Monat: Oktober 2017

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Dunkle Materie in einem simulierten Universum

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Illustrationscredit und Bildrechte: Tom Abel und Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Spukt es in unserem Universum? Auf dieser Karte der Dunklen Materie scheint es so. Die Gravitation unsichtbarer Dunkler Materie ist die beste Erklärung dafür, warum Galaxien so schnell rotieren, warum Galaxien so schnell um Haufen kreisen, warum Gravitationslinsen Licht so stark ablenken und warum sichtbare Materie so verteilt ist, wie sie ist – sowohl im lokalen Universum als auch im kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Dieses Bild aus der Weltraumschau „Das dunkle Universum“ des Hayden-Planetariums im Amerikanischen Museum für Naturgeschichte zeigt, wie die allgegenwärtige Dunkle Materie in unserem Universum vielleicht spukt. Dieses Bild stammt aus einer detailreichen Computersimulation. Schwarze, komplexe Fasern aus alles durchdringender Dunkler Materie sind hier wie Spinnennweben im Universum verteilt. Die relativ wenigen Klumpen aus bekannter baryonischer Materie sind orange gefärbt.

Diese Simulationen stimmen statistisch gesehen gut mit astronomischen Beobachtungen überein. Etwas unheimlicher ist, dass Dunkle Materie – obwohl sie ziemlich seltsam ist und einer unbekannte Form hat – nicht mehr die seltsamste vermutete Quelle der Gravitation im Universum ist. Diese Ehre hat nun die Dunkle Energie, eine homogenere Quelle abstoßender Gravitation, die anscheinend die Ausdehnung des ganzen Universums bestimmt.

Nicht nur Halloween: Heute ist Tag der Dunklen Materie
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Orioniden – Meteore von Orion

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Bildcredit und Bildrechte: Lu Shupei

Beschreibung: Meteore schossen aus dem Sternbild Orion. Das wurde erwartet, weil Oktober die Zeit des Orioniden-Sternschnuppenstroms ist. Letztes Wochenende wurden hier mehr als ein Dutzend Meteore auf schrittweise hinzugefügten Aufnahmen festgehalten. Das Bild entstand bei der Wulanhada-Vulkangruppe in China in der Inneren Mongolei, es zeigt viele Meteorspuren, die allesamt mit einer kleinen Region am Himmel links über dem Gürtel des Orion verbunden werden können, die als Radiant bezeichnet wird.

Die Orioniden-Meteore waren einst sandkorngroße Stücke, die vom Kometen Halley bei einem seiner Reisen ins innere Sonnensystem abgestoßen wurden. Komet Halley ist für zwei bekannte Meteorströme verantwortlich, der andere ist als Eta Aquariiden bekannt und jedes Jahr im Mai beobachtbar. Nächsten Monat sollte auch der Leoniden-Meteorstrom vom Kometen Tempel-Tuttle einige helle Meteorspuren ziehen.

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Nacht auf einem schaurigen Planeten

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Bildcredit und Bildrechte: Stéphane Vetter (Nuits sacrées)

Beschreibung: Welcher gruselige Planet ist das? Natürlich der Planet Erde in einer dunklen, stürmischen Nacht 2013 in Hverir, einer geothermisch aktiven Region in der vulkanischen Landschaft im Nordosten von Island. Geomagnetische Stürme erzeugten das Polarlicht am sternklaren Nachthimmel, während geisterhafte Türme aus Dampf und Gas aus Fumarolen austraten und vor dem schaurigen grünen Licht tanzten.

Heute Nacht gibt es wieder eine Chance auf geomagnetische Stürme, welche durch die aktuelle Sonnenaktivität ausgelöst werden könnten, daher sollten Sternfreunde in hohen Breiten auf der Hut sein. Geisterhafte Gestalten könnten bald auch in Ihrer Nachbarschaft tanzen.

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NGC 6369: Der kleine Geistnebel

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Bildcredit: Hubble Heritage Team, NASA

Beschreibung: Der spukhafte NGC 6369 ist eine zarte Erscheinung am Nachthimmel und allgemein als kleiner Geistnebel bekannt. Er wurde im 18. Jahrhundert vom Astronomen Wilhelm Herschel entdeckt, als er mit einem Teleskop das medizinische Sternbild Schlangenträger untersuchte.

Geschichtlich gesehen klassifizierte Herschel den runden planetenförmigen Nebel als planetarischen Nebel. Doch planetarische Nebel haben nichts mit Planeten zu tun. Sie sind vielmehr gasförmige Hüllen, die am Lebensende eines sonnenähnlichen Sterns entstehen, es sind die äußeren Hüllen des sterbenden Sterns, die in den Weltraum expandieren, während sein Kern schrumpft und zu einem Weißen Zwerg wird. Der umgewandelte weiße Zwergstern ist hier nahe der Mitte zu sehen, er strahlt stark in Ultraviolettwellenlängen und liefert die Energie für das Leuchten des expandierenden Nebels.

Dieses reizende Bild, das aus Daten des Weltraumteleskops Hubble erstellt wurde, zeigt überraschend komplexe Details und Strukturen von NGC 6369. Die vorwiegend runde Struktur des Nebels ist ungefähr ein Lichtjahr groß, das Leuchten ionisierter Sauerstoff-, Wasserstoff- und Stickstoffatome ist blau, grün und rot gefärbt. Der mehr als 2000 Lichtjahre entfernte kleine Geistnebel bietet einen flüchtigen Einblick in das Schicksal unserer Sonne, die vielleicht in etwa 5 Milliarden Jahren ihren eigenen planetarischen Nebel erzeugen.

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Mirachs Geist

Mitten im Bild leuchtet ein heller Stern mit vielen Zacken, links darüber befindet sich ein verschwommener Fleck, der sich als Galaxie entpuppt.

Bildcredit und Bildrechte: Kent Wood

Beschreibung: Verglichen mit anderen Geistern ist Mirachs Geist nicht besonders gruselig. Mirachs Geist ist nur eine blasse, verschwommene Galaxie, die Astronomen gut bekannt ist, und die zufällig fast genau in der Sichtlinie des hellen Sterns Mirach liegt.

Der etwa 200 Lichtjahre entfernte Mirach liegt im Zentrum dieses Sternfeldes und wird auch Beta Andromedae genannt. Mirach ist ein roter Riesenstern, kühler als die Sonne, aber viel größer und daher insgesamt heller als unser Heimatstern. Auf den meisten Teleskopansichten verbergen Blendlicht und Lichtkreuze Dinge, die in der Nähe von Mirach liegen, daher erscheint die blasse, verschwommene Galaxie wie eine geisterhafte innere Reflexion des sehr hellen Sternenlichts.

Auf diesem scharfen Bild erscheint Mirachs Geist links über Mirach, er ist als Galaxie NGC 404 katalogisiert und ungefähr 10 Millionen Lichtjahre entfernt.

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NGC 7635: Blase in einem kosmischen Meer

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Bildcredit und Bildrechte: Rolf Geissinger

Beschreibung: Die fragile, schwebende Erscheinung links neben der Mitte dieser Weitwinkelansicht ist der Blasennebel, er treibt in einem kosmischen Meer aus Sternen und leuchtendem Gas und ist als NGC 7635 katalogisiert.

Der winzige, etwa 10 Lichtjahre große Blasennebel wurde vom Wind eines massereichen Sterns aufgeblasen. Er ist in einen größeren Komplex aus interstellaren Gas- und Staubwolken eingebettet und liegt etwa 11.000 Lichtjahre entfernt an der Grenze zwischen den elterlichen Sternbildern Kepheus und Kassiopeia. Im atemberaubenden Ausblick liegt auch der etwa 5000 Lichtjahre entfernte offene Sternhaufen M52 (links unten). Rechts über dem Blasennebel liegt eine Emissionsregion, die als Sh2-157 oder Klauennebel bezeichnet wird.

Dieses Bild wurde aus Schmal- und Breitbandaufnahmen mit einer Aufnahmedauer von 47 Stunden erstellt, es ist am Himmel etwa 3 Grad breit. Das entspricht in der geschätzten Entfernung des Blasennebels einer Breite von 500 Lichtjahren.

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Marius Hills und ein Loch im Mond

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Bildcredit: NASA, Lunar Orbiter 2; Einschub: Lunar Reconnaissance Orbiter

Beschreibung: Können Menschen unter der Mondoberfläche leben? Diese faszinierende Möglichkeit fand 2009 Zuspruch, als die japanische Raumsonde SELENE in der Mondumlaufbahn ein seltsames Loch unter der Marius-Hügelregion auf dem Mond abbildete, das möglicherweise eine Luke in eine Lavahöhle unter der Oberfläche ist.

Nachfolgende Beobachtungen mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA zeigten, dass sich das Marius Hills Hole (MHH) visuell fast 100 Meter unter der Oberfläche ausdehnt und mehrere Hundert Meter breit ist. Aktuelle Radardaten von SELENE, die den Boden durchdringen, wurden neu ausgewertet und zeigen eine Reihe verblüffender Zweitechos – Hinweise, dass die ausgedehnten Lavaröhren unter den Mariushügeln kilometerweit hinabreichen könnten und groß genug sein könnten, um ganze Städte zu beherbergen.

Solche Röhren könnten eine künftige Mondkolonie vor großen Temperaturschwankungen, Einschlägen von Mikrometeoriten und der schädlichen Sonnenstrahlung schützen. Man könnte solche Lavaröhren im Boden sogar verschließen, um sie mit atembarer Luft zu füllen. Diese Lavahöhlen entstanden wahrscheinlich vor Milliarden Jahren durch aktive Mondvulkane.

Dieses Bild der Oberfläche der Marius-Hügelregion wurde in den 1960er Jahren von der NASA-Mission Lunar Orbiter 2 fotografiert, der Bildeinschub des MHH stammt vom LRO der NASA, der noch in Betrieb ist. Mehrere Lavakuppeln sind zu sehen, der Krater Marius befindet sich rechts oben.

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Woher Ihre Elemente stammen

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Bildcredit und Lizenz: Wikipedia: Cmglee; Daten: Jennifer Johnson (OSU)

Beschreibung: Der Wasserstoff in Ihrem Körper, der in jedem Wassermolekül steckt, stammt vom Urknall. Es gibt keine weiteren nennenswerten Quellen für Wasserstoff im Universum. Der Kohlenstoff in Ihrem Körper entstand durch Kernfusion im Inneren von Sternen, wie auch der Sauerstoff. Ein Großteil des Eisens in Ihrem Körper entstand vor langer Zeit in weiter Ferne durch Supernovae in Sternen. Das Gold in Ihrem Schmuck stammt wahrscheinlich von Neutronensternkollisionen, die vielleicht kurzlebige Gammablitze oder Gravitationswellenereignisse auslösten. Elemente wie Phosphor und Kupfer sind nur in Spuren in unseren Körpern vorhanden, sind aber lebensnotwendig für das Funktionieren allen bekannten Lebens. Dieses farbcodierte Periodensystem kartiert die Vermutung der Menschheit des nuklearen Ursprungs aller bekannten Elemente. Die Orte der nuklearen Entstehung mancher Elemente wie Kupfer sind nicht eindeutig gesichert und Gegenstand andauernder Beobachtungen und rechnerischer Forschung.

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NGC 4993: Die galaktische Heimat einer historischen Explosion

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Bildcredit: NASA und ESA

Beschreibung: Der rötliche Punkt – er war zuvor nicht dort. Es ist der Punkt links über der Mitte der Galaxie NGC 4993, sehen Sie ihn? Als man das große Feld möglicher Orte eines optischen Gegenstücks zu dem beispiellosen Gravitationswellenereignis GW170817 im August absuchte, erlangte die Erscheinung dieses verblassenden Punktes rasch historische Bedeutung. Er zeigte die exakte Position von GW170817 und ermöglichte es, diese erste Entsprechung eines Gravitationswellenereignisses in Form elektromagnetischer Wellen mit den großen Teleskopen der Menschheit zu untersuchen. Es gibt starke Indizien, dass es sich um eine kurze Gammablitz–Kilonova handelte – eine Explosion, bei der nach der Verschmelzung zweier Neutronensterne Elemente entstehen. Dieses Bild der Linsengalaxie NGC 4993 von Hubble zeigt den verblassenden Punkt mehrere Tage nach der Entdeckung. Weitere Analysen untersuchen: die Physik der Explosion, welche schweren Elemente entstanden, die Ähnlichkeit der Geschwindigkeiten von Gravitationsstrahlung und Licht sowie die Kalibrierung einer neuen Methode zur Bestimmung der Entfernungsskala unseres Universums.

Mehr über GW170817: Zeitschriften artikel, Daten, Grafiken
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Zwei Schwarze Löcher tanzen in 3C 75

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Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/D. Hudson, T. Reiprich et al. (AIfA); Radio: NRAO/VLA/ NRL

Beschreibung: Was geschieht im Zentrum der aktiven Galaxie 3C 75? Die beiden hellen Quellen im Zentrum dieses Kompositbildes aus Röntgen– (blau) und Radiodaten (rosarot) sind einander umkreisende, sehr massereiche Schwarze Löcher, welche die gewaltige Radioquelle 3C 75 speisen. Die sehr massereichen Schwarzen Löcher sind 25.000 Lichtjahre voneinander entfernt und von viele Millionen Grad heißem Gas umgeben, das Röntgenlicht abstrahlt, und sie stoßen Strahlen relativistischer Teilchen aus. Sie befinden sich in den Kernen zweier verschmelzender Galaxien im Galaxienhaufen Abell 400 und sind etwa 300 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Astronomen ziehen den Schluss, dass diese beiden sehr massereichen Schwarzen Löcher durch Gravitation in einem Binärsystem miteinander verbunden sind, teils, weil die einheitlich zurückgefegte Erscheinung der Strahlen sehr wahrscheinlich durch ihre gemeinsame Bewegung entsteht – sie rasen mit 1200 Kilometern pro Sekunde durch das heiße Haufengas. Solche spektakulären kosmischen Verschmelzungen finden in der Umgebung dicht gedrängter Galaxienhaufen im fernen Universum vermutlich häufig statt. In den Schlussphasen ihrer Verschmelzung sind sie voraussichtlich starke Quellen von Gravitationswellen.

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Lynds Dunkelnebel 183

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Bildcredit und Bildrechte: Fabian Neyer

Beschreibung: Beverly Lynds Dunkelnebel 183 ist an die 325 Lichtjahre entfernt und treibt hoch über der Ebene unserer Milchstraße. Die dunkle, staubige Molekülwolke wirkt sternenlos, sie verdeckt das Sternenlicht dahinter, wenn man sie in sichtbaren Wellenlängen betrachtet. Doch Forschungen im fernen Infrarot zeigen dichte Klumpen im Inneren, wahrscheinlich Sterne im frühen Stadium der Entstehung, bei dem größere Regionen in der Wolke einen Gravitationskollaps erfahren. Sie ist eine der nächstliegenden Molekülwolken und im Sternbild Serpens Caput zu sehen. Dieses scharfe kosmische Wolkenporträt umfasst am Himmel etwa einen halben Grad. Das entspricht in der ermittelten Entfernung von Lynds Dunkelnebel 183 etwa 3 Lichtjahren.

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