Autor: Maria Pflug-Hofmayr

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Kosmische Wirbel in der Mikrowellenkarte: Hinweis auf Inflation

In der eisigen Landschaft am Südpol steht das Mikrowellen-Observatorium Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2). Es ist am Dach des Gebäudes montiert. Der Bildeinschub rechts oben zeigt Polarisationsmuster vor Temperaturspitzen im Mikrowellenhintergrund.

Bildcredit: BICEP2-Arbeitsgemeinschaft, NSF, Steffen Richter (Harvard)

Gab es in der Geschichte des Universums einen frühen Zeitabschnitt mit extrem schneller Ausdehnung? So ein inflationärer Zeitraum wurde postuliert. Er sollte einige rätselhafte Eigenschaften des Kosmos erklären. Eine dieser Eigenschaften ist, dass unser Universum in entgegengesetzten Richtungen ähnlich aussieht.

Gestern wurden Ergebnisse veröffentlicht. Sie zeigen einen überraschend starken erwarteten Hinweis. Er besagt, dass es in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung charakteristische Polarisationsmuster geben sollte. Das stützt die Vorhersage der Inflation.

Die Hintergrundstrahlung ist Licht, das vor 13,8 Milliarden Jahren abgestrahlt wurde. Damals wurde das Universum erstmals durchsichtig. Diese frühen Wirbelmuster werden als B-Modus-Polarisationen bezeichnet. Sie können direkt auf Druck- und Dehnungseffekte zurückgeführt werden. Diese Effekte üben Gravitationswellen auf Elektronen aus, die Photonen abstrahlen.

Die überraschenden Ergebnisse fand man in Daten des Mikrowellen-Observatoriums Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2). Das Observatorium steht nahe beim Südpol. BICEP2 ist die Schüsselantenne auf dem Gebäude.

Der Bildeinschub zeigt eine Mikrowellen-Himmelskarte. Die schwarzen Polarisationsvektoren wirbeln scheinbar um die farbigen Temperaturspitzen. Die Schlussfolgerungen sind zwar statistisch schlüssig. Doch sie bleiben umstritten, solange man in unabhängigen Beobachtungen nach einer Bestätigung sucht.

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Gekrümmter Himmel: Strichspuren über dem Arches-Nationalpark

Hinter geschichteten Sandsteingebilden ziehen Strichspuren von Sternen in gekrümmten Bögen über den Himmel. In der Bildmitte wölbt sich die Milchstraße. Das Bild ist ein 360-Grad-Panorama, das waagrecht komprimiert wurde.

Bildcredit und Bildrechte: Vincent Brady

Was ist mit dem Himmel passiert? Es gab eine Art Zeitkrümmung und eine digitale Raumkrümmung. Die Zeitkrümmung entsteht, weil das Bild mit einer einzigen Aufnahme fotografiert wurde. Es ist eine zweieinhalbstündige Belichtung des Nachthimmels. Ein Ergebnis sind die markanten Strichspuren.

Die Raumkrümmung entsteht, weil das Bild eigentlich ein vollständiges 360-Grad-Panorama ist. Es wurde waagrecht verkürzt. Während die Erde rotiert, umkreisen die Sterne den Himmelsnordpol links und zugleich den Himmelssüdpol rechts. Er liegt unter dem Horizont.

Das Panorama wurde vor zwei Wochen in den frühen Morgenstunden fotografiert. Es entstand im Arches-Nationalpark im US-Bundesstaat Utah. Die augenfällige Struktur von urzeitlichem geschichtetem Sandstein ist im Bild vorne. Rechts steht der zwanzig Meter hohe Delicate Arch. Der ferne Bogen unserer Milchstraße wölbt sich in der Bildmitte.

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Die Antennengalaxien kollidieren

Wie ein Tentakel windet sich eine Galaxie von unten ins Bild, sie ist voller rötlicher Sternbildungsgebiete, Staubwolken und blauer Sternhaufen.

Bildcredit: Hubble-Nachlassarchiv, NASA, ESA; Bearbeitung und Bildrechte: Davide Coverta

Im Sternbild Rabe (Corvus) treffen zwei Galaxien aufeinander. Hier sind die aktuellsten Bilder. Wenn zwei Galaxien zusammenstoßen, tun das die Sterne, aus denen sie bestehen, meist nicht. Galaxien sind nämlich großteils leerer Raum. Die Sterne, so hell sie auch sind, brauchen nur wenig Raum.

Die langsame Kollision dauert Hunderte Millionen Jahre. Dabei kann eine Galaxie die andere durch Gravitation zerreißen. Doch in beiden Galaxien sind Staub und Gas reichlich vorhanden. Sie kollidieren.

Bei diesem Kampf der Titanen markieren dunkle Staubsäulen massereiche Molekülwolken. Sie werden bei der galaktischen Begegnung komprimiert. Dadurch entstehen plötzlich Millionen Sterne. Einige davon sind in massereichen Sternhaufen durch Gravitation aneinander gebunden.

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Anaglyphe der VIP-Site von Apollo 17

Das graue Bild hat rote und cyanfarbene Ränder. Es ist ein Anaglyphenbild und wirkt dreidimensional, wenn man es mit rot-blauen Brillen betrachtet. Vorne steht ein großer Mondrover, hinten sind Mondberge und das Mondlandemodul der Mission Apollo 17.

Bildcredit: Gene Cernan, Apollo 17, NASA; Anaglyphe von Erik van Meijgaarden

Nehmt eure rot-blauen Brillen und schaut diese Stereoansicht vom Taurus-Littrow-Tal auf dem Mond an! Die Anaglyphe zeigt vorne eine detailreiche 3D-Ansicht des Mondrovers von Apollo 17. Hinten steht die Mondlandefähre vor weit entfernte Mondhügeln. Über die Fernsehkamera des Rovers konnte die Welt den Start der Aufstiegsstufe des Mondmoduls beobachten. Daher wurde dieser Parkplatz gewählt. Er wurde VIP-Ort benannt.

Im Dezember 1972 verbrachten die Apollo-17-Astronauten Eugene Cernan und Harrison Schmitt etwa 75 Stunden auf dem Mond. Ihr Kollege Ronald Evans kreiste währenddessen oben. Die Besatzung kehrte mit 110 Kilogramm Gesteins- und Bodenproben zurück. Das war mehr, als bei jeder anderen Mondlandestelle gesammelt wurde. Cernan und Schmitt sind immer noch die Letzten, die auf dem Mond wanderten (oder fuhren).

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Die Polarring-Galaxie NGC 2685

Mitten im Bild ist die Scheibengalaxie NGC 2685 oderArp 336, die von einem Ring aus Sternen, Sternhaufen und Staub umkreist wird. Dieser Ring macht sie zu einer Polarringgalaxie.

Bildcredit und Bildrechte: Ken Crawford

NGC 2685 ist eine bestätigte Polarring-Galaxie. Polarringgalaxien sind eine seltene Art Galaxien. Sie werden von Sternen, Gas und Staub in ringförmigen Strukturen umkreist. Diese Ringe stehen senkrecht zur Ebene der flachen Galaxienscheibe. Die bizarre Anordnung entstand vielleicht aus Materie einer anderen Galaxie, die zufällig von einer Scheibengalaxie eingefangen wurde. Dabei wurden die eingefangenen Trümmer zu einem rotierenden Ring auseinandergezogen.

Doch die beobachteten Eigenschaften von NGC 2685 lassen vermuten, dass die rotierende Ringstruktur bemerkenswert alt und stabil ist. Die scharfe Ansicht zeigt das merkwürdige System. Es ist auch als Arp 336 oder Helix-Galaxie bekannt. Die seltsamen lotrechten Ringe sind leicht zu erkennen. Sie laufen nämlich zusammen mit anderen äußeren Störstrukturen vor der galaktischen Scheibe vorbei.

NGC 2685 ist etwa 50.000 Lichtjahre groß. Sie befindet sich 40 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Große Bärin (Ursa Major).

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Messier 63: Die Sonnenblumengalaxie

In der Mitte schwebt eine Spiralgalaxie mit sehr stark strukturierte Spiralarme und Sternbildungsregionen. In der Mitte leuchtet die Galaxie gelblich, außen herum ist sie bläulich, umgeben von einem zarten Nebel und schwarzen Raum und wenigen Sternen.

Bildcredit und Bildrechte: Bill Snyder (Sierra Remote Observatories)

Messier 63 ist eine helle Spiralgalaxie am Nordhimmel. Sie ist etwa 25 Millionen Lichtjahre entfernt und steht im treuen Sternbild Jagdhunde. Das majestätische Inseluniversum ist auch als NGC 5055 katalogisiert. Es ist fast 100.000 Lichtjahre groß. Damit ist sie ähnlich groß wie unsere Milchstraße.

M63 hat den landläufigen Namen „Sonnenblumengalaxie“. Auf diesem scharfen, farbenprächtigen Galaxienporträt präsentiert sie einen hellen, gelblichen Kern. Ihre weiten, blauen Spiralarme sind von Strähnen aus kosmischem Staub durchzogen. Rötliche Gebiete, in denen Sterne entstehen, sprenkeln die Spiralarme.

M63 ist ein markantes Mitglied einer bekannten Galaxiengruppe. Sie hat blasse, lang gezogene Strukturen. Sie sind vielleicht durch Gravitations-Wechselwirkung mit nahen Galaxien entstanden. M63 leuchtet nämlich im ganzen elektromagnetischen Spektrum. Vermutlich fand intensive Sternbildung statt.

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Die Sonne rotiert


Videocredit: SDO, NASA; Digitale Anordnung: Kevin Gill (Apoapsys)

Verändert sich die Sonne, während sie rotiert? Ja. Manche Änderungen sind subtil, andere dramatisch. Das Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA bildete unsere Sonne ab. Die Zeitrafferabläufe zeigen ihre Rotation im Jänner.

Auf dem großen Bild links ist die Chromosphäre der Sonne im Ultraviolettlicht abgebildet. Das kleinere, hellere Bild oben in der Mitte zeigt zeitgleich die vertrautere Photosphäre der Sonne in sichtbarem Licht. Die anderen kleinen Sonnenbilder stammen von Röntgenemissionen relativ seltener Eisenatome. Sie treten in unterschiedlicher Höhe der Korona auf. Alle sind in Falschfarben dargestellt, um die Unterschiede zu betonen.

Die Sonne braucht etwas weniger als einen Monat für eine ganze Rotation. Am schnellsten rotiert der Äquator. Kurz nach Beginn des Videos kommt eine große aktive Sonnenfleckenregion in Sicht. Zarte Effekte sind Veränderungen der Oberflächentextur und die Form der aktiven Regionen. Dramatischen Ereignisse sind zahlreiche Blitze in aktiven Regionen und flatternde oder ausbrechende Protuberanzen am ganzen Sonnenrand.

Dieses Jahr nähert sich unsere Sonne ihrer maximalen Sonnenaktivität. Die Aktivität folgt einem magnetischen 11-Jahres-Zyklus. Am Ende des Videos rotiert dieselbe große aktive Sonnenfleckenregion ins Bild zurück, die anfangs erwähnt wurde. Sie sieht nun anders aus.

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Das Zentrum des Rosettennebels

In der Mitte befindet sich ein Sternhaufen in der Höhlung eines bl#ulichen Nebels, davor sind einige Fasern vo Dunkelnebeln.

Bildcredit und Bildrechte: Don Goldman

Mitten im Rosettennebel strahlt ein heller offener Sternhaufen. Er beleuchtet den Nebel. Die Sterne von NGC 2244 sind vor wenigen Millionen Jahren aus dem umgebenden Gas entstanden. Das Bild wurde im Jänner aus mehreren Aufnahmen in den Spektralfarben von Schwefel (rot), Wasserstoff (grün) und Sauerstoff (blau) erstellt. Es zeigt unglaubliche Details der Zentralregion.

Ein heißer Teilchenwind strömt von den Haufensternen aus. Er trägt zu einer sehr komplexen Menagerie aus Gas- und Staubfasern bei. Dabei höhlt er langsam die Mitte Haufens aus. Das Zentrum des Rosettennebels hat einen Durchmesser von etwa 50 Lichtjahren. Es ist ungefähr 4500 Lichtjahre entfernt. Man sieht es mit Fernglas im Sternbild Einhorn (Monoceros).

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