Die doppelt verzerrte Welt der binären Schwarzen Löcher


Credit für die Wissenschaftliche Visualisierung: NASA, Goddard Space Flight Center, Jeremy Schnittman und Brian P. Powell – Text: Francis Reddy

Beschreibung: In dieser faszinierenden Computervisualisierung bahnen sich Lichtstrahlen von Akkretionsscheiben um ein Paar einander umkreisender supermassereicher Schwarzer Löcher ihren Weg durch die gekrümmte Raumzeit, die durch extreme Gravitation entsteht.

Die simulierten Akkretionsscheiben wurden mit zwei Falschfarbschemata versehen: Rot für die Scheibe um ein Schwarzes Loch mit 200 Millionen Sonnenmassen, und blau für die Scheibe um ein Schwarzes Loch mit 100 Millionen Sonnenmassen. Das macht es einfacher, die Lichtquellen zu verfolgen, doch die Wahl spiegelt auch die Wirklichkeit wieder: Heißeres Gas gibt Licht ab, das näher am blauen Ende des Spektrums liegt, und Materie, die um kleinere Schwarze Löcher kreist, erfährt stärkere Gravitationseffekte, die höhere Temperaturen erzeugen. Bei den vorhandenen Massen würden die beiden Akkretionsscheiben jedoch den Großteil ihres Lichtes in Ultraviolett abstrahlen.

Im Video sind verzerrte Sekundärbilder des blauen Schwarzen Lochs zu sehen, welche die Sicht des roten Schwarzen Lochs auf seinen Partner zeigen. Sie befinden sich im verworrenen Geflecht der roten Scheibe, die durch die Gravitation des blauen Schwarzen Lochs im Vordergrund verzerrt wird.

Weil wir die rote Sicht auf das Blau und gleichzeitig blau direkt sehen, erlauben uns die Bilder eine gleichzeitige Sicht auf beide Seiten von Blau. Rotes und blaues Licht, das von beiden Schwarzen Löchern stammt, ist im innersten Lichtring zu sehen, dem sogenannten Photonenring in der Nähe ihrer Ereignishorizonte.

Astronom*innen erwarten, dass sie in nicht allzu ferner Zukunft Gravitationswellen nachweisen können, das sind Wellen in der Raumzeit, die entstehen, wenn zwei supermassereiche Schwarze Löcher in einem System wie diesem hier einander auf spiralförmigen Bahnen nähern und verschmelzen.

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Wenn Schwarze Löcher kollidieren


Videocredit und -rechte: Simulating Extreme Spacetimes Collaboration

Beschreibung: Was passiert, wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren? Dieses extreme Szenario passiert in den Zentren vieler verschmelzender Galaxien und in Mehrfachsternsystemen. Dieses Video zeigt eine Computeranimation der Endphase so einer Verschmelzung und veranschaulicht die Gravitationslinseneffekte, die am Sternenfeld im Hintergrund auftreten würden.

Die schwarzen Regionen markieren die Ereignishorizonte des dynamischen Duos, während ein darum herum verlaufender Ring aus sich verschiebenden Hintergrundsternen die Position ihres gemeinsamen Einsteinrings anzeigt. Von allen Hintergrundsternen sind Bilder nicht nur außerhalb dieses Einsteinrings sichtbar, sondern jeweils auch ein oder mehrere Begleitbilder im Inneren.

Am Ende verschmelzen die beiden Schwarzen Löcher. Heute wissen wir, dass das Endstadium so einer Verschmelzung heftige Gravitationsstrahlung erzeugt, die eine neue Sichtweise auf unser Universum bietet.

Diese Woche ist Schwarze-Löcher-Woche der NASA

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Raketenstart, gesehen von der Raumstation


Videocredit: ISAA, NASA, Besatzung Expedition 57 (ISS);
Bearbeitung: Riccardo Rossi (ISAA, AstronautiCAST); Musik: Spannender abenteuerlicher cineastischer Hintergrund von Maryna

Beschreibung: Habt ihr schon einmal einen Raketenstart gesehen – aus dem Weltraum? Wenn ihr dieses Zeitraffervideo genau betrachtet, seht ihr – von der Internationalen Raumstation (ISS) aus –, wie eine Rakete in den Erdorbit startet.

Die russische Sojus-FG startete im November 2018 vom Kosmodrom Baikonur in Kasachstan, ihre Nutzlast war eine Progress MS-10 (auch 71P), die notwendige Versorgungsgüter zur ISS zu transportierte. Besondere Anblicke im 90-Sekunden-Video (aus etwa 15 Minuten komprimiert) sind Stadtlichter, Wolken links unten auf der Erde, diagonal über die Mitte verlaufen blaue und goldene Bänder von atmosphärischem Nachthimmellicht, und rechts oben gehen ferne Sterne hinter der Erde unter.

Ihr seht, wie eine Unterstufe zur Erde zurückfällt, während das robotische Versorgungsschiff seine Triebwerke zündet und mit der Annäherung an die ISS beginnt. Dieses Weltraumlabor feierte 2018 seinen 20. Jahrestag. Astronauten an Bord der ISS im Erdorbit führen neben eher praktischen Arbeiten auch zahlreiche wissenschaftliche Experimente durch, die das Wissen der Menschheit erweitern und künftige kommerzielle Industrie im niedrigen Erdorbit ermöglichen.

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Feuerkugel-Meteore mit Licht und Ton


Bildcredit und Bildrechte: Thomas Ashcraft (Radio-Feuerkugel-Observatorium)

Beschreibung: Habt ihr schon einmal einen Meteor gehört? Normalerweise sind Meteore zu weit entfernt, als dass man sie hören könnte. Doch ein Meteor erzeugt kurzzeitig eine Ionisationsspur, die ein fernes Radiosignal reflektieren kann.

Wenn die Geometrie stimmt, kann es sein, dass ihr einen Augenblick lang in eurem Radio eine ferne Radiostation hört, sogar über das Rauschen hinweg.

In diesem Video wurden mit einem empfindlichen Radioempfänger die Geräusche ferner Radiosender aufgenommen, die von großen Meteorspuren reflektiert wurden. Gleichzeitig wurden ihre hellen Spuren mit einer Ganzhimmels-Videokamera gefilmt.

Im Video seht ihr zuerst die hellen Spuren, die von vier Feuerkugeln am Himmel in der Nähe von Lamy in New Mexico (USA) gezogen wurden. Nach jedem statischen Einzelbild folgt ein Echtzeit-Video jedes Meteors, der über den Himmel zieht, zusammen mit dem Geräusch, das von seiner Radioreflexion aufzeichnet wurde.

Wenn man eine Meteorspur zur Erde projiziert, kann das zu seinem Einschlagsort führen (falls es einen gibt). Wenn man hingegen der Spur rückwärts zum Himmel folgt, kann sie zu seinem Ursprungskometen oder -asteroiden führen.

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Video: Perseverance landet auf dem Mars


Videocredit: NASA/JPL-Caltech, Mars-2020-Missionsteam

Beschreibung: Wie sieht es aus, wenn man auf dem Mars landet? Um die Instrumente bei Eintritt, Abstieg und Landung des Rovers Perseverance letzte Woche auf dem Mars besser zu überwachen, wurden videofähige Kameras eingesetzt, die inzwischen ihre Bilder übertragen haben.

Das 3,5-minütige Kompositvideo beginnt mit dem Öffnen eines riesigen Fallschirms, der die rasende Raumsonde beim Eintritt in die Marsatmosphäre dramatisch bremst. Als Nächstes seht ihr, wie der Hitzeschild abgelöst wird und hinunter fällt. Während Perseverance absteigt, seht ihr den riesigen Mars, dessen Oberfläche immer detaillierter wird.

Nach knapp 2 Minuten Videolaufzeit wird der Fallschirm ausgeklinkt, und Perseverance beginnt zu landen, dabei wirbeln die Raketen viel Staub auf. Bald übernimmt der Himmelskran und senkt Perseverance sanft ab, bevor er zügig davon düst.

Der Roboter-Rover Perseverance beginnt nun, den urzeitlichen Krater Jezero zu erforschen, unter anderem sucht er nach Anzeichen für Leben, das es vielleicht einst auf dem Nachbarplaneten der Erde gab.

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Durchhalten! In sieben Minuten zum Mars


Videocredit: NASA, JPL

Beschreibung: Wie schwierig ist eine sichere Landung auf dem Mars? So schwierig, dass es viel mehr Fehlschläge gab als Erfolge. Der nächste Versuch findet am Donnerstag statt. Das Hauptproblem ist, dass die Marsatmosphäre zu dicht ist, um sie zu ignorieren – sonst schmilzt die Raumsonde. Andererseits ist die Atmosphäre zu dünn, um sich auf einen Fallschirm zu verlassen – oder die Raumsonde macht eine Bruchlandung.

Daher baut die Landesonde Perseverance, wie dieses Video zeigt, einen Großteil ihrer hohen Geschwindigkeit ab, indem sie einen riesigen Fallschirm entfaltet, dann zu Raketen wechselt, und am Ende – vorausgesetzt, dass alles klappt – wird der fahrzeuggroße Rover Perseverance von einem schwebenden „Himmelskran“ langsam an Seilen zur Oberfläche abgesenkt. Es mag verrückt klingen, doch der Rover Curiosity wurde 2012 mit einem ähnlichen Manöver auf dem Mars stationiert.

Vom Eintritt in die Atmosphäre bis zum Aufsetzen auf der Oberfläche dauert es ungefähr sieben Minuten. Alles wird von einem Bordcomputer koordiniert, weil der Mars für schnelle, interaktive Kommunikation zu weit entfernt ist. Während dieser Zeit können die Menschen auf der Erde einfach nur warten, um schließlich zu hören, ob die Landung erfolgreich war.

Letzte Woche trat die Raumsonde Hope der Vereinigten Arabischen Emirate erfolgreich in einen Orbit um den Mars ein, und am Tag darauf die chinesische Mission Tianwen-1, die voraussichtlich in den nächsten Monaten eine Landung ihres eigenen Rovers durchführt.

Aktuell: Perseverance-Berichterstattung der NASA
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Landung auf dem Mars: Sieben Minuten des Schreckens


Videorechte: NASA, JPL

Beschreibung: Ab Donnerstag gibt es auf dem Mars vielleicht einen tollen neuen Forschungsroboter – oder einen neuen Schrotthaufen. Alles hängt davon ab, ob in den Minuten nach der Ankunft der Mission Mars 2020 an ihrem neuen Heimatplaneten und beim Versuch, den Rover Perseverance zu stationieren, alles richtig läuft.

Bei der vielleicht ausgeklügeltsten Landung, die je auf dem Roten Planeten versucht wurde, werden nacheinander präzise Abläufe durchgeführt. Zum Einsatz kommen dabei ein Hitzeschild, ein Fallschirm, mehrere Raketenmanöver und der automatisierte Einsatz eines ungewöhnlichen Geräts, das als „Himmelskran“ bezeichnet wird.

Die „Sieben Minuten des Schreckens“ am Donnerstag erinnern an die Landung des Rovers Curiosity 2012 auf dem Mars, die im Video gezeigt wird. Wenn erfolgreich, landet der fahrzeuggroße Rover Perseverance auf der Marsoberfläche und erforscht bald den Krater Jezero, um die Bewohnbarkeit dieser scheinbar kargen Welt für Leben besser zu bestimmen – in der Vergangenheit, in der Gegenwart und in der Zukunft.

Wahrscheinlich berichten mehrere Medien darüber, doch ihr könnt die Landevorgänge auch über diesen Live-Kanal der NASA im Netz verfolgen.

Aktuell: Perseverance-Berichterstattung der NASA
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Blitze des Krebs-Pulsars


Videocredit und -rechte: Martin Fiedler

Beschreibung: Irgendwie überlebte er eine Explosion, die unsere Sonne sicher zerstört hätte. Nun rotiert er 30 Mal pro Sekunde und ist berühmt für seine schnellen Blitze. Es ist der Krebsnebel-Pulsar, der rotierende, übrig gebliebene Neutronenstern der Supernova, die den Krebsnebel erzeugt hat.

Wenn ihr genau hinseht, erkennt ihr in diesem Zeitlupenvideo die Blitze des Pulsars knapp über der Bildmitte. Das Video entstand durch Kombination von Bildern mit Blitzen des Pulsars, die mit Bildern von anderen vergleichbaren Zeiträumen gemischt wurden.

Möglicherweise wurden die Blitze des Krebs-Pulsars erstmals 1957 von einer unbekannten Frau bei einer öffentlichen Beobachtungsnacht der Universität Chicago beobachtet, doch keiner glaubte ihr. Die vorherige Supernovaexplosion wurde im Jahr 1054 n. Chr. von vielen beobachtet.

Der expandierende Krebsnebel bleibt eine malerische, expandierende Gaswolke, die im gesamten elektromagnetischen Spektrum leuchtet. Heute geht man davon aus, dass der Pulsar die Supernovaexplosion überlebte, weil er aus extrem dichter, quantenmechanisch entarteter Materie besteht.

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Auf dem Mond entdeckt: Kandidat für ältesten bekannten Erdenstein


Videocredit: NASA, Astromaterials 3D, Erika Blumenfeld et al.

Beschreibung: Wurde das älteste bekannte Gestein der Erde auf dem Mond entdeckt? Durchaus möglich. Die Geschickte beginnt mit der Mondmission Apollo 14. Die Mondprobe 14321 ist ein großer Stein, den der Astronaut Alan Shepard im Cone-Krater fand. Als man ihn auf der Erde untersuchte, fand man heraus, dass ein Fragment viel besser mit Erdgestein übereinstimmte als mit anderen Mondsteinen.

Noch überraschender ist, dass das Alter des Gesteinsstücks kürzlich auf 4 Milliarden Jahre datiert wurde, womit es – innerhalb der Messgenauigkeit – älter ist als alles Gestein, das je auf der Erde gefunden wurde. Eine führende Hypothese besagt, dass ein urzeitlicher Kometen- oder Asteroideneinschlag Steine von der Erde ins Sonnensystem schleuderte, von denen einige auf den Mond stürzten. Dort vermischten sie sich mit aufgeheiztem Mondboden und Gestein, kühlten ab und zerbrachen wieder.

Das Video zeigt einen Röntgenscan des Inneren von 14321, man erkennt mehrere Abschnitte mit stark unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. Das Mondgestein wird weiterhin untersucht, um die Geschichte des Mondes, der Erde und des frühen Sonnensystems besser zu verstehen.

Am Freitag ist der 50. Jahrestag der Landung von Apollo 14 auf dem Mond.

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Die Mondphasen im Jahr 2021


Bildcredit: Daten: Lunar Reconnaissance Orbiter; Animation: Wissenschaftliches Visualisierungsstudio der NASA; Musik: Viertes Brandenburgisches Konzert, BWV 1049 (Johann Sebastian Bach), von Kevin MacLeod via Incompetech

Beschreibung: Welche Phase hat der Mond dieses Jahr an eurem Geburtstag? Das ist schwierig zu sagen, denn das Aussehen des Mondes ändert sich jede Nacht.

Während der Mond um die Erde kreist, wird zuerst immer mehr von seiner sonnenbeleuchteten Hälfte sichtbar und dann wiederum immer weniger. Dieses Video animiert Bilder, die vom Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA im Mondorbit aufgenommen wurden, um alle 12 Lunationen zu zeigen, die dieses Jahr – 2021 – auftreten.

Eine Lunation beschreibt einen vollen Mondzyklus mit all seinen Phasen. So eine volle Lunation dauert ungefähr 29,5 Tage, also etwas weniger als einen Monat („Mond„). Im Laufe jeder Lunation wird Sonnenlicht vom Mond aus verschiedenen Winkeln reflektiert und beleuchtet daher die verschiedenen Strukturen unterschiedlich. Dabei zeigt der Mond der Erde natürlich immer dieselbe Seite.

Weniger auffällig ist, dass sich die scheinbare Größe des Mondes Nacht für Nacht leicht ändert, sowie ein leichtes Wackeln, das als Libration bezeichnet wird, während sich der Mond seine elliptische Bahn entlang bewegt.

APOD-Webseminar am 12. Januar: Kostenlos registrieren; veranstaltet von der Vereinigung der Amateurastronom*innen von New York

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Koboldblitz mit 100.000 Einzelbildern pro Sekunde


Videocredit und -rechte: Matthew G McHarg, Jacob L Harley, Thomas Ashcraft, Hans Nielsen

Beschreibung: Was verursacht Koboldblitze? Rätselhafte Lichtausbrüche am Himmel, die kurzzeitig ähnlich wie riesige Quallen aussehen, wurden mehr als 30 Jahre lang erfasst, doch abgesehen von einem allgemeinen Zusammenhang mit positiven Wolken-Boden-Blitzen bleibt ihre Ursache unbekannt. Bei manchen Gewittern treten sie auf, bei den meisten aber nicht.

Seit Kurzem zeigen jedoch Hochgeschwindigkeitsvideos besser, wie Koboldblitze verlaufen. Dieses Video, das Mitte 2019 gefilmt wurde, ist mit ungefähr 100.000 Einzelbildern pro Sekunde schnell genug, um zeitlich aufzulösen, wie mehrere Kobold-„Bomben“ fallen und sich in die vielarmigen Blitzbüschel auflösen, die auf Einzelbildern zu sehen sind.

Leider lösen die visuelle Hinweise, die wir von Videos wie diesen erhalten, den rätselhaften Ursprung der Kobolde nicht vollständig auf. Hochgeschwindigkeitsvidos lassen jedoch manche Forscherinnen* vermuten, dass Kobolde häufiger auftreten, wenn in der oberen Atmosphäre Plasmaunregelmäßigkeiten vorhanden sind.

Astrophysik: Mehr als 2300 Codes in der Astrophysics Source Code Library
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