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Zehn Hoch

Videocredit und -rechte: Charles und Ray Eames (Eames Office)

Wie unterscheidet sich das Universum im kleinen, mittleren und großen Maßstab? Der Film „Zehn Hoch“ aus den 1960er-Jahren war der berühmteste Wissenschafts-Kurzfilm seiner Zeit. Er zeigt atemberaubende Vergleiche. Inzwischen wurde er offiziell auf YouTube veröffentlicht. Er ist oben verlinkt. Klickt auf den Pfeil, dann beginnt der neun Minuten lange Kurzfilm.

Ausgehend von einer Picknickdecke in der Nähe von Chicago zoomt Film auswärts. Er zieht am Virgo-Galaxienhaufen vorbei. Alle zehn Sekunden erscheint ein Quadrat, dessen Seiten zehnmal länger sind als die vorigen. Dann läuft das Video in die andere Richtung. Es zoomt alle zwei Sekunden um den Faktor zehn zurück und endet bei einem einzelnen Proton.

Der Ablauf von „Zehn Hoch“ basiert auf dem Buch „Cosmic View“ von Kees Boeke aus dem Jahr 1957. Ebenfalls Ende der 1960er-Jahre entstand der ähnliche, aber großteils animierte Film „Cosmic Zoom„.

Die veränderliche Perspektive ist spannend und informativ. Abschnitte des Films wurden mit moderner Computertechnik neu erstellt. Dazu gehören die ersten Minuten des Films „Contact“ oder das kurze Digitalvideo „The Known Universe„. Es wurde 2010 für das Amerikanische Naturkundemuseum erstellt. Die Produzenten des Films waren Ray und ihr Ehemann Charles Eames. Sie waren ziemlich visionär und erfanden auch einen berühmten Sessel.

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Polarlicht-Murmeln

Mehr als 600 Aufnahmen des ganzen Himmels wurden auf diesem Raster angeordnet. Von links oben nach rechts unten zeigen sie, wie sich Polarlichter am Himmel im Lauf von 2 Stunden entwickeln. Die Bilder erinnern an bunte Murmeln.

Bildcredit und Bildrechte: Babak Tafreshi (TWAN)

Das Raster aus Kugeln mit eingebetteten Wirbeln und Schlieren erinnert an eine hübsche Murmelsammlung. Es zeigt die dramatische Entwicklung eines Polarlicht-Teilsturms auf der Erde. Die Serie entstand im März 2012 in Lappland nahe beim Polarkreis im Norden von Schweden.

Die Bilder wurden in einem Zeitraum von 2 Stunden fotografiert. Es sind mehr als 600 Fischaugen-Bilder, die von Horizont zu Horizont reichen. Die Serie beginnt links oben in der Abenddämmerung und endet rechts unten. Während der Aufnahmen gibt es am Himmel zwei Aktivitätsspitzen mit hellen Polarlichtern.

Die NASA-Raumsondenflotte THEMIS erforscht den Raum zwischen Erde und Mond. Dabei entdeckte sie, dass solche Polarlicht-Explosionen durch plötzliche Energieentladungen in der Magnetosphäre der Erde ausgelöst werden.

Auch wenn ihr nicht mit Murmeln spielt, zeigt dieser Link die Bildfolge als Zeitraffervideo (Vimeo).

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Kataklysmische Dämmerung

Hinter einem Gewässer, auf das man aus einer Höhle hinausblickt, strahlt am Horizont ein energiereiches Gebilde, das den Himmel rot färbt. Ein Strahl reicht nach oben zu einer Akkretionsscheibe. Links und rechts von dem Strahl sind die Sicheln von Himmelskörpern zu sehen.

Illustrationscredit und Bildrechte: Mark A. Garlick (Space-art.co.uk)

Bringt diese Dämmerung eine neue Nova? Das überlegen vielleicht Menschen in der Zukunft, wenn sie auf einem Planeten in einem kataklysmisch veränderlichen Doppelsternsystem leben.

Bei kataklysmischen Veränderlichen fließt Gas von einem großen Stern in eine Akkretionsscheibe, die um einen massereichen, kompakten weißen Zwergstern kreist. Wenn ein Klumpen Gas in der Akkretionsscheibe über eine gewisse Temperatur erhitzt wird, können explosive kataklysmische Ereignisse wie eine Zwergnova stattfinden. Dabei fällt der Klumpen schneller auf den Weißen Zwerg und landet mit einem hellen Blitz.

Eine Zwergnova zerstört keinen der beide Sterne. Zwergnovae können in unregelmäßigen Zeitabständen stattfinden. Das können wenige Tagen bis zu zehn Jahre sein. So eine Nova setzt weniger Energie frei als eine Supernova.

Doch wenn wiederholte Novae nicht heftig genug sind, um mehr Gas auszustoßen, als von außen einfällt, sammelt sich Materie auf dem Weißen Zwergstern an. Schließlich überschreitet der Weiße Zwerg die Chandrasekhargrenze. Dann bietet eine Höhle wie jene im Vordergrund wohl wenig Schutz, denn der ganze Weiße Zwerg explodiert als gewaltige Supernova.

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Das rätselhafte Methan auf dem Mars

Die Grafik zeigt mögliche Methanquellen unter der Marsoberfläche.

Illustrationscredit: Methan-Seminar, Frascati Italy, Villanueva et al. 2009, ESA Medialab, NASA

Wie entsteht Methan auf dem Mars? Der Roboter-Rover Curiosity rollt derzeit über den Mars. Seine aktuellen Messungen zeigen einen überraschenden 10-fachen Methan-Anstieg in der Atmosphäre bei Messungen im Abstand von wenigen Monaten.

Auf der Erde ist Leben die Hauptquelle für Methan. Daher gibt es wilde Spekulationen, dass vielleicht eine Art mikrobielles Leben Methan unter der Marsoberfläche erzeugt. Doch es gibt auch andere mögliche Quellen. Derzeit ist die beste Erklärung, dass Methan plötzlich freigesetzt wurde, als bestimmte Chemikalien unter der Marsoberfläche mit Wasser gemischt wurden.

Diese Illustration zeigt mögliche Quellen für Methan auf dem Mars. Sein Ursprung wird sehr aktive beforscht. Missionen wie Curiosity und Indiens Mars-Orbiter-Mission suchen nach Hinweisen. Sie messen Änderungen der Methanmenge und mögliche Nebenprodukte von Prozessen, bei denen Methan entsteht.

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Die Potsdamer Schwerekartoffel

Das Bild zeigt eine deformierte Kugel mit den Kontinenten, vorne liegt Afrika. Die Meere sind farbcodiert von rot über orange und gelb bis blau.

Bildcredit: CHAMP, GRACE, GFZ, NASA, DLR

Warum ist das Erdschwerefeld an manchem Orten auf der Erde stärker als an anderen? Manchmal ist der Grund dafür nicht bekannt. Um die Erdoberfläche besser zu verstehen, machten die Satelliten GRACE und CHAMP genaue Messungen. Daraus wurde eine genaue Karte vom Schwerefeld der Erde erstellt.

Nun befindet sich ein Zentrum der Untersuchung dieser Daten in der deutschen Stadt Potsdam. Außerdem sieht die Erde im Ergebnis wie eine Kartoffel aus. Daher wurde das Geoid Potsdamer Schwerekartoffel genannt.

Hohe Gebiete sind auf der Karte rot gefärbt. Sie zeigen Orte, an denen die Gravitation etwas stärker ist als sonst. In blauen Regionen ist die Gravitation etwas geringer als anderswo. Viele Beulen und Täler auf der Potsdamer Gravitationskartoffel gehen mit Strukturen auf der Oberfläche einher. Dazu gehören der Nord- und Mittelatlantische Rücken oder der Himalaja.

An anderen Orten erkennt man keinen Zusammenhang. Diese Strukturen könnten Stellen mit ungewöhnlich hoher oder geringer Dichte unter der Oberfläche sein.

Solche Karten helfen, die Veränderung der Erdoberfläche zu kalibrieren. Man kann so Änderungen der Meeresströmungen und das Schmelzen der Gletscher kartieren. Diese Karte wurde 2005 erstellt. Es gibt auch eine aktuellere, genauere Gravitationskarte der Erde aus dem Jahr 2011.

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Die doppelte Staubscheibe von HD 95086

Eine Staubscheibe ist innen ein riesiges dunkelgrünes Loch. In der Mitte ist ein heller Stern von Staub umgeben, außen herum kreisen Planeten mit gewaltigen Ringsystemen.

Illustrationscredit: Weltraumteleskop Spitzer, JPL, NASA

Wie sehen andere Sternsysteme aus? Um das herauszufinden, führen Forschende detaillierte Beobachtungen naher Sterne im Infrarotlicht durch. So sieht man, welche Sterne Staubscheiben haben, die Planeten bilden könnten.

Beobachtungen mit dem NASA-Weltraumteleskop Spitzer und dem Weltraumteleskop Herschel der ESA zeigten, dass das Planetensystem HD 95086 zwei Staubscheiben besitzt. Eine heiße Staubscheibe verläuft nahe am Heimatstern. Weiter draußen gibt es eine kühlere.

Diese Illustration zeigt, wie das System aussehen könnte. Hypothetische Planeten mit großen Ringen kreisen zwischen den Scheiben. Die Planeten haben vielleicht die große Lücke zwischen den Scheiben erzeugt, indem sie mit ihrer Gravitation Staub absorbierten und ablenkten.

HD 95086 ist ein blauer Stern mit etwa 60 Prozent mehr Masse, als unsere Sonne besitzt. Er ist zirka 300 Lichtjahre von der Erde entfernt. Man sieht ihn mit einem Fernglas im Sternbild Schiffskiel. Die Untersuchung des Systems um HD 95086 hilft vielleicht, die Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems und der Erde besser zu verstehen.

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Philae versucht eine Landung auf dem Kometenkern

Die Infografik zeigt die Landesonde Philae auf der Oberfläche des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko. Die Textfelder erklären die Instrumente an Bord des Landers Philae.

Bildcredit: ESA

Heute unternimmt die Menschheit den ersten Versuch, eine Sonde auf einem Kometenkern zu landen. Im Laufe des Tages trennt sich die Landesonde Philae von der Raumsonde Rosetta und treibt hinunter zur Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko.

Die Struktur der Kometenoberfläche ist unbekannt. Die Oberflächengravitation ist sicherlich gering. Daher versucht Philae dann, sich zu verankern. So einen Versuch gab es noch nie zuvor.

Das Bild zeigt eine künstlerische Darstellung von Philae. Er ist so groß wie ein Geschirrspüler. So könnte er auf der Oberfläche des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko aussehen. Die Textfelder erklären die wissenschaftlichen Instrumente an Bord.

Viele Leute auf einem blauen Planeten irgendwo im Sonnensystem warten ungeduldig auf Nachrichten und Neues. Ob Philae tatsächlich landet, ob er auf einer glatten Stelle aufsetzt, ob die Harpunen Halt finden und wie tief die Roboter-Landesonde in die Oberfläche sinkt: Das alles wird wohl heute Laufe des Tages bekannt.

Rosetta und Philae: Blog der ESA

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Zu nahe am Schwarzen Loch

Die Illustration zeigt in der Mitte einen schwarzen Kreis, der von wenigen hellen und mehr schwachen Sternen umgeben ist.

Bildcredit und Bildrechte: Alain Riazuelo

Was sieht man in der Nähe eines Schwarzen Loches? Dieses Bild wurde mit Computern erstellt. Es zeigt, wie seltsam alles aussieht. Das Schwarze Loch hat eine so starke Gravitation, dass Licht stark zu ihm gekrümmt wird. Das führt zu einigen sehr merkwürdigen optischen Verzerrungen.

Jeder Stern im normalen Bild hat hier mindestens zwei helle Abbildungen – je eine auf jeder Seite des Schwarzen Lochs. Nahe beim Schwarzen Loch seht ihr den ganzen Himmel. Das Licht wird aus allen Richtungen herumgekrümmt und kommt so zurück.

Die Originalkarte vom Hintergrund stammt von der 2MASS-Himmelsdurchmusterung in Infrarot. Darüber wurden die Sterne des Henry-Draper-Katalogs gelegt. Schwarze Löcher sind wohl der dichtestmögliche Zustand von Materie. Es gibt indirekte Hinweise auf ihr Vorkommen in Doppelsternsystemen und in den Zentren von Kugelsternhaufen, Galaxien und Quasaren.

Galerie: Partielle Sonnenfinsternis am Donnerstag

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