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GW200115: Simulation der Verschmelzung eines Schwarzen Lochs mit einem Neutronenstern


Videocredit: Simulation: S.V. Chaurasia (Stockholm U.), T. Dietrich (Potsdam U. & MPIGP); Visualisierung: T. Dietrich (Potsdam U. und MPIGP), N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer (MPIGP)

Beschreibung: Was passiert, wenn ein Schwarzes Loch einen Neutronenstern vernichtet? Analysen lassen den Schluss zu, dass so ein Geschehen das Gravitationswellenereignis GW200115 verursachte, das im Januar 2020 von den Observatorien LIGO und Virgo beobachtet wurde.

Um das ungewöhnliche Ereignis besser zu verstehen, wurde diese Visualisierung aus einer Computersimulation erstellt. Zu Beginn des Visualisierungsvideos kreisen das Schwarze Loch (etwa 6 Sonnenmassen) und der Neutronenstern (etwa 1,5 Sonnenmassen) umeinander und senden dabei eine immer größer werdende Menge an Gravitationsstrahlung aus. Das malerische Muster der Gravitationswellen-Emission ist in Blau dargestellt.

Das Duo nähert sich einander immer schneller auf spiralförmigen Bahnen, bis der Neutronenstern vollständig vom Schwarzen Loch verschlungen wird. Da der Neutronenstern während der Kollision nicht auseinanderbricht, entkommt nur wenig Licht – das passt zum Fehlen eines beobachteten optischen Gegenstücks. Das übrig gebliebene Schwarze Loch schwingt kurz. Sobald das Schwingen abklingt, verebben auch die ausgesendeten Gravitationswellen.

Das 30-sekündige Zeitraffervideo ist scheinbar kurz, doch in Wirklichkeit dauert es etwa 1000-mal so lang wie das echte Verschmelzungsereignis.

Astrophysik: mehr als 2500 Codes in der Astrophysik-Quellcodebibliothek
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Der gemalte Saturnmond Iapetus in 3D


Bildcredit: NASA, ESA, JPL, SSI, Cassini Imaging Team; 3D-Berechnung: VTAD der NASA

Beschreibung: Was ist mit dem Saturnmond Iapetus passiert? Weite Bereiche dieser seltsamen Welt sind dunkelbraun, andere hingegen strahlend weiß. Die Zusammensetzung des dunklen Materials ist unbekannt, doch Infrarotspektren lassen vermuten, dass es möglicherweise eine dunkle Form von Kohlenstoff enthält. Iapetus hat auch einen ungewöhnlichen Äquatorwall, der ihn wie eine Walnuss aussehen lässt.

Um diesen scheinbar bemalten Mond besser zu verstehen, führte die NASA im Jahr 2007 die Roboter-Raumsonde Cassini, die damals Saturn umkreiste, bis auf weniger als 2000 Kilometer an ihn heran.

Iapetus ist hier dreidimensional abgebildet. Ein riesiger Einschlagkrater im Süden umfasst gewaltige 450 Kilometer und und überlagert offenbar einen älteren Krater von ähnlicher Größe. Das dunkle Material bedeckt zunehmend den östlichsten Teil von Iapetus und verdunkelt Krater und Hochländer gleichermaßen.

Bei näherer Betrachtung zeigt sich, dass die dunkle Beschichtung in der Regel zum Äquator des Mondes zeigt und weniger als einen Meter dick ist. Eine führende Hypothese besagt, dass der dunkle Auftrag großteils aus Schmutz besteht, der übrig bleibt, wenn das relativ warme, schmutzige Eis sublimiert. Eine erste Schicht aus dunklem Material könnte durch die Ablagerung von Trümmern anderer Monde stammen, die bei Meteoriteneinschlägen freigesetzt wurden.

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M27, der Hantelnebel

Der Hantelnebel oder M27 ist das 27. Objekt auf Messiers Liste an Nebeln, die keine Kometen sind.

Bildcredit und Bildrechte: Bray Falls und Keith Quattrocchi

Beschreibung: Was wird wohl aus unserer Sonne? Der erste Hinweis auf die Zukunft unserer Sonne wurde 1764 unabsichtlich entdeckt. Damals erstellte Charles Messier eine Liste diffuser Objekte, die keine Kometen sind.

Das 27. Objekt auf Messiers Liste ist heute als M27 oder Hantelnebel bekannt. Es ist ein planetarischer Nebel, am Himmel ist er einer der hellsten seiner Art. Ihr seht ihn mit einem Fernglas im Sternbild Füchslein (Vulpecula). Licht braucht ungefähr 1000 Jahre, um von M27 zu uns zu gelangen. Hier ist er in Farben abgebildet, die von Wasserstoff und Sauerstoff abgestrahlt werden.

Wir wissen heute, dass unsere Sonne in etwa 6 Milliarden Jahren ihre äußeren Gashüllen abstoßen und einen planetarischen Nebel wie M27 bilden wird, während ihr zurückbleibender Kern zu einem Weißer Zwergstern wird, der so heiß ist, dass er Röntgenlicht abstrahlt. Das Verständnis der Physik und Bedeutung von M27 reicht jedoch weit über die Wissenschaft des 18. Jahrhunderts hinaus. Auch heute noch ist vieles an planetarischen Nebeln rätselhaft, zum Beispiel wie ihre komplexen Formen entstehen.

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Such den Mond

Vollmond während einer Mondfinsternis 2012 in Colorado in den USA knapp vor Sonnenaufgang.

Bildcredit und Bildrechte: Name

Beschreibung: Wo ist der Mond? Irgendwo im Bild versteckt sich der Erdmond. Der ganze Mond ist zur Gänze in der vollen Phase direkt sichtbar. Doch sogar das scharfe Auge des Fotografen konnte ihn nicht entdecken, obwohl er genau wusste, wo er suchen musste. Nur die lange Belichtung seiner Kamera nahm ihn auf – gerade noch.

Vielleicht gratuliert ihr euch schon, dass ihr den Mond gefunden habt, aber warum ist es so schwierig, ihn zu sehen? Ein Grund ist, dass dieses Foto während einer totalen Mondfinsternis fotografiert wurde, als der Mond im Erdschatten viel dunkler war als ein normaler Vollmond.

Außerdem wurde das Bild kurz vor Sonnenaufgang fotografiert. Der Mond stand am Himmel exakt gegenüber der Sonne, somit befand sich die Sonne knapp unter dem Horizont, beleuchtete aber schon den Himmel. Und schließlich stand der Mond nur ungefähr zwei Grad über dem Horizont. Das große Luftvolumen zwischen Kamera und Horizont streute einen Großteil des Mondlichtes im Hintergrund.

Zwölf Minuten nach Aufnahme dieses Bildes im Jahr 2012 in Colorado in den USA lugte die Sonne über den Horizont, und der Mond ging unter.

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Merkur und das Da-Vinci-Licht

Mondsichel mit Erdschein, Merkur und Zeta Tauri im Sternbild Stier hinter den Sonnenteleskopen auf der Kanarischen Insel Teneriffa.

Bildcredit und Bildrechte: Gabriel Funes

Beschreibung: Am 8. Juli sahen Frühaufsteher Merkur tief am östlichen Horizont in der Nähe des alten Mondes. An diesem Tag wurden der helle Planet, das zarte Leuchten auf der Nachtseite und die sonnenbeleuchtete Sichel des Mondes auf dieser dämmrigen Himmelslandschaft im Teide-Nationalpark auf der Kanarischen Insel Teneriffa fotografiert.

Der flüchtige innere Planet ist am Himmel der Erde niemals weit von der Sonne entfernt, er hat auf diesem Bild in der Morgendämmerung fast seine größte Helligkeit erreicht. Merkur befindet sich knapp unter dem Stern Zeta Tauri nahe der Spitze am Horn im Sternbild Stier.

Das aschfarbene Leuchten des Mondes ist Erdschein, also Erdlicht, das von der Nachtseite des Mondes reflektiert wird. Vor mehr als 500 Jahren beschrieb Leonardo da Vinci den Erdschein als Sonnenlicht, das von den Ozeanen der Erde reflektiert wird und die dunkle Mondoberfläche beleuchtet. Im Vordergrund warten die Teide-Observatorien auf die Morgendämmerung. Diese Wächter der Sonne sind auch bekannt als die Sonnenteleskope THEMIS, VTT und GREGOR (große Kuppeln, von links nach rechts).

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M82: Sternentstehungsgalaxie mit Superwind

Die Zigarrengalaxie M82 ist 30.000 Lichtjahre groß, sie liegt 12 Millionen Lichtjahre entfernt an der nördlichen Grenze der Großen Bärin.

Bildcredit und Bildrechte: Team ARO, Alentejo Remote Observatory

Beschreibung: M82 ist eine Sternbildungsgalaxie mit Superwind. Der Ausbruch an Sternbildung in M82 löst nämlich durch anschließende Supernovaexplosionen und die mächtigen Winde massereicher Sterne einen gewaltigen Ausstrom aus.

Auf scharfen Teleskopaufnahmen sind die Hinweise auf den Superwind aus der Zentralregion der Galaxie deutlich erkennbar. Dieses Kompositbild betont die Emissionen der langen Ausströmungs-Filamente aus atomarem Wasserstoff in rötlichen Farben. Ein Teil des Gases im Superwind ist mit schweren Elementen angereichert, die in den massereichen Sternen gebildet wurden. Diese schweren Elemente entweichen schließlich mit dem Wind in den intergalaktischen Raum. Der rasante Ausbruch an Sternbildung in M82 wurde durch eine enge Begegnung mit der nahen großen Galaxie M81 ausgelöst und dauert ungefähr 100 Millionen Jahre an.

M82 ist wegen ihres länglichen Erscheinungsbildes auch als Zigarrengalaxie bekannt. Ihr Durchmesser beträgt 30.000 Lichtjahre, und sie liegt 12 Millionen Lichtjahre entfernt an der nördlichen Grenze der Großen Bärin.

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Perihel und Aphel

Vergleich zwischen dem scheinbaren Durchmesser der Sonne zum Perihel (Sonnennähe) und Aphel (Sonnenferne).

Bildcredit und Bildrechte: Richard Jaworski

Beschreibung: Am 5. Juli 2021 erreichte die Erde das Aphel 2021, das ist der sonnenfernste Punkt auf ihrer elliptischen Bahn. Natürlich beeinflusst die Entfernung der Erde von der Sonne nicht die Jahreszeiten. Diese sind abhängig von der Neigung der Rotationsachse der Erde, daher ist im Juli auf der Nordhalbkugel immer noch Sommer und auf der Südhalbkugel Winter.

Doch es bedeutet, dass am 5. Juli die Sonne – vom Planeten Erde aus betrachtet – ihre kleinste scheinbare Größe hatte. Dieses Komposit vergleicht zwei Bilder der Sonne, die mit demselben Teleskop und derselben Kamera fotografiert wurden. Die linke Hälfte entstand nahe dem Perihel 2021 (2. Januar), dem sonnennächsten Punkt auf der Erdbahn. Das rechte Bild wurde kurz vor dem Aphel 2021 fotografiert.

Der Unterschied des scheinbaren Durchmessers der Sonne zwischen Perihel und Aphel ist normalerweise schwierig zu erkennen, da er nur etwas mehr als 3 Prozent beträgt.

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Flug durch den Orionnebel in Infrarotlicht


Videocredit: NASA, Weltraumteleskop Spitzer, Universe of Learning; Visualisierung: F. Summers (STScI) et al.; Musik und Lizenz: Serenade für Streicher (A. Dvořák), Advent Chamber Orch.

Beschreibung: Was würdet ihr bei einem Flug in den Orionnebel sehen? Diese spannende dynamische Visualisierung des Orionnebels basiert auf echten astronomischen Daten und versierter Film-Rendering-Technik.

Das digital modellierte Video basiert auf Infrarotdaten des Weltraumteleskops Spitzer. Es zeigt eine berühmte Sternentstehungsstätte aus nächster Nähe, die normalerweise aus einer Entfernung von 1500 Lichtjahren zu sehen ist. Die Blickrichtung verläuft entlang eines ein Lichtjahr breiten Tals in der Wand der riesigen Molekülwolke in der Region. Orions Tal endet in einer Höhlung, die von den energiereichen Winden und der Strahlung der massereichen Zentralsterne im Trapez-Sternhaufen geformt wurden.

Der ganze Orionnebel ist etwa 40 Lichtjahre groß und liegt im selben Spiralarm unserer Galaxis wie die Sonne.

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Saturn und sechs Monde

Ringplanet Saturn mit sechs seiner größten Monde, darunter Titan und Iapetus.

Bildcredit und Bildrechte: Mohammad Ranjbaran; MR Dank: Amir Ehteshami

Beschreibung: Wie viele Monde hat Saturn? Bisher wurden 82 bestätigt, der kleinste davon misst nur den Bruchteil eines Kilometers. Dieses Kompositbild zeigt sechs seiner größten Monde. Das Bild besteht aus 13 kurz belichteten Aufnahmen des hellen Planeten und 13 lang belichteten Bildern der hellsten seiner blassen Monde. Sie alle wurden letzten Monat in einem Zeitraum von zwei Wochen aufgenommen.

Saturns größter Mond Titan ist größer als der Erdmond und sogar etwas größer als der Planet Merkur. Titan hat einen Durchmesser von 5150 Kilometern. Während er fotografiert wurde, wanderte er fast ganz um seinen heimatlichen Ringplaneten herum. 1655 wurde Titan als erster der natürlichen Begleiter Saturns von dem niederländischen Astronomen Christiaan Huygens entdeckt. Im Gegensatz dazu wurden 2019 mehrere kürzlich entdeckte Monde bekannt gegeben.

Die Spur ganz rechts gehört zu Iapetus, er ist der drittgrößte Saturnmond. Der Bahnradius des bemalten Iapetus ist so groß, dass hier nur ein Teil davon erfasst wurde.

Diesen Monat zieht Saturn vor Jupiter über den Nachthimmel. Bald nach Sonnenuntergang geht er im Südosten auf und bleibt bis zur Dämmerung sichtbar.

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IC 4592: Die Reflexion des blauen Pferdekopfnebels

Der blaue Pferdekopfnebel im Sternbild Skorpion besteht aus IC 4592 und IC 4601.

Bildcredit und Bildrechte: Adam Block, Steward-Observatorium, Universität von Arizona

Beschreibung: Seht ihr den Pferdekopf? Was ihr hier seht, ist nicht der berühmte Pferdekopfnebel im Orion, sondern ein blasserer Nebel, der nur auf lang belichteten Bildern eine vertraute Form annimmt.

Der Hauptteil des hier abgebildeten Molekülwolkenkomplexes ist ein Reflexionsnebel mit der Katalognummer IC 4592. Reflexionsnebel bestehen aus sehr feinem Staub, der normalerweise dunkel erscheint, sie können aber ziemlich blau wirken, wenn sie das sichtbare Licht energiereicher naher Sterne reflektieren.

In diesem Fall stammt ein Großteil des reflektierten Lichtes von einem Stern beim Auge des Pferdes. Dieser Stern gehört zu Nu Scorpii, einem der helleren Sternsysteme im Sternbild Skorpion (Scorpius). Ein zweiter Reflexionsnebel mit der Bezeichnung IC 4601 ist um zwei Sterne rechts neben der Bildmitte sichtbar.

Fast Hyperraum: APOD-Zufallsgenerator
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Das Marsgesicht

Die Raumsonde Viking Orbiter fotografierte einen Tafelberg, der auf dem Foto wie ein Gesicht aussieht.

Bildcredit: NASA, Viking 1 Orbiter

Beschreibung: Wäre es nicht lustig, wenn Wolken Schlösser wären? Und wenn die Wäsche auf dem Schlafzimmersessel eine Superheldin wäre? Und was wäre es für ein Spaß, wenn felsige Tafelberge auf dem Mars interplanetare Denkmäler des menschlichen Gesichts wären?

Wolken sind jedoch schwebende Tröpfchen aus Wasser und Eis. Wäsche besteht aus Baumwolle, Wolle oder Plastik, die zu Kleidung verwoben wird. Berühmte Tafelberge auf dem Mars, die unter Namen wie Marsgesicht benannt sind, erscheinen auf besseren Bildern ziemlich natürlich. Ist die Wirklichkeit also langweilig?

Nun: Niemand weiß, wieso aus manchen Wolken Regen fällt. Niemand weiß, ob auf dem Mars Leben entstanden ist. Niemand weiß, warum die Wäsche auf dem Schlafzimmersessel wie Wurzelbier riecht. Wissenschaftliche Forschung kann nicht nur Rätsel lösen, sondern auch neues Wissen liefern, größere Rätsel aufgeben und sogar noch tiefschürfendere Fragen stellen.

Während die Menschheit das Universum erforscht, fängt der Spaß – durch Entdeckungen – vielleicht gerade erst an.

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