Schlagwort: Artwork

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Das beobachtbare Universum

Unser Universum mit Erde und Sonne, umgeben von unserem Sonnensystem, nahen Sternen, nahen Galaxien, fernen Galaxien, Fasern früher Materie und dem kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Bildcredit und Lizenz: Wikipedia, Pablo Carlos Budassi

Beschreibung: Wie weit sehen wir? Alles, was hier zu sehen ist, und alles, was ihr vielleicht jetzt gerade sehen könntet, wenn eure Augen jede Art von Strahlung wahrnehmen könnten, ist das beobachtbare Universum.

Das am weitesten entfernte Licht stammt vom kosmischen Mikrowellenhintergrund aus einer Zeit vor 13,8 Milliarden Jahren. Davor war das Universum undurchsichtig wie dicker Nebel. Einige Neutrinos und Gravitationswellen, die uns umgeben, kommen von noch weiter draußen, doch die Menschheit hat noch nicht die Technik, um sie zu erfassen.

Dieses Bild veranschaulicht das beobachtbare Universum in einem immer kompakteren Maßstab. In der Mitte befinden sich Erde und Sonne, umgeben von unserem Sonnensystem, nahen Sternen, nahen Galaxien, fernen Galaxien, Fasern von früher Materie und dem kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Kosmolog*innen nehmen in der Regel an, dass unser beobachtbares Universum nur der nahe gelegene Teil eines größeren Ganzen ist, das wir „das Universum“ nennen und in dem überall dieselbe Physik gilt. Es gibt jedoch auch einige populäre, aber spekulative Ansätze, die besagen, dass unser Universum Teil eines größeren Multiversums sind, in dem andere physikalische Konstanten und Gesetze gelten, höhere Dimensionen oder leicht abweichende Versionen unseres Standarduniversums existieren.

Quelle: Hoch aufgelöste Bildversion mit lesbarer Beschriftung | klickbare Beschriftung
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Illustration: Ein früher Quasar

Künstlerische Darstellung eines sehr Quasars im frühen Universum. In der Mitte ist ein heller Bereich, um den orangefarbenes und rotes Gas wirbelt. Nach links oben schießt ein heller Strahl.

Illustrationscredit und Lizenz: ESO, M. Kornmesser

Wie sahen die ersten Quasare aus? Von den Quasaren, die uns am nächsten sind, wissen wir heute, dass sie sehr massereiche Schwarze Löcher in den Zentren aktiver Galaxien waren. Gas und Staub, die auf einen Quasar fallen, leuchten hell und überstrahlen manchmal ihre ganze Heimatgalaxie.

Doch Quasare aus den ersten Milliarden Jahren des Universums sind noch rätselhafter. Jüngste Daten machen diese künstlerische Darstellung möglich. Sie zeigt, wie ein Quasar aus der Frühzeit des Universums vielleicht aussah: Im Zentrum ist ein massereiches Schwarzes Loch, das von Hüllen aus Gas und einer Akkretionsscheibe umgeben ist. Es stößt einen mächtigen Strahl aus.

Quasare gehören zu den fernsten Objekten, die wir sehen. Sie liefern der Menschheit einzigartige Information über das frühe Universum und den Bereich, der dazwischen liegt. Die ältesten Quasare, die wir derzeit kennen, haben eine Rotverschiebung von knapp 8 – das war nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall. Das Universum hatte nur ein paar Prozent seines heutigen Alters.

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Terminator-Mond

Die Vorderseite des Mondes, erstellt aus Terminator-Bildern des Lunar Reconnaissance Orbiters LRO.

Bildcredit: NASA, Lunar Reconnaissance Orbiter, SVS; Bearbeitung und Bildrechte: Jai und Neil Shet

Beschreibung: Was ist an diesem Mond anders? Es sind die Schattengrenzen. Auf diesem Bild seht ihr keinen Terminator – das ist die Linie, die das Licht des Tages von der Dunkelheit der Nacht trennt. Dieses Bild ist nämlich ein digitales Komposit aus 29 terminatornahen Mondstreifen.

Die Bereiche am Terminator haben die längsten und auffälligsten Schatten. Diese Schatten lassen durch ihren Kontrast und ihre Länge ein flaches Foto dreidimensional erscheinen.

Die Originalbilder und -daten wurden in der Nähe des Mondes vom Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA aufgenommen. Viele Mondkrater fallen durch Schatten auf, die sie nach rechts werfen. Das Bild zeigt anschaulich, dass die dunkleren Regionen, die als Maria bezeichnet werden, nicht nur dunkler sind als der Rest des Mondes, sondern auch flacher.

Wähle einen Mond: Finde die Mondphase an deinem Geburtstag
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Die Erde bei Nacht

Diese Karte der Erde bei Nacht zeigt Lichtverschmutzung und dunkle Bereiche.

Bildcredit: NASA, Suomi NPP VIIRS; Daten: Miguel Román (NASA GSFC); Bearbeitung: Joshua Stevens

So sieht die Erde bei Nacht aus. Findet ihr euer Lieblingsland oder eure Lieblingsstadt? Interessanterweise erkennt man sie an den Lichtern der Städte.

Lichter, die von Menschen geschaffen wurden, markieren besonders dicht besiedelte Gebiete der Erdoberfläche. Dazu gehören die Küsten von Europa, dem Ostens der Vereinigten Staaten und Japan. Viele Großstädte liegen an Flüssen oder Küsten. So konnten sie Güter einfach per Schiff tauschen. Besonders dunkle Gebiete sind die zentralen Bereiche von Südamerika, Afrika, Asien und Australien.

Dieses Bild nennt man Schwarze Murmel. Es ist ein Komposit aus Hunderten Bildern. Sie stammen aus Daten des Satelliten Suomi NPP in der Erdumlaufbahn. 2016 wurden sie neu bearbeitet.

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Eta Car: 3D-Modell des gefährlichsten bekannten Sterns


Videocredit: NASA, CXC, April Hobart; Text: Michael F. Corcoran (NASA, Catholic U., HEAPOW)

Beschreibung: Welcher ist der gefährlichste Stern in der Nähe der Erde? Viele meinen, es wäre Eta Carinae, ein Doppelsternsystem mit etwa 100 Sonnenmassen, das knapp 10.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Eta Carinae ist eine tickende Zeitbombe, er könnte in wenigen Millionen Jahren als Supernova explodieren und dabei die Erde in gefährliche Gammastrahlen tauchen.

Der Stern hatte in den 1840er-Jahren einen spektakulären Ausbruch, bei dem er zum hellsten Stern am Südhimmel wurde, danach verschwand er in wenigen Jahrzehnten in der Versenkung. Der Stern wurde nicht zerstört, doch er ist hinter einer dicken, expandierenden zweilappigen Struktur namens Homunkulus verborgen, die den Doppelstern umgibt. Untersuchungen der Auswürfe liefern forensische Hinweise zur Explosion.

Dank der Beobachtungen der NASA-Satelliten wurde die dreidimensionale Verteilung der Auswürfe visualisiert – von Infrarot über sichtbares und ultraviolettes Licht bis hin zur äußersten Hülle, die Millionen Grad heiß und nur im Röntgenlicht sichtbar ist.

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Wie man ein Licht am Himmel erkennt

Grafik zur Erkennung von Himmelslichtern.

Illustrationscredit und -rechte: HK (Die Liga der verlorenen Fälle)

Beschreibung: Was ist dieses Licht am Himmel? Das ist eine häufige Frage, auf die man mit ein paar schnellen Beobachtungen eine Antwort finden kann. Zum Beispiel: Bewegt es sich oder blinkt es? Wenn ja, und wenn ihr in der Nähe einer Stadt wohnt, lautet die Antwort meist: Ein Flugzeug, weil es viele Flugzeuge gibt, aber nur wenige Sterne und Satelliten hell genug sind, um sie über einer künstlichen Lichtglocke zu sehen.

Wenn nicht, und wenn ihr weit von einer Stadt entfernt wohnt, ist das helle Licht wahrscheinlich ein Planet wie die Venus oder der Mars – Erstere steht in der Morgen- oder Abenddämmerung nahe am Horizont. Manchmal ist es wegen der geringen scheinbaren Bewegung eines fernen Flugzeugs nahe am Horizont schwierig, es von einem hellen Planeten zu unterscheiden, aber nach wenigen Minuten kann man ein Flugzeug durch seine Bewegung erkennen.

Immer noch unsicher? Diese Grafik bietet eine witzige, aber meist richtige Einschätzung. Begeisterte Sternenfreundinnen und -freunde haben vielleicht nett formulierte Verbesserungsvorschläge, die willkommen sind.

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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

Auf dieser Simulation der Verteilung Dunkler Materie im Universum sind viele dunkle Fasern verteilt. Wir wissen nicht, woraus sie bestehen. Nur die orange gefärbten Knoten sind Materie, wie wir sie kennen.

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

Spukt es im Universum? Auf dieser Karte der Dunklen Materie scheint es so. 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 wir es beobachten.

Dieses Bild stammt aus der Weltraumschau „Dunkles Universum”. Es wurde vom Hayden-Planetarium im Amerikanischen Museum für Naturkunde produziert. Wir sehen in dieser Schau ein mögliches Beispiel dafür, wie allgegenwärtig Dunkle Materie im Universum ist. Das Bild stammt aus einer detailreichen Computersimulation. Im Universum sind komplexe Fasern aus Dunkler Materie wie Spinnweben verteilt. Sie sind schwarz dargestellt. Die relativ seltenen Klumpen aus vertrauter baryonischer Materie sind orange gefärbt. Diese Simulation stimmt statistisch sehr gut mit Beobachtungen aus der Astronomie überein.

Dunkle Materie ist an sich schon ziemlich seltsam. Sie hat eine unbekannte Form. Aber noch gruseliger ist vielleicht, dass sie nicht mehr als die eigenartigste Gravitationsquelle im Universum gilt. Diese Ehre gebührt nun der Dunklen Energie. Sie ist eine gleichförmige Quelle abstoßender Gravitation und bestimmt anscheinend die Ausdehnung des ganzen Universums.

Nicht nur Halloween: Heute ist Tag der Dunklen Materie

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