhnliche Rote Rechtecknebel? Mitten im Nebel befindet sich ein alterndes Doppelsternsystem. Es liefert zwar die Energie für den Nebel, erklärt aber nicht seine Farben, zumindest bis jetzt.

Die ungewöhnliche Form des Roten Rechtecknebels entstand wahrscheinlich durch einen dicken Staubwulst. Er drückt den Ausfluss, der an sich kugelförmig ist, in Kegelformen. Die Kegel berühren einander an den Spitzen. Wir sehen den Staubring von der Seite. Daher bilden die Ränder der Kegelformen ein X. Die ausgeprägten Sprossen zeigen, dass der Ausfluss vermutlich schubweise auftritt.

Die ungewöhnlichen Farben im Nebel sind jedoch weniger gut erklärbar. Man vermutet, dass sie teilweise von Molekülen aus Kohlenwasserstoff stammen, die vielleicht sogar Bausteine für organisches Leben sind.

Der Rote Rechtecknebel ist ungefähr 2300 Lichtjahre entfernt. Er liegt im Sternbild Einhorn (Monoceros). Dieses Bild entstand mit dem Weltraumteleskop Hubble und zeigt viele Details. Es wurde kürzlich überarbeitet. Wenn bei einem der Zentralsterne in ein paar Millionen Jahren der Kernbrennstoff zur Neige geht, erblüht der Rote Rechtecknebel wahrscheinlich als planetarischer Nebel.

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Das beobachtbare Universum

Die Illustration veranschaulicht unser beobachtbares Universum. Im dunklen Kreis in der Mitte sind Sonne und Planeten. Nach außen hin wird der Maßstab immer gedrängter, weil die Darstellung logarithmisch ist. Nach anderen Sternen in der Umgebung folgen Galaxien, Filamente aus urzeitlicher Materie und schließlich die kosmische Hintergrundstrahlung am Rand des Kreises.

Illustrationscredit und Lizenz: Wikipedia, Pablo Carlos Budassi

Wie weit sehen wir? Das beobachtbare Universum ist alles, was ihr jetzt gerade seht und sehen könntet, wenn eure Augen jede Art von Strahlung erkennen würde. Im elektromagnetischen Spektrum stammt das Fernste, das wir messen können, von der kosmischen Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich. Sie stammt aus einer Zeit vor 13,8 Milliarden Jahren. Damals war das Universum undurchsichtig wie ein dicker Nebel. Einige Neutrinos und Gravitationswellen um uns herum kommen sogar von noch weiter draußen. Doch die Menschheit hat noch keine Technik, um das zu erkennen.

Die Illustration zeigt das Universum, das wir beobachten können, in einem Maßstab, der nach außen hin immer kompakter wird. In der Mitte sind Erde und Sonne. Unser Sonnensystem umgibt sie. Dann folgen nahe Sterne, nahe Galaxien, ferne Galaxien, Fasern aus früher Materie und die kosmische Hintergrundstrahlung.

Kosmologys gehen davon aus, dass das Universum, das wir beobachten können, nur der nahe Teil eines größeren Ganzen ist. Wir bezeichnen es als „das Universum“ und gehen davon aus, dass überall die gleiche Physik gilt. Doch es ein paar beliebte, wenn auch spekulative Überlegungen. Manche behaupten, unser Universum wäre nur ein Teil eines größeren Multiversums. Darin gibt es abweichende Naturkonstanten. Es gelten andere physikalische Gesetze. Vielleicht gibt es darin höhere Dimensionen oder leicht abweichende Versionen unseres Standard-Universums.

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