Schlagwort: Artwork

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Diese Weltraumbilder sind gefälscht, bis auf eines

Fingierte APOD-Bilder zur Kalibrierung von Algorithmen computergesteuerter Teleskope.

Bildcredit: M. J. Smith et al. (U. Hertfordshire)

Beschreibung: Warum sollte jemand ein Universum erfinden? Aus nur einem Grund – um unser wirkliches Universum besser zu verstehen.

Viele astronomische Projekte, welche die Eigenschaften unseres Universums erforschen, arbeiten mit einem Roboter-Teleskop, das nacheinander Bilder des Nachthimmels aufnimmt. Anschließend analysieren ausgeklügelte Computeralgorithmen diese digitalen Bilder, um Sterne und Galaxien zu finden und ihre Eigenschaften zu vermessen. Um diese Algorithmen zu kalibrieren, ist es nützlich, sie an Bildattrappen aus einem fiktiven Universum zu testen. So sieht man, ob die Algorithmen die gezielt angelegten Eigenschaften korrekt erkennen.

Dieses Mosaik fingierter Bilder zeigt Imitationen von Aufnahmen, die auf Astronomy Picture of the Day (APOD) der NASA veröffentlicht wurden. Nur eines der 225 Bilder ist echt – wer findet es? Die geschickten Täuscher stellen einzelne gefälschte APOD-Bilder auf ihrer Website ThisIsNotAnAPOD oder in ihrem Twitterfeed zur Verfügung. Nützlicher für die Kalibrierung und das Verständnis des fernen Universums sind jedoch Galaxienattrappen – eine Stichprobe davon seht ihr auf der Website ThisIsNotAGalaxy.

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Dunkle Materie in einem simulierten Universum

Simulation der Verteilung Dunkler Materie im Universum.

Illustrationscredit und -rechte: Tom Abel und Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Beschreibung: Spukt es in unserem Universum? Auf dieser Karte der Dunklen Materie sieht es so aus. Die Schwerkraft der unsichtbaren Dunklen Materie ist die wichtigste Erklärung dafür, warum Galaxien sich so schnell drehen, warum Galaxien so schnell um Galaxienhaufen kreisen, warum Gravitationslinsen Licht so stark ablenken und warum sichtbare Materie sowohl im lokalen Universum als auch im fernen kosmischen Mikrowellenhintergrund so verteilt ist, wie sie ist.

Dieses Bild aus der Weltraumschau „Dunkles Universum“ des Hayden-Planetariums im Amerikanischen Museum für Naturkunde zeigt ein mögliches Beispiel dafür, wie allgegenwärtig Dunkle Materie in unserem Universum ist. Es stammt aus einer detailreichen Computersimulation, schwarz dargestellte komplexe Fasern aus Dunkler Materie im Universum sind wie Spinnweben verteilt. Die relativ seltenen Klumpen vertrauter baryonischer Materie sind orange gefärbt. Diese Simulation stimmt statistisch sehr gut mit den astronomischen Beobachtungen überein.

Noch gruseliger ist vielleicht, dass Dunkle Materie – obwohl sie an sich schon ziemlich seltsam ist und eine unbekannte Form hat – nicht mehr als die eigenartigste Gravitationsquelle im Universum gilt. Diese Ehre gebührt nun der Dunklen Energie, einer gleichförmigeren Quelle abstoßender Gravitation, die anscheinend die Expansion des gesamten Universums bestimmt.

Nicht nur Halloween: Heute ist Tag der Dunklen Materie
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Die Moona Lisa

Versionen des Mondes zeigen Leonardo da Vincis Mona Lisa.

Bildcredit und Bildrechte: Gianni Sarcone und Marcella Giulia Pace

Beschreibung: Diese kreative visuelle Präsentation zeigt nur die natürlichen Farben des Mondes am Himmel des Planeten Erde. Die Mondscheiben wurden zu unterschiedlichen Zeiten fotografiert und sind als Bildpunkte zu einem gerahmten Bild angeordnet.

Die unterschiedlichen Farbtöne entstehen durch reflektiertes Sonnenlicht, das durch veränderliche atmosphärische Bedingungen und durch die Geometrie der Anordnung von Mond, Erde und Sonne beeinflusst wird. Die dunkelsten Mondscheiben leuchten in den Farben des Erdscheins. Eine Beschreibung des Erdscheins als Sonnenlicht, das von den Ozeanen der Erde reflektiert wird und die dunkle Mondoberfläche beleuchtet, verfasste Leonardo da Vinci vor mehr als 500 Jahren.

Wenn ihr auf Abstand vom Monitor geht oder die kleineren Versionen des Bildes betrachtet, erkennt ihr vielleicht auch da Vincis berühmtestes Kunstwerk.

Heute: Internationale Mondbeobachtungsnacht
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Das holografische Prinzip und eine Teekanne

Dreidimensionale Teekanne in einem zweidimensionalen Bild.

Bildcredit: Caltech

Beschreibung: Sicherlich seht ihr das zweidimensionale bunte Rechteck, aber seht ihr auch tiefer hinein? Wenn ihr die Farbflecke auf diesem Bild zählt, schätzt ihr vielleicht, dass dieses digitale 2D-Bild höchstens 60 (waagrecht) x 50 (senkrecht) x 256 (mögliche Farben) = 768.000 Bit an Information enthalten kann.

Das noch unbewiesene holografische Prinzip besagt jedoch, dass – anders als erwartet – ein 2D-Bild alle Information des 3D-Raums enthalten könnte, den es umschließen kann. Das Prinzip leitet sich von der Idee ab, dass die Planck-Länge – das ist jene Länge, bei der die Quantenmechanik beginnt, die klassische Gravitation zu dominieren – die eine Seite eines Bereichs ist, der nur etwa ein Bit an Information enthalten kann.

Die Grenze wurde erstmals 1933 von dem Physiker Gerard ‚t Hooft postuliert. Sie ergibt sich aus der Verallgemeinerung scheinbar weit entfernter Vermutungen, wonach die Information, die in einem Schwarzen Loch enthalten ist, nicht vom eingeschlossenen Volumen bestimmt wird, sondern vom Oberflächenbereich seines Ereignishorizonts. Der Begriff „holografisch“ stammt aus der Analogie zu einem Hologramm, bei dem dreidimensionale Bilder durch Projektion von Licht auf einem flachen Bildschirm erzeugt werden.

Aufgepasst! Manche Leute, die auf dieses Bild starren, denken eher nicht, dass es nur 768.000 Bit codiert – und auch nicht die möglichen 2563000 Bit-Permutationen – sondern sie meinen, es zeige eine dreidimensionale Teekanne.

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Sonnenfleckenhügel

Sonnenaufgang bei Sierra del Cid in Perter in Spanien.

Bildcredit und Bildrechte: Jordi Coy

Beschreibung: Rollt diese riesige orangefarbene Kugel den von Bäumen gesäumten Hügel hinunter? Nein, weil es in Wirklichkeit die Sonne ist. Der Zentralstern unseres Sonnensystems wurde zusammen mit einem prachtvoll detaillierten Vordergrund fotografiert, als er vor zwölf Tagen auf der Erde hinter einem Hügel aufging.

Auf der Sonnenscheibe waren fünf Sonnenflecken zu sehen – ziemlich viele, wenn man bedenkt, dass während des Minimums an Sonnenaktivität in den letzten Jahren an den meisten Tagen keine Flecken zu sehen waren. Wenn ihr den Hügel – Sierra del Cid in Perter (Spanien) – genau betrachtet, seht ihr nicht nur die Silhouetten von Kiefern, sondern auch die von Menschen – es sind zufällig drei Brüder des Fotografen. Die Bäume und die Brüder waren am Morgen dieses gut geplanten Einzelfotos ungefähr 3,5 Kilometer entfernt. Ein dunkler Filter dämpfte die gleißende Sonne und brachte die unteren Sonnenflecken gut zur Geltung.

Innerhalb weniger Minuten stieg die Sonne weit über den Hügel, und im Lauf einer Woche rotierten die Sonnenflecken mit der Sonne aus dem Blickfeld. Doch die abgebildete Szene ist nun zur Freude aller in der Zeit gefroren.

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Ballwurf im Sonnensystem


Videocredit und -rechte: James O’Donoghue (JAXA) und Rami Mandow (Space Australia); Text: James O’Donoghue

Beschreibung: Wo fällt ein Ball schneller: auf der Erde, auf Jupiter oder Uranus? Diese Animation zeigt einen Ball, der aus einer Höhe von einem Kilometer auf die Oberflächen berühmter Körper im Sonnensystem fällt, wobei kein Luftwiderstand angenommen wird.

Die Schwerkraft hängt von der Masse des anziehenden Objekts ab, größere Massen ziehen mit größerer Kraft nach unten. Doch die Schwerkraft hängt auch von der Entfernung zum Schwerpunkt ab, bei kürzerer Entfernung fällt der Ball schneller.

Wenn man Masse und Entfernung kombiniert, überrascht es vielleicht, dass Uranus den Ball ein bisschen langsamer anzieht als die Erde, obwohl er mehr als 14mal soviel Masse hat. Das liegt daran, dass Uranus eine viel geringere Dichte hat, daher sind die Wolkenoberflächen weiter von seinem Schwerpunkt entfernt.

Obwohl der fallende Ball immer schneller wird, würdet ihr diese Beschleunigung nicht spüren, wenn ihr auf dem Ball wärt, weil ihr euch im freien Fall befindet. Das Video zeigt, dass von den drei erwähnten Planeten ein Ball auf Jupiter sogar noch schneller fällt als auf der Erde oder Uranus.

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Explosionen des Weißen Zwergsterns RS Oph

Im Doppelsternsystem RS Ophiuchi strömt Materie von einem Roten Riesen zu einem Weißen Zwerg und löst immer wieder Nova-Explosionen aus.

Illustrationscredit und -rechte: David A. Hardy und PPARC

Beschreibung: Im Doppelsternsystem RS Ophiuchi kommt es immer wieder zu spektakulären Explosionen. Etwa alle 20 Jahre hat der Rote Riese genug Wasserstoff auf seinen Begleiter, einen Weißen Zwerg, geladen, dass auf dessen Oberfläche eine gleißende thermonukleare Explosion ausgelöst wird. Die so entstehenden Nova-Explosionen führen dazu, dass das etwa 5000 Lichtjahre entfernte RS Oph-System um ein Vielfaches heller und mit bloßem Auge sichtbar wird.

Der Rote Riese ist rechts oben abgebildet, der Weiße Zwerg befindet sich links in der Mitte der hellen Akkretionsscheibe. Während die Sterne umeinander kreisen, wandert ein Gasstrom vom Riesenstern zum Weißen Zwerg. Astronominnen vermuten, dass sich irgendwann in den nächsten 100.000 Jahren genug Materie auf dem Weißen Zwerg angesammelt hat, dass er die Chandrasekhar-Grenze überschreitet, was eine viel mächtigere und endgültige Explosion auslöst, die als Supernova bekannt ist. Anfang des Monats wurde bei RS Oph eine neuerliche helle Nova–Explosion beobachtet.

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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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