Illustris simuliert das Universum

Videocredit: Illustris-Arbeitsgemeinschaft, NASA, PRACE, XSEDE, MIT, Harvard CfA; Musik: Die vergiftete Prinzessin (Media Right Productions)

Wie sind wir hier gelandet? Klickt auf „Play“ klicken, lehnt euch zurück und genießt! Das Video ist eine Computer-Simulation. Sie zeigt die Entwicklung des Universums, die Entstehung von Galaxien und des Orts der Menschen im Universum. Das Illustris-Projekt brauchte 20 Millionen CPU-Stunden. Im Jahr 2014 wurden damit 12 Milliarden Elemente berechnet, die einen Würfel mit der Kantenlänge von 35 Millionen Lichtjahren auflösen. Die Simulation zeigt, wie sich diese Elemente im Raum in 13 Milliarden Jahren entwickelt. Sie folgt der Materie zurück bis zu ihrer Entstehung. Man sieht viele verschiedene Typen von Galaxien.

Im Video entwickelt sich das virtuelle Universum. Ein Teil der Materie, die sich mit dem Universum ausdehnt, wird schnell durch Gravitation gebunden. So entstehen Fasern mit Galaxien und Galaxienhaufen. Das Video zeigt den Blickwinkel einer fiktiven Kamera. Sie kreist um Teile des Universums, die sich verändern. Erst zeigt sie, wie sich Dunkle Materie entwickelt. Später sieht man Wasserstoff, bei dem seine Temperatur mitläuft (0:45). Dann folgen schwerere Elemente wie Helium und Kohlenstoff (1:30) und schließlich Dunkle Materie (2:07).

Links unten läuft die Zeit seit dem Urknall. Rechts oben ist abzulesen, welche Art von Materie gerade gezeigt wird. Explosionen (0:50) in den Zentren von Galaxien stammen von den extrem massereichen Schwarzen Löchern. Sie stoßen Blasen aus heißem Gas aus.

Es gibt interessante Abweichungen der Illustris-Simulation vom realen Universum. Dazu zählt unter anderem, dass bei der Simulation eine größere Häufigkeit alter Sterne entsteht. Die Abweichungen werden untersucht.

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Der letzte Vollmond

Über einem Gebirge ragt ein gelblicher Mond mit dunklen Meeren auf, er wirkt durch die Atmosphäre über dem Horizont verzerrt. Unten sind Wolken vor dem Mond.

Bildcredit und Bildrechte: Giacomo Venturin

Der letzte Vollmond im Jahr 2023 geht auf dieser surrealen Landschaft mit Bergen am Himmel auf. Auf der Nordhalbkugel heißt er auch „Kalter Mond im Dezember“ oder „Mond der Langen Nacht„. Die dalieske Szene entstand als Einzelaufnahme mit einer Kamera und einem langen Teleobjektiv. Sie wurde nahe bei Monte Grappa in Italien fotografiert. Der Vollmond schmilzt jedoch nicht. Seine breite, verzerrte Erscheinung nahe am Horizont entsteht durch die veränderte Brechung in der langen Sichtlinie. Sie führt zu wechselnden Bildern oder Luftspiegelungen der hellen Mondscheibe.

Die veränderte Brechung entstand durch Schichten in der Atmosphäre, in denen Temperatur und Dichte sehr unterschiedlich waren. Weitere Effekte der Brechung entstehen durch die lange Sichtlinie zum aufgehenden Vollmond, die durch die Atmosphäre verläuft. Dadurch entsteht der dünne rote Rand, der am verzerrten unteren Rand des Mondes schwach zu sehen ist. Am oberen Rand ist ein dünner grüner Rand.

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Shakespeare im All

Mitten im Bild ist Uranus auf sehr ungewöhnliche Weise dargestellt, die Ringe leuchten sehr hell. Um ihn herum sind seine Monde angeordnet und mit Namen beschriftet.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI

Voyager 2 war 1986 die erste Raumsonde, die den Eisriesen Uranus aus der Nähe erkundete. Doch dieses neu veröffentlichte Bild bietet einen detaillierten Blick auf diese ferne Welt. Es entstand mit NIRCam (Nahinfrarot-Kamera) am Weltraumteleskop James Webb (JWST). Der gekippte äußere Planet dreht sich etwa alle 17 Stunden um seine Achse. Sein Nordpol liegt derzeit nahe an unserer Sichtlinie. Das bietet uns einen direkten Blick auf seine nördliche Halbkugel und sein schwaches, aber ausgedehntes Ringsystem.

Der Riesenplanet hat 27 bekannte Monde. Davon sind 14 im Bild markiert. Die helleren Monde zeigen die typischen Beugungsmuster des JWST. Diese Welten im äußeren Sonnensystem waren zu Shakespeares Zeiten unbekannt. Doch bis auf zwei sind alle 27 Uranus-Monde nach Figuren aus den Stücken des englischen Barden benannt.

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Jupiter und der Geminid

Ein gleißend heller, grün-türkiser Meteor blitzt schräg durch das Bildfeld, im Hintergrund leuchten zarte Sterne, unter der Feuerkugel sind die Plejaden und die Hyaden erkennbar, rechts leuchtet der helle Planet Jupiter.

Bildcredit und Bildrechte: Gaurav Singh

Für einen kurzen Moment überstrahlte der Meteor den Planeten Jupiter am Nachthimmel. Dieses Zufallsbild gelang am 14. Dezember mit einer Kamera im Zeitraffermodus bei der Jagd nach Sternschnuppen. Es entstand zum Maximum des Sternschnuppenstroms der Geminiden und wurde unter dem kalten Sternenhimmel von Kanada aufgenommen.

Der Sternschnuppenschauer der Geminiden ist das jährliche Geschenk des Asteroiden 3200 Phaethon im Dezember. Der Regen aus Sternschnuppen stammt von Staub, den der mysteriöse Asteroid auf seiner Bahn um die Sonne verliert. Die Staubpartikel fallen mit 22 Kilometer pro Sekunde in die oberen Schichten der Erdatmosphäre.

Die Sternschnuppen der Geminiden gehen scheinbar von einem Punkt im Sternbild Zwillinge aus. Er befindet sich links unten außerhalb des Bildes. Der helle Jupiter leuchtet rechts. Mitten im Bild befindet sich der Sternhaufen der Plejaden. Darunter ist der Sternhaufen der Hyaden (das nach links gedrehte V). Beide sind klassische Himmelsobjekte einer Dezembernacht.

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Regenbogen-Polarlicht über isländischem Wasserfall

In der Bildmitte ist ein Wasserfall unter einem Sternenhimmel zu sehen. Über dem Wasserfall wölbt sich ein buntes Polarlicht. Über dem Polarlicht wölbt sich das zentrale Band der Milchstraße.

Bildcredit und Bildrechte: Stefano Pellegrini

Ein Polarlicht in den Farben des Regenbogens – gibt es das überhaupt? Durchaus. Ein Polarlicht kann wie ein Regenbogen aussehen, obwohl es verschiedene Phänomene sind. Polarlichter entstehen durch Teilchen, die von der Sonne stammen. Sie werden vom Magnetfeld der Erde in die Atmosphäre gelenkt. Wenn Atome in unterschiedlichen Höhen angeregt werden, entstehen die Farben.

Ein Regenbogen entsteht, wenn fallende Regentropfen das Sonnenlicht brechen. Dabei lenken die Tropfen verschiedene Farben in leicht abweichenden Winkeln ab. Leider erzeugen Polarlichter keine Wasserfälle. Aber wenn man gut plant und Glück hat, kann man beides zusammen fotografieren.

Dieses Bild entstand aus mehreren Aufnahmen. Alle wurden letzten Monat in derselben Nacht beim Wasserfall Skógafoss auf Island fotografiert. Als sich der Fotograf vorbereitete, wollte er das zentrale Band der Milchstraße über dem malerischen Wasserfall einfangen. Wie es der Zufall wollte, erschien kurz darauf ein spektakuläres Polarlicht. Es schimmerte unter dem Bogen der Galaxis. Weit dahinter erkennt man den Sternhaufen der Plejaden und die Andromeda-Galaxie.

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IC 443: Der Quallennebel

In der Mitte leuchtet ein stark gefaserter, detailreicher quallenförmiger Nebel abgebildet, im Hintergrund sind Sterne und einige weitere Nebel verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: David Payne

Warum schwimmt diese Qualle in einem Meer aus Sternen? Der Quallennebel schwebt nahe beim hellen Stern Eta Geminorum (im Bild rechts) durch das All und streckt dabei seine Tentakel von der hellen, gebogenen Emissionszone vom Zentrum aus nach links.

Die kosmische Qualle ist eigentlich Teil des blasenförmigen Supernova-Überrests IC 443. Er ist Staub- und Gaswolke von der Explosion eines massereichen Sterns, die expandiert. Das erste Licht dieser Explosion erreichte die Erde vor mehr als 30.000 Jahren. So wie der Krabbennebel, sein Cousin in astronomischen Gewässern, enthält auch IC 443 einen Neutronenstern. Das ist der Rest eines kollabierten stellaren Kerns.

Der Quallennebel ist etwa 5000 Lichtjahre von uns entfernt. In dieser Distanz wäre dieses Bild etwa 140 Lichtjahren breit.

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Kathedrale, Berg, Mond

Auf einem Berg steht eine beleuchtete Kathedrale, dahinter ragt ein Berg auf, hinter dem der Mond aufgeht.

Bildcredit und Bildrechte: Valerio Minato

Solche Einzelaufnahmen wollen geplant sein. Zuerst muss man erkennen, dass eine so bemerkenswerte dreifache Überlagerung in der Fluchtlinie tatsächlich stattfindet. Der nächste Schritt ist, den besten Ort zu finden, um das zu fotografieren. Doch der dritte Schritt war der schwierigste: genau zur richtigen Zeit vor Ort zu sein und das bei klarem Himmel.

Bei fünf Versuchen in den letzten sechs Jahren hatte der Fotograf schlechtes Wetter. Aber vor zehn Tagen war das Wetter endlich perfekt. Ein fotografischer Traum konnte Wirklichkeit werden. Die Aufnahme zeigt im Vordergrund die Basilika von Superga im italienischen Piemont. Der Berg dahinter ist der Monviso und ihr wisst sicherlich, welcher Mond den Hintergrund bildet.

Der aufgehende Mond wurde in einer Sichelphase aufgenommen. Doch die Belichtungszeit war lang genug, dass der doppelt reflektierten Erdschein, der auch Da-Vinci-Licht genannt wird, den ganzen obere Teil des Mondes beleuchten konnte.

Himmlische Überraschung: Welches Bild zeigte APOD zum Geburtstag? (ab 1995, deutsch ab 2007)

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NGC 2440: Kokon eines neuen Weißen Zwergs

Vor einem dunklen Hintergrund leuchtet ein runder Nebel, der entfernt an das Innere einer Iris im Auge erinnert.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung: H. Bond (STScI), R. Ciardullo (PSU), Forrest Hamilton (STScI)

Was ist da im Zentrum? Wie ein Schmetterling beginnt ein weißer Zwergstern sein Leben in einer Art Kokon. Dieser besteht aus dem Gas seines früheren Selbst, das allmählich verfliegt, weil der einzige Stern es abgestoßen hatte. In dieser Analogie gesprochen wäre die Sonne eine Raupe und die abgestoßene Gashülle wird die schönste von allen werden.

Der hier gezeigte Kokon, der Planetarische Nebel mit der Bezeichnung NGC 2440 birgt einen der heißesten weißen Zwergsterne, die wir kennen. Der Weiße Zwerg ist auf dem Bild als heller orange-farbener Punkt nahe der Bildmitte zu sehen. Unsere Sonne wird irgendwann schließlich auch ein Weißer Zwerg-Schmetterling werden, aber nicht in den nächsten 5 Milliarden Jahren.

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