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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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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Papermoon-Sonnenfinsternis

Dieses fantastische Bild vom Sonnenuntergang in Xilin Gol in der Inneren Mongolei in China zeigt Sonne und Mond bei der partiellen Sonnenfinsternis.

Bildcredit und Bildrechte: Wang Letian (Augen bei Nacht)

Beschreibung: Es erinnert an einen Papiermond, der an einer gemalten Sonne vorbei segelt. Doch es sind keine Kartonwolken. Und es ist kein Fantasiebild. Dieses Bild eines orangefarbenen Himmels ist echt – es ist ein digitales Komposit aus zwei Aufnahmen der Sonnenfinsternis, die Anfang des Monats stattfand. Die erste Aufnahme wurde mit einem gewöhnlichen Teleskop gemacht, das die überbelichtete Sonne und den unterbelichteten Mond erfasste. Das zweite Bild wurde mit einem Sonnenteleskop fotografiert, um Details der Chromosphäre der Sonne im Hintergrund zu zeigen.

Die leinwandähnliche Struktur der Sonne entstand durch die Abbildung in einem besonderen Rotton, der von Wasserstoff abgestrahlt wird. Am Sonnenrand seht ihr mehrere Protuberanzen. Das Bild wurde kurz vor Sonnenuntergang in Xilin Gol in der Inneren Mongolei in China fotografiert. Die Idee, dass der Mond aus dichtem Gestein, die Sonne aus heißem Gas und Wolken aus schwebenden Wasser- und Eiströpfchen bestehen, ist ebenfalls keine Fantasie.

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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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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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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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Ingenuity: Mini-Helikopter auf dem Mars

Der Helikopter Ginny ist so klein wie ein Toaster. Sie besitzt vier lange Beine und zwei noch längere Rotoren (1,2 Meter).

Illustrationscredit: NASA, JPL-Caltech, Mars 2020 – Perseverance

Beschreibung: Was wäre, wenn ihr auf dem Mars herumfliegen könntet? Die NASA hat letzten Monat wohl genau diese Fähigkeit erworben, und zwar mit der Landung des Rovers Perseverance und dessen kleinem, flugfähigem Begleiter mit der Bezeichnung Ingenuity und dem Spitznamen Ginny.

Der Helikopter Ginny ist so klein wie ein Toaster. Sie besitzt vier lange Beine und zwei noch längere Rotoren (1,2 Meter), und sie ist die erste ihrer Art – noch nie gab es irgendetwas Vergleichbares. Nach dem Abladen – voraussichtlich im April – geht der fahrzeuggroße Perseverance („Percy“) auf Abstand, um Ginny Platz zu machen, damit sie ihren neuartigen ersten Flug wagen kann.

Diese künstlerische Darstellung zeigt Ginnys lange Rotoren, die ihr den nötigen Hub verschaffen, um in der dünnen Marsatmosphäre fliegen und das Gebiet um Perseverance zu erkunden. Ingenuity fliegt zwar selbst nicht sehr weit, doch sie ist der Prototyp für alle künftigen flugfähigen Roboter im Sonnensystem, die vielleicht über große Strecken fliegen werden – nicht nur auf dem Mars, sondern auch auf Titan.

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Mammatuswolken über Mount Rushmore

Diesen Berg nennen die einheimischen Lakota

Bildcredit und Bildrechte: Laure Mattuzzi

Beschreibung: Was befindet sich unter diesen seltsamen Wolken? Präsidenten. Wenn ihr genau hinseht, erkennt ihr vielleicht die Köpfe von vier früheren US-Präsidenten, die in den berühmten Mount Rushmore in South Dakota (USA) gemeißelt wurden.

Viel deutlicher zeigt das Bild die ungewöhnlichen Mammatuswolken, die kurze Zeit darüber zogen. Beides wurde Anfang September von einem überraschten Touristen mit einer schnellen Kamera fotografiert. Gewöhnliche Wolken mit flachen Unterseiten entstehen, wenn feuchte, ruhige Luftschichten aufsteigen. Anders die kühlen, buckeligen Mammatuswolken – sie entstehen, wenn eishaltige, turbulente Lufttaschen absinken und sich erwärmen. Solche turbulente Luft geht häufig mit einem Gewitter einher. Jede Mammatustasche ist etwa einen Kilometer groß.

Den größeren Berg nennen die einheimischen LakotaSechs Großväter“ nach den Gottheiten für die Richtungen Nord, Süd, Ost, West, oben und unten.

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Das Auge des Mondes

Der Mond in der Öffnung dieses Felsbögens im Arches-Nationalpark in der Nähe von Moab in Utah (USA) sieht wie ein Auge am Himmel aus.

Bildcredit und Bildrechte: Zachery Cooley

Beschreibung: Wer beobachtet hier wen? Dieses Bild des Mondes hinter dem Tor einer Felswand wirkt wie ein riesiges Auge, das uns ansieht. Das Foto von Ende Oktober ist zwar nur eine einzige Aufnahme, doch das visuelle Duplikat erforderte eine Menge Planung.

Das fotografische Ziel wurde erstens durch präzise zeitliche Planung erreicht, damit der fast volle Mond im in diesem augenförmigen Bogen erscheinen würde, zweitens durch exakte räumliche Planung, damit der Winkeldurchmesser des Mondes bildhaft in den Gesteinsbogen passte, und drittens durch Glück, damit der Himmel klar war und die ganze Anordnung funktionierte. Die scheinbar zufällige Überlagerung wurde mithilfe dreier Smartphone-Apps technisch umgesetzt.

Der Sandsteinbogen, der durch Erosion geformt wurde, ist Millionen Jahre alt und nur einer von Tausenden natürlichen Felsbögen im Arches-Nationalpark in der Nähe von Moab in Utah (USA). Im Gegensatz dazu findet ihr den Mond die Hälfte der Zeit eigentlich überall auf der Erde am Himmel.

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Der große Truthahnnebel

Dieser große, frei erfundene Truthahnnebel sieht dem Orionnebel überraschend ähnlich.

Illustrationscredit und Bildrechte: Eric Coles

Beschreibung: Der große Truthahnnebel, der dieses kreative Bild ausfüllt, sieht dem großen Orionnebel überraschend ähnlich. Wäre es der Orionnebel, dann wäre er natürlich unser nächstliegendes großes Sternentstehungsgebiet am Rand einer großen Molekülwolke, die etwa 1500 Lichtjahre entfernt ist.

Der Orionnebel ist auch als M42 bekannt, ihr seht ihn mit bloßem Auge als mittleren „Stern“ im Schwert des Jägers Orion. Dieses Sternbild geht derzeit am Abendhimmel des Planeten Erde auf. Die Sternwinde der Haufen neu entstandener Sterne, die überall im Orionnebel verteilt sind, formen seine Ränder und Höhlungen, die uns von Teleskopbildern her vertraut sind.

Dieser große, frei erfundene Truthahnnebel ist ähnlich groß wie der Orionnebel mit einem Durchmesser von ungefähr 13 Lichtjahren. Bleibt vorsichtig und gesund!

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Fünfzig Gravitationswellen-Ereignisse bildlich dargestellt

Diese Illustration veranschaulicht die Massen der ersten 50 Ereignisse.

Bildcredit: LIGOVirgo-Arbeitsgruppe, Frank Elavsky, Aaron Geller, Northwestern U.

Beschreibung: Mehr als 50 Gravitationswellenereignisse wurden mittlerweile entdeckt. Diese Ereignisse markieren die fernen, gewaltigen Kollisionen von entweder zwei schwarzen Löchern oder einem schwarzen Loch mit einem Neutronenstern oder von zwei Neutronensternen. Die meisten dieser 50 Ereignisse wurden 2019 mit den LIGO-Gravitationswellendetektoren in den USA und dem VIRGO-Detektor in Europa entdeckt.

Diese Illustration veranschaulicht die Massen der ersten 50 Ereignisse. Blaue Punkte zeigen schwarze Löcher mit höherer Masse, während orangefarbene Punkte Neutronensterne mit geringerer Masse kennzeichnen. Astrophysikerinnen und Astrophysiker sind derzeit jedoch nicht sicher, was die Natur von Ereignissen betrifft, die weiß markiert sind, und deren Massen anscheinend in der Mitte liegen – zwischen zwei und fünf Sonnenmassen.

Am Nachthimmel in sichtbarem Licht überwiegen nahe helle Sterne, die seit Anbeginn der Menschheit bekannt sind. Im Gegensatz dazu überwiegen am Gravitationswellenhimmel ferne, dunkle schwarze Löcher, die seit weniger als fünf Jahre bekannt sind.

Dieser Unterschied ist aufschlussreich: Wenn man den Gravitationswellenhimmel versteht, verändert schon das allein das Wissen der Menschheit – nicht nur über Sterngeburt und -tod im ganzen Universum, sondern sogar über die Eigenschaften des Universums selbst.

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