Simulation: Entstehung der ersten Sterne


Videocredit: Harley Katz (U. Oxford) et al.

Beschreibung: Wie entstanden die ersten Sterne? Um das herauszufinden, wurde die Computersimulation SPHINX für Sternbildung im sehr frühen Universum erstellt. Einige der Ergebnisse sind in diesem Video dargestellt. Die Zeit seit dem Urknall wird links oben in Millionen Jahre angezeigt.

Sogar 100 Millionen Jahre nach dem Urknall war die Materie im Kosmos zu gleichmäßig verteilt, als dass Sterne hätten entstehen können. Außer der Hintergrundstrahlung ist das Universum dunkel.

Bald beginnen leichte Materieklumpen mit viel Wasserstoff zu ersten Sternen zu verschmelzen. In diesem Zeitraffervideo steht violett für Gas, weiß für Licht und Gold für Strahlung, die so energiereich ist, dass sie Wasserstoff ionisiert und in geladene Elektronen und Protonen zerlegt. Die goldfarbenen Regionen zeigen auch die massereichsten Sterne, die als mächtige Supernovae enden. Der eingeschobene Kreis betont eine Zentralregion, aus der eine Galaxie entsteht. Die Simulation läuft, bis das Universum etwa 550 Millionen Jahre alt ist.

Um die Genauigkeit der SPHINX-Simulationen und die zugrunde liegenden Annahmen zu beurteilen, werden die Ergebnisse nicht nur mit aktuellen detailreichen Beobachtungen verglichen, sondern auch mit künftigen direkteren Beobachtungen des frühen Universums verglichen, die mit dem noch in Bau befindlichen NASA-Weltraumteleskop James Webb geplant sind.

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STARFORGE: Eine Sternentstehungs-Simulation


Video- und Textcredit: Michael Y. Grudić (Nordwestliche U.) et al., STARFORGE-Arbeitsgruppe; Musik: Prélude n°4, opus 28 in E-Moll (Frédéric Chopin)

Beschreibung: Wie entstehen Sterne? Die meisten entstehen in riesigen Molekülwolken in der Zentralscheibe einer Galaxie. Der Prozess wird von Sternwinden, Strahlströmen, sehr energiereichem Sternenlicht und Supernovaexplosionen bereits existierender Sterne gestartet, beeinflusst und begrenzt.

Dieses Video zeigt die komplexen Wechselwirkungen anhand der berechneten STARFORGE-Simulation einer Gaswolke mit 20.000 Sonnenmassen. In der Zeitraffer-Visualisierung zeigen hellere Regionen dichteres Gas an, Farben codieren die Geschwindigkeit des Gases (violett ist langsam, orange ist schnell), und Punkte markieren die Positionen neu entstandener Sterne.

Zu Beginn des Videos beginnt eine etwa 50 Lichtjahre große Gaswolke, sich durch ihre eigene Gravitation zu verdichten. Innerhalb von 2 Millionen Jahren entstehen erste Sterne, während neu entstandene massereiche Sterne eindrucksvolle Strahlströme ausstoßen. Nach 4,3 Millionen Jahren friert die Simulation ein, und der Raum wird gedreht, um einen dreidimensionalen Blickwinkel zu erhalten.

Vieles rund um Sternbildung ist noch nicht bekannt, darunter der Effekt der Strahlströme bei der Begrenzung der Masse später entstehender Sterne.

Portal ins Universum: Random APOD Generator
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Ein Superzellengewitter über Texas


Videocredit und -rechte: Mike Olbinski; Musik: Impact Lento (Kevin MacLeod, Incompetech)

Beschreibung: Ist das eine Wolke oder ein außerirdisches Raumschiff? Es handelt sich um eine ungewöhnliche und manchmal gefährliche Variante einer Gewitterwolke, nämlich eine Superzelle. Superzellen können zerstörerische Tornados, Hagelfälle, Fallböen oder Starkregen hervorbringen. Sie können aber auch einfach nur beeindruckend aussehen.

Eine Superzelle enthält einen Mesozyklon – eine aufsteigende Luftsäule, die von Fallwinden umgeben ist. Solche Superzellen können an vielen Orten der Erde auftreten, besonders häufig aber in der Tornado Alley in den USA.

Diese vier Zeitrafferaufnahmen zeigen eine Superzelle, die 2013 rotierend über Booker in Texas wanderte. Das Video zeigt, wie in der Nähe des Sturmzentrums neue Wolken entstehen, Staub vom Boden aufgewirbelt wird und Blitze in den oberen Wolken zucken, während der bedrohlich geformte Komplex rotiert. Im letzten Abschnitt seht ihr, wie nach einigen Stunden heftiger Regen fiel und sich der Sturm legte.

Interessante bei APOD eingereichte Bilder: Sonnenfinsternis vom 10. Juni

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Der Mond während einer totalen Mondfinsternis


Beschreibung: Wie verändert sich das Aussehen des Mondes während einer totalen Mondfinsternis? Dieses Zeitraffervideo wurde digital so bearbeitet, dass der Mond während der 5 Stunden langen Finsternis am 31. Januar 2018 hell in der Mitte stand.

Zunächst ist der Vollmond zu sehen, weil es eine Mondfinsternis nur bei Vollmond geben kann. Im Hintergrund wandern Sterne vorbei, weil der Mond während der Finsternis weiterhin um die Erde wandert.

Als Nächstes seht ihr, wie der runde Erdschatten über den Mond zieht. Der helle blaue Farbton am Schattenrand hat damit zu tun, dass der Himmel der Erde blau ist. Der tiefrote Farbton in der Schattenmitte hat die gleiche Ursache wie die rot erscheinende Sonne nahe am Horizont.

Morgen bekommen alle von Südostasien über den Pazifik bis hin zum Südwesten Amerikas den Blut-„Supermond“ mit totaler Mondfinsternis* zu sehen. „Blut“ bezieht sich auf die (wahrscheinlich) rote Farbe des voll verfinsterten Mondes, der Begriff Supermond weist darauf hin, dass die Winkelgröße des Mondes ein bisschen größer ist, da er auf seinem leicht elliptischen Orbit der Erde relativ nahe kommt.
*in Europa unbeobachtbar

Details: Totale Mondfinsternis am 26. Mai 2021

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Animation: Schwarzes Loch vernichtet Stern


Video-Illustrationscredit: DESY, Science Communication Lab

Beschreibung: Was passiert, wenn ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe kommt? Das Schwarze Loch zerreißt ihn – aber wie? Nicht die hohe Gravitationskraft ist das Problem – es sind die Gravitationskraftdifferenzen, die über den Stern hinweg verteilt sind, die zur Zerstörung führen.

Dieses animierte Video veranschaulicht die Auflösung. Am Beginn seht ihr einen Stern, der sich einem Schwarzen Loch nähert. Die Bahngeschwindigkeit nimmt zu, bei der größten Annäherung wird die äußere Atmosphäre des Sterns weggerissen. Ein Großteil der Sternatmosphäre verflüchtigt sich in den Weltraum, aber ein Teil kreist weiterhin um das Schwarze Loch und bildet eine Akkretionsscheibe.

Die Animation zeigt dann die Akkretionsscheibe mit Blick zum Schwarzen Loch. Neben seltsamen visuellen Gravitationslinseneffekten seht ihr sogar die Rückseite der Scheibe. Zuletzt verläuft der Blick einen der Strahlen entlang, die in der Rotationsachse ausgestoßen werden. Theoretische Modelle lassen vermuten, dass diese Strahlen nicht nur energiereiches Gas ausstoßen, sondern auch energiereiche Neutrinos erzeugen – eines davon wurde vielleicht kürzlich auf der Erde beobachtet.

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Spuren und Schwaden vom Start der SpaceX Crew-2


Videocredit und -rechte: Eric Holland

Beschreibung: Was ist da am Himmel los? Der Himmel über Indian Harbor Beach in Florida (USA) erschien gestern früh vor der Dämmerung zuerst relativ ruhig. Dann leuchtete ein Raketenstart auf. Direkt im Norden startete die Mission SpaceX Crew-2 der NASA an Bord einer mächtigen Falcon 9-Rakete in den Weltraum.

Dieses Zeitraffervideo komprimiert 12 Minuten auf 8 Sekunden. Es zeigt die links beginnende helle Leuchtspur. Die Rakete steigt in die dünner werdende Atmosphäre auf, dabei breitet sich ihr Abgasstrahl immer weiter aus, während er vom Sonnenaufgang beleuchtet wird. Wenn die Crew-2-Kapsel am Horizont verschwindet, seht ihr die Landeschwade der zurückkehrenden ersten Stufe der Falcon 9, die zur SpaceX-Landeplattform im Atlantik absteigt.

Oben im Weltraum findet heute früh das Andockmanöver der Besatzungskapsel Endeavour mit vier Astronauten an die Internationale Raumstation (ISS) statt. Die Crew-2-Astronauten ergänzen die Expedition 65, und helfen unter anderem bei Medikamententests mithilfe von Bio-Chips, die in der Mikrogravitation der ISS sehr schnell ablaufen. Bio-Chips sind kleine mikrofluidische Chips, die menschliche Organe simulieren.

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Ingenuity: Erster Flug über den Mars


Videocredit: NASA, JPL-Caltech, ASU, MSSS

Beschreibung: Wie kann man den Mars am besten erforschen? Vielleicht gibt es keinen bestimmten besten Weg, doch eine neu erprobte Methode ist sehr vielversprechend: ein Flug. Der motorisierte Flug. Damit kann man weite Regionen absuchen und besonders interessante Gebiete für genauere Untersuchungen auskundschaften.

Gestern wurde zum ersten Mal auf dem Mars mit einem kleinen Hubschrauber namens Ingenuity ein motorbetriebener Flug getestet. Dieses Video zeigt Ingenuitys ersten Flug, gefilmt vom Rover Perseverance, der ruhig auf der Marsoberfläche hockt. Nach wenigen Sekunden drehen sich Ingenuitys lange Rotorblätter, und ein paar Sekunden später wird Geschichte geschrieben, als Ingenuity tatsächlich abhebt, einige Sekunden lang schwebt und sicher wieder landet.

Weitere Tests von Ingenuitys einzigartiger Fähigkeit sind für die nächsten Monate geplant. Flüge können der Menschheit helfen, nicht nur den Mars besser zu erforschen, sondern in den nächsten Jahrzehnten auch den Saturnmond Titan.

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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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