Kategorie: Best of

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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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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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GW170817: Spektakuläre Verschmelzung in mehreren Wellenlängen entdeckt


Erklärungsvideo-Credit: Bildgebungslabor der NASA

Beschreibung: Erstmals wurden kurz hintereinander Gravitations- und elektromagnetische Strahlung bei einem explosiven Verschmelzungsereignis detektiert. Die Daten des Ausbruchs passen zu einer spektakulären Neutronendoppelstern-Todesspirale. Der explosionsartige Vorgang wurde am 17. August in der nahen elliptischen Galaxie NGC 4993 beobachtet, die nur 130 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Zuerst wurden Gravitationswellen beobachtet, erstmals von den bodengebundenen Observatorien LIGO und Virgo gemeinsam, Sekunden später detektierte das Fermi-Observatorium im Orbit Gammastrahlen, und Stunden später beobachteten Hubble und andere Observatorien Licht im gesamten elektromagnetischen Spektrum. Hier zeigt ein animiertes Erklärvideo den wahrscheinlichen Vorgang des Ereignisses. Das Video zeigt heiße Neutronensterne, die sich einander auf spiralförmigen Bahnen nähern und Gravitationswellen aussenden. Beim Verschmelzen bricht ein mächtiger Strahl hervor, der den kurzen Gammablitz ausstößt, gefolgt von Auswurfwolken und im späteren Verlauf eine optische Supernova-Art, die als Kilonova bezeichnet wird. Dieses ersten übereinstimmenden Entdeckungen bestätigen, dass LIGO-Ereignisse mit kurzen Gammablitzen in Verbindung gebracht werden können. Solche mächtigen Neutronensternverschmelzungen haben vermutlich das Universum mit vielen schweren Kernen übersät, unter anderem das für Leben notwendige Jod sowie das Uran und Plutonium für Kernspaltung. Vielleicht besitzen Sie bereits ein Souvenir solchen Explosionen – man hält sie auch für die ursprünglichen Erzeuger von Gold.

Zeitschriftenartikel: Listen von LIGO und LCO
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Ein Tag im Leben einer (großteils) menschlichen Sonnenuhr


Videocredit und Bildrechte: Astronomie-AG, Progymnasium Rosenfeld, Till Credner, AlltheSky.com

Beschreibung: Wollten Sie schon einmal ein Gnomon sein? Ein Gnomon ist der große Teil einer Sonnenuhr, der den Schatten wirft. Der Schatten des Schattenzeigers wandert, während die Sonne über den Himmel zieht, die Position des Schattens zeigt die Zeit auf dem Ziffernblatt. Am 19. Juli bildete die Astronomiegruppe des Progymnasiums Rosenfeld eine menschliche Sonnenuhr, jeder Teilnehmer spielte geduldig zehn Minuten lang die Rolle des Schattenzeigers. Für dieses Zeitraffervideo der Entdeckungs-„Zeitreise“ wurde von 8 bis 16 Uhr MESZ alle 20 Sekunden ein Bild fotografiert. Die berechneten Stundenmarkierungen, welche die Ortszeit genau dieses Tages zeigen sollten, wurden auf den Boden gezeichnet. Die Turmuhr hinten bietet einen Zeitvergleich. Erkennen Sie die Ortszeit des Sonnenhöchststandes? (Tipp: Beim Sonnenhöchststand steht die Sonne im Meridian.) Die beharrliche Gruppe plant für nächsten Winter eine Wiederholung des Auftritts einer menschlichen Sonnenuhr, um die Tageslänge und die Höhe der Sonne zu vergleichen.

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Impression: Die Oberfläche von TRAPPIST-1f

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Illustrationscredit: NASA, JPL-Caltech, Spitzer-Team, T. Pyle (IPAC)

Beschreibung: Wenn Sie auf der Oberfläche des neu entdeckten erdgroßen Exoplaneten TRAPPIST-1f stehen könnten, was würden Sie sehen? Das weiß derzeit kein Erdling so genau, doch diese Illustration zeigt eine begründete Vermutung, die auf Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Spitzer der NASA im Sonnenorbit basiert. 2017 wurden vier erdgroße Planeten von Spitzer entdeckt, darunter TRAPPIST-1f, zuvor wurden 2015 bereits drei von der Erde aus entdeckt.

Auf der Planetenoberfläche sehen Sie nahe der milden Schattengrenze zwischen Tag und Nacht Wasser, Eis und Gestein auf dem Boden, während oben wasserbasierende Wolken schweben könnten. Hinter den Wolken würde der kleine Zentralstern TRAPPIST-1 röter als unsere Sonne erscheinen, und sein Winkeldurchmesser wäre wegen der engen Bahn größer.

Mit sieben bekannten erdgroßen Planeten – viele davon ziehen nahe aneinander vorbei – ist das TRAPPIST-1-System nicht nur ein Kandidat für Leben, sondern auch für miteinander kommunizierendes Leben – obwohl eine vorläufige Suche keine offensichtlichen Übertragungen fand.

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Leuchtende Salar de Uyuni

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Bildcredit und Bildrechte: Stephanie Ziyi Ye

Beschreibung: Diese kontrastreiche, besinnliche Nachthimmelslandschaft ist eine zeitgenössische Komposition. Sie wurde von M. C. Eschers Steindruck „Phosphoreszierendes Meer“ inspiriert. Die hellen, vertrauten Sterne des Jägers Orion und Aldebaran, das Auge des Stiers, hängen am klaren, dunklen Himmel über dem fernen Horizont. Darunter zeichnen blass leuchtende Kanten Muster einer außerirdischen Landschaft in den mineralisch verkrusteten Schlamm der Salzebene Uyuni im Südwesten Boliviens. Die Salar de Uyuni, Überrest eines urzeitlichen Sees, ist die größte Salzebene der Erde und liegt auf der bolivianischen Altiplano in einer Höhe von etwa 3600 Metern. Eschers Lithografie von 1933 zeigt auch vertraute Sterne der Nacht auf dem Planeten Erde, sie bilden den Pflug oder Großen Wagen über Wellen, die sich an einer nördlichen Küste brechen.

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Mann, Hund, Sonne

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Bildcredit und Bildrechte: Jens Hackmann

Beschreibung: Das sollte ein Foto mit Bäumen vor der untergehenden Sonne werden, aber manchmal kann das Unerwartete fotogen sein. Während einiger Planungsfotos ging unerwartet ein Mann mit seinem Hund vorbei.

Das Ergebnisbild war so eindrucksvoll, dass es – nach Beschnitt – das Hauptfoto wurde. Die Sonne sieht so groß aus, weil das Bild mit Teleobjektiv aus einer Entfernung von einem Kilometer fotografiert wurde. Durch die Streuung des blauen Lichts in der Erdatmosphäre wirkt der untere Teil der Sonne etwas rötlicher als der obere. Wenn Sie die Sonne genau betrachten, sehen Sie außerdem über dem Kopf des Mannes eine große Gruppe Sonnenflecken. Das Bild wurde letzte Woche in Bad Mergentheim (Deutschland) fotografiert.

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Geostationäre Fernstraße durch Orion


Bildcredit und Bildrechte: James A. DeYoung

Beschreibung: Wenn man einen Satelliten auf einer kreisförmigen Bahn etwa 42.000 Kilometer vom Erdmittelpunkt entfernt platziert, umkreist er in 24 Stunden einmal die Erde. Weil das der Erdrotation entspricht, wird diese Bahn als geosynchroner Orbit bezeichnet. Wenn diese Bahn außerdem in der Ebene des Äquators liegt, hängt der Satellit am Himmel im geostationären Orbit immer über einem bestimmten Ort auf der Erde.

Der Visionär Arthur C. Clarke vermutete bereits in den 1940er Jahren, dass geosynchrone Umlaufbahnen einst von Kommunikations- und Wettersatelliten genützt würden. Dieses Szenario kennen Astrofotografen gut. Detailbilder des Nachthimmels, bei denen Teleskope den Sternen folgen, können auch geostationäre Satelliten aufgabeln, die im Sonnenlicht schimmern, das hoch über der Erdoberfläche noch leuchtet. Weil sich die Satelliten zusammen mit der Erdrotation vor dem Hintergrund der Sterne bewegen, hinterlassen sie Spuren, die scheinbar einer Fernstraße in der Himmelslandschaft folgen.

Das Phänomen wurde letzten Monat auf diesem Video festgehalten. Man sieht, wie mehrere Satelliten im geosynchronen Orbit den berühmten Orionnebel kreuzen.

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