Monat: Juli 2018

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Fermis Finalisten der Wissenschaft

Die beiden Illustrationen zeigen links Gammastrahlenblasen über und unter der Ebene der Milchstraße, rechts kollidierende Neutronensterne, die Gravitationswellen hervorriefen.
Illustrationscredit: NASA, DOE, International Fermi LAT Collaboration, Jay Friedlander (Goddard-Raumfahrtzentrum)

Das Teleskop Fermi für Gammastrahlen im Weltraum erforscht seit 10 Jahren das Universum der Hochenergie. Das feiern wir mit einer wissenschaftlichen Stichwahl. Es gibt zwei Finalisten, die alle früheren Runden der Abstimmung gewonnen haben. Nun treten sie gegeneinander an.

Beide Bilder sind digitale Illustrationen. Sie gehören zu einer Liste mit den 16 besten Entdeckungen von Fermi. Die Spitzenkandidaten im Wettbewerb setzten sich im Halbfinale durch. Ihre Rivalen waren der 12. und der 14. Eintrag: „Neue Hinweise auf Dunkle Materie“ und „Sternbeben in einem Magnetarsturm„.

Das linke Bild zeigt neu entdeckte Gammastrahlenblasen über und unter der Ebene der Milchstraße. Sie sind 25.000 Lichtjahren groß und wurden nicht vorhergesagt. Rechts kollidieren Neutronensterne und verschmelzen. Es war das erste Ereignis mit Gravitationswellen, das durch Gammastrahlen entdeckt wurde.

Aus Fermis erster Dekade der Forschung wurde das beliebteste Ergebnis gewählt.

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Planck-Karten des Mikrowellenhintergrundes

Das ovale Bild ist eine Karte der kosmischen Hintergrundstraße. Rote und blaue Flecken zeigen Stellen, die heißer oder kälter sind als der Durchschnitt.
Bildcredit: Europäische Weltraumagentur ESA, Planck-Arbeitsgemeinschaft

Woraus besteht unser Universum? Um das herauszufinden, startete die ESA den Satelliten Planck. Er kartierte von 2009 bis 2013 leicht unterschiedliche Temperaturen auf der ältesten optischen Oberfläche, die wir kennen. Die Karte ist beispiellos detailreich. Die Oberfläche ist der Himmelshintergrund. Er blieb vor Milliarden Jahren übrig, als unser Universum erstmals für Licht durchsichtig wurde.

Wir sehen den kosmischen Mikrowellenhintergrund in allen Richtungen. Es ist ein komplexer Bildteppich. Heiße und kalte Muster zeigen Stellen, wo das Universum aus bestimmten Arten von Energie besteht, die sich auf eine gewisse Weise entwickelt haben. Letzte Woche wurden die endgültigen Ergebnisse veröffentlicht. Sie bestätigen, dass ein Großteil unseres Universums aus Dunkler Energie besteht. Sie ist rätselhaft und unbekannt. Außerdem ist ein Großteil der übrigen Energie in Form von Materie seltsam dunkel.

Die „finalen“ Planckdaten von 2018 bestätigen, dass das Universum etwa 13,8 Milliarden Jahre alt ist. Sie zeigen auch, dass die lokale Rate der Ausdehnung, die sogenannte Hubblekonstante, 67,4 (+/- 0,5) km/sec/Mpc beträgt. Seltsam ist, dass die Hubblekonstante, die man durch Beobachtung des frühen Universums ermittelte, etwas geringer ist als die Hubblekonstante, die man mit anderen Methoden im späten Universum gemessen hat. Dieser Unterschied sorgt für Diskussionen und Vermutungen.

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Panorama der Landestelle von Apollo 11

Das Panorama zeigt die Mondoberfläche nach der Landung von Apollo 11. Links sind Schubdüsen, rechts fällt der Schatten des Landemoduls auf den Mondboden. Die Landschaft ist von Geröll und Staub übersät. Vorne sind ein paar Krater.

Bildcredit: Neil Armstrong, Apollo 11, NASA

Habt ihr in letzter Zeit ein Panorama von einer anderen Welt gesehen? Dieses entstand aus hoch aufgelösten Digitalisierungen der Originalbilder. Es zeigt die prachtvolle Öde am Landeplatz von Apollo 11 auf dem Mond. Er liegt im Meer der Ruhe. Neil Armstrong fotografierte die Bilder nach der Landung am 20. Juli 1969 durch die Fenster der Mondlandefähre. Der linke Teil (AS11-37-5449) ist das erste Bild, das je ein Mensch auf einer fremden Welt fotografiert hat.

Links im Süden sind die Schubdüsen. Rechts im Westen fällt der Schatten der Landefähre Eagle auf den Boden. Zum Größenvergleich: Der große, flache Krater rechts ist etwa 12 Meter groß. Die Bilder wurden ungefähr eineinhalb Stunden nach der Landung durch die Fenster der Mondlandefähre fotografiert, noch bevor die Mondoberfläche betreten wurde. Sie sollten die Landestelle dokumentieren, falls man verfrüht abreisen müsste.

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Der Teekessel und die Milchstraße

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit und Bildrechte: Kerry-Ann Lecky Hepburn (Wetter- und Himmelsfototografie)

Die Sterngruppe Teekessel ist leicht zu erkennen. Ihre Sterne liegen im Sternbild Schütze. Sie posierten in dieser stillen Nacht über dem Death Valley bei der Milchstraße. Die surreale Szene entstand passenderweise an der Teekessel-Kreuzung, die auf der steinigen Straße zur Racetrack Playa liegt. An der Abzweigung steht ein Holzschild, das mit irdischen Teekannen und Teekesseln verziert ist.

Vor dem Licht der Sterne in der Milchstraße leuchtet der Planet Saturn über dem himmlischen Teekessel. Doch das hellste Himmelslicht ist der orange gefärbte Mars. Er steht links hoch oben im Süden.

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Cerealia Facula auf dem Zwergplaneten Ceres

Auf einem dunklen Untergrund breitet sich ein helle, gefleckte Schicht aus. Es sind salzige Rückstände aus Natriumkarbonat und Ammoniumchlorid.
Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS/DLR/IDA

Cerealia Facula ist der hellste Fleck auf Ceres. Diese Nahaufnahme der Region ist ein Mosaik. Die hoch aufgelösten Bilddaten stammen von der Raumsonde Dawn. Sie kreist nur 34 km über der Oberfläche des Zwergplaneten.

Cerealia Facula misst etwa 15 km. Sie liegt im Zentrum des 90 km breiten Kraters Occator. Wie die anderen hellen Flecken (faculae) auf Ceres ist Cerealia Facula kein Eis, sondern ein freigelegter salziger Rückstand. Er reflektiert so viel Licht wie schmutziger Schnee. Vermutlich besteht der Rückstand großteils aus Natriumkarbonat und Ammoniumchlorid. Beides stammt aus einer matschigen Sole in oder unter der Kruste des Zwergplaneten.

Die Mission Dawn dauerte 11 Jahre. Die Sonde besaß ein fortschrittliches Ionentriebwerk. Sie erforschte Vesta, einen Asteroiden im Hauptgürtel, und reiste dann zu Ceres weiter. Zwischen August und Oktober dieses Jahres geht voraussichtlich der Treibstoff Hydrazin für die Triebwerke der interplanetaren Raumsonde zur Neige. Dann verliert sie die Kontrolle über ihre Ausrichtung und hat keine Möglichkeit mehr, mit der Erde zu kommunizieren. Bis dahin erforscht Dawn Ceres so detailreich wie nie zuvor. Die Sonde bleibt am Ende in ihrem Orbit um die kleine Welt.

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Dunkle Hangstreifen spalten sich auf dem Mars

Ein dunkler Strom fließt einen Hang hinab und fächert sich unten breit auf. Es wirkt, als wäre eine dunkle Flüssigkeit den Hang hinabgeschüttet worden. Tatsächlich wurde aber der dunkle Untergrund freigelegt.
Bildcredit: HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), NASA

Wie entstehen diese dunklen Streifen auf dem Mars? Das weiß niemand genau. Mögliche Ursprünge sind Staublawinen, Schollen aus Trockeneis, die verdampfen, oder Ströme aus flüssigem Wasser. Klar ist, dass die Ströme den hellen Staub an der Oberfläche entfernen. Dabei legen sie eine tiefere dunkle Schicht frei. Seit Jahren bilden Raumsonden auf dem Mars ähnliche Schlieren ab. Diese Ströme gehören zu den wenigen Strukturen an der Oberfläche, die ihr Aussehen im Lauf der Jahreszeiten verändern. Interessant ist hier, dass sich ein breiter Strom weiter unten am Hang in kleinere auffächert.

Das Bild entstand vor einigen Monaten mit der HiRISE-Kamera, die sich an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) befindet. MRO kreist in der Umlaufbahn um den Planeten Mars. Derzeit verhüllt ein globaler Staubsturm einen Großteil des Roten Planeten.

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Mond und Venus über Cannon Beach

Aus dem Meer ragen hohe Felsen. Dahinter färbt der Sonnenuntergang den Horizont rötlich. Am blauen Himmel darüber strahlt ein heller Punkt unter dem Sichelmond.
Bildcredit und Bildrechte: James W. Young

Was ist der Punkt neben dem Mond? Die Venus. Vor zwei Tagen zog der Sichelmond langsam an der Venus vorbei und war bei der größten Annäherung nur zwei Grad von ihr entfernt. Diese Konjunktion war aber nur eines von mehreren fotografischen Abenteuern unseres Mondes in diesem Monat (Mon-d), weil am 12. Juli, nur wenige Tage zuvor, eine partielle Sonnenfinsternis stattgefunden hatte.

Derzeit wird der Mond – von der Erde aus gesehen – immer heller, denn der Teil der Vorderseite, den die Sonne beleuchtet, wird größer. In ein paar Tagen ist der Mond mehr als halb beleuchtet. Nächste Woche ist die Vorderseite des Mondes, die immer zur Erde zeigt, ganz von der Sonne beleuchtet. Auch bei dieser vollen Phase gibt es ein Abenteuer. Am 27. Juli findet eine totale Finsternis des Donnermondes statt.

Macht euch aber keine Sorgen, dass es mit Frau Luna langweilig wird. Nächsten Monat – am 11. August – wird sie wieder neu. Und genau dann folgt eine weitere partielle Sonnenfinsternis. Dieses Bild zeigt Mond und Venus bei Cannon Beach vor der Küste von Oregon in den USA. Die Felsformation im Vordergrund nennt man „Die Nadeln„. Etwa eine Stunde später gingen Venus und Mond durch die Erdrotation unter.

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Neutrino trifft zeitgleich mit fernem Blazarstrahl ein

Links ist eine rotierende Scheibe in dunkle Wolken eingebettet. Daraus schießt ein Strahl nach rechts oben.
Illustrationscredit: DESY, Labor für Wissenschaftskommunikation

Unter dem Südpol der Erde sind Geräte tief im Eis eingefroren. Damit entdeckte man anscheinend ein Neutrino aus dem fernen Universum. Falls das bestätigt wird, ist das der erste eindeutige Nachweis von Neutrinos, die kosmologisch weit entfernt sind. Es wäre der Beginn eines beobachteten Zusammenhangs zwischen energiereichen Neutrinos und kosmischer Strahlung, die entsteht, wenn aus aufflackernden Quasaren (Blazare) mächtige Ströme schießen.

Der Detektor IceCube befindet sich in der Antarktis. Im September 2017 maß er ein energiereiches Neutrino. Gleich darauf suchten viele der größten Observatorien im sichtbaren Licht nach seinem Gegenstück. Und sie fanden es. Ein Gegenstück fand unter anderem das NASA-Observatorium Fermi im Weltraum. Der Gammastrahlen-Blazar TXS 0506+056 stand in der richtigen Richtung. Die Gammastrahlen eines Blitzes trafen fast gleichzeitig mit dem Neutrino ein. Diese Übereinstimmung von Position und Zeit ist statistisch stark, und es ist nicht die einzige. Dennoch warten Astronomys auf weitere ähnliche Zusammenhänge zwischen Neutrinos und Blazar-Licht, denn sie möchten ganz sicher gehen.

Diese Darstellung ist eine Illustration. Darauf strömt ein Teilchenstrahl aus einem Schwarzen Loch im Zentrum des Blazars.

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