Schlagwort: Dunkle Materie

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Pandoras Galaxienhaufen

Dieses Bild zeigt fast nur Galaxien. Ein Stern mit sechs Zacken rechts neben der Mitte ist eine Ausnahme, er liegt in der Milchstraße. Die Galaxien liegen entweder im Pandora-Galaxienhaufen Abell 2744 oder weit dahinter. Beschreibung im Text.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, Ivo Labbe (Swinburne), Rachel Bezanson (Universität von Pittsburgh), Bearbeitung: Alyssa Pagan (STScI)

Dieses detailreiche Mosaikbild zeigt den Galaxienhaufen Abell 2744. Die Aufnahmen stammen von der NIRCam, die am James-Webb-Weltraumteleskop montiert ist. Abell 2744 ist auch als Pandoras Galaxienhaufen bekannt. Er entsteht offenbar bei der schwerfälligen Verschmelzung von drei massereichen Galaxienhaufen. Abell 2744 ist etwa 3,5 Milliarden Lichtjahre entfernt im Sternbild Bildhauer (Sculptor) zu finden.

Dunkle Materie dominiert den Megahaufen. Sie krümmt und verzerrt die Raumzeit. Dabei werden Objekte, die noch weiter entfernt sind, durch Gravitationslinsen betont. Viele der Lichtquellen, die durch die Gravitationslinsen verstärkten werden, sind sehr ferne Galaxien im frühen Universum. Sie sind röter als die Galaxien in Pandoras Galaxienhaufen. Ihre Abbilder sind zu Bögen verzerrt.

Die markanten Lichtkreuze stammen von Sternen im Vordergrund in der Milchstraße. In der geschätzten Entfernung des Pandora-Galaxienhaufens ist dieser Ausschnitt etwa 6 Millionen Lichtjahre breit. Doch nur keine Panik! Man kann die faszinierende Region in einem 2-minütigen Video erforschen.

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Vera Rubins Galaxie

Die Galaxie im Bild ist gewaltig groß. Sie ist 8 Mal so breit wie die Milchstraße und enthält 10 Mal so viele Sterne. Ihre Rotation ist nur mit Dunkler Materie erklärbar.

Bildcredit: NASA, ESA, B. Holwerda (Universität von Louisville)

Die hell funkelnden Sterne liegen im Vordergrund innerhalb unserer eigenen Galaxis, der Milchstraße. Die Aufnahme stammt vom Weltraumteleskop Hubble. Wir blicken hier zum Sternbild Perseus. Weit dahinter befindet sich UGC 2885, eine riesige Spiralgalaxie, die etwa 232 Millionen Lichtjahre entfernt ist.

UGC 2885 hat einen Durchmesser von 800.000 Lichtjahren. Sie enthält sie etwa 1 Billion Sterne. Das sind etwa 10 Mal so viele Sterne wie in der Milchstraße, die einen Durchmesser von ca. 100.000 Lichtjahren hat.

Diese und andere Galaxien wurden genau untersucht. Man wollte verstehen, wie Galaxien so groß werden können. Weiters war sie Teil der bahnbrechenden Studie „An interesting Voyage“ (deutsch: „Eine interessante Reise“). In dieser Studie erforschte die US-amerikanische Astronomin Vera Rubin die Rotation von Spiralgalaxien. Ihre Arbeit war die erste, welche die starke Präsenz dunkler Materie im Universum überzeugend belegen konnte.

Zu Ehren von Vera Rubin wurde eine neue US-Münze geprägt. Am 23. Juni zeigt das Vera C. Rubin-Observatorium Bilder von seinem ersten Blick in den Kosmos.

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Die flockige Spiralgalaxie NGC 4414

Die Galaxie im Bild ist sehr detailreich abgebildet. Sie wirkt diffus und flockig. Ihre Scheibe ist von vielen Staubwolken und blauen Sternhaufen überzogen.

Bildcredit: ESA/Hubble und NASA, O. Graur, S. W. Jha, A. Filippenko

Wie viel Masse verbergen flockige Spiralen? Dieses Bild der flockigen Spiralgalaxie NGC 4414 wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen. Es soll helfen, diese Frage zu beantworten.

Flockige Spiralengalaxien ohne klar definierte Spiralarme sind eine recht häufige Form von Galaxien. NGC 4414 ist eine der nächstgelegenen. Sterne und Gas nahe beim sichtbaren Rand von Spiralgalaxien umkreisen das Zentrum so schnell, dass die Schwerkraft einer großen Menge unsichtbarer Dunkler Materie vorhanden sein muss, um sie zusammenzuhalten.

Das Verständnis der Verteilung von Materie und Dunkler Materie in NGC 4414 hilft der Menschheit, den Rest der Galaxie zu kalibrieren und daraus auf flockige Spiralen im Allgemeinen zu schließen. Darüber hinaus hilft die Kalibrierung der Entfernung zu NGC 4414 der Menschheit bei der Kalibrierung der kosmologischen Entfernungsskala im gesamten sichtbaren Universum.

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NGC 300: Eine Galaxie voller Sterne

Vor der bildfüllend dargestellten Galaxie NGC 300 glitzern Sterne in unserer Milchstraße.

Bildcredit und Bildrechte: Daniel Stern

Diese Galaxie ist ungewöhnlich, weil anscheinend so viele Sterne zu sehen sind.

Die Sterne sind in dieser detailreichen Aufnahme der Spiralgalaxie NGC 300 deshalb so deutlich zu sehen, weil viele dieser Sterne hellblau sind und sich zu auflösbaren, hellen Sternhaufen gruppieren. Außerdem ist NGC 300 so deutlich zu sehen, weil sie eine der erdnächsten Spiralgalaxien ist, denn das Licht braucht nur etwa 6 Millionen Jahre, um hierher zu gelangen.

Natürlich bestehen Galaxien aus viel mehr schwachen als hellen Sternen, und ein noch größerer Teil der Masse einer Galaxie ist auf unsichtbare Dunkle Materie zurückzuführen. NGC 300 bedeckt fast die gleiche Himmelsfläche wie der Vollmond. Sie ist mit einem kleinen Teleskop im südlichen Sternbild Bildhauer zu sehen.

Dieses Bild wurde letzten Monat in Rio Hurtado, Chile, aufgenommen. Es ist ein Komposit aus über 20 Stunden Belichtung.

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Dunkle Materie in einem simulierten Universum

Wie ein dunkles Spinnennetz wirken die dargestellten Fäden aus Dunkler Materie im Bild. An den Knotenpunkten leuchten helle Flecken. Das Bild ist eine Illustration.

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

Spukt es im Universum? In der Karte der Dunklen Materie sieht es zumindest so aus. Die Gravitation der Dunklen Materie ist die Haupterklärung für die schnelle Rotation der Galaxien, für das schnelle Kreisen von Galaxien um Galaxienhaufen, für Gravitationslinsen, die das Licht stark ablenken, und dafür, dass die sichtbare Materie so verteilt ist, wie sie ist. Das gilt sowohl im lokalen Universum als auch für den kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Das hier gezeigte Bild stammt aus der Show „Dark Universe“ vom Hayden Planetarium (New York) im Amerikanischen Museum für Naturgeschichte. Dieses Highlight zeigt ein Beispiel, wie allgegenwärtig die Dunkle Materie unser Universum heimsuchen könnte. Das Standbild ist Teil einer detailreichen Computersimulation.

Komplexe Filamente von Dunkler Materie werden hier schwarz dargestellt. Sie sind wie ein Spinnennetz im Universum verteilt. Die relativ seltenen Klumpen von uns bekannter baryonischer Materie dagegen sind orange dargestellt. Diese Simulationen passen statistisch gut zu astronomischen Beobachtungen.

Was möglicherweise etwas erschreckender ist, ist die Tatsache, dass die Dunkle Materie – so seltsam sie auch sein mag in ihrer unbekannten Form – inzwischen nicht mehr als die seltsamste Gravitation im Universum gilt. Dieser Schrecken fällt mittlerweile der Dunklen Energie zu. Dabei handelt es sich um eine gleichmäßige Quelle abstoßender Gravitation, von der man annimmt, dass sie die Expansion des gesamten Universums dominiert.

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Pandoras Galaxienhaufen

Das Bild ist voller Galaxien, es zeigt den Galaxienhaufen im Sternbild Bildhauer. Mitten im Bild ist ein Stern, der die Beugungesspitzen zeigt, die für das Weltraumteleskop Webb typisch sind.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, Ivo Labbe (Swinburne), Rachel Bezanson (Universität Pittsburgh); Bearbeitung: Alyssa Pagan (STScI)

Dieses tiefbelichtete Mosaikbild zeigt einen atemberaubenden Blick auf den Galaxienhaufen Abell 2744, aufgenommen von der NIRCam-Kamera des James Webb Space Telescope. Abell 2744 wird auch Pandoras Galaxienhaufen genannt und scheint das Ergebnis der Verschmelzung von drei verschiedenen massereichen Galaxienhaufen zu sein. Er ist etwa 3,5 Milliarden Lichtjahre von und entfernt, und befindet sich im Sternbild Bildhauer (lat. Sculptor).

Der von Dunkler Materie dominierte Mega-Haufen verdrillt und verzerrt die Raumzeit und macht als Gravitationslinse weiter entfernte Objekte sichtbar. Viele dieser gelinsten Galaxien sind sehr weit entfernte Galaxien aus dem frühen Universum und daher noch röter als die Galaxien des Pandora-Haufens. Ihre verzerrten Bilder sind zu Bögen langgezogen und verzerrt.

Ausgepräge Beugungskreuze markieren Sterne der Milchstraße im Vordergrund. Angesichts der angenommenen Entfernung des Pandora-Haufens erstreckt sich diese kosmische Box über etwa 6 Millionen Lichtjahre. Aber keine Panik: Sie können die faszinierende Region in einer 2-minütigen Videotour erkunden.

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NGC 1232: Eine prachtvolle Spiralgalaxie

Eine Spiralgalaxie füllt das Bild. Wir sehen sie direkt von oben. In der Mitte leuchtet ein hellgelbes Zentrum, außen herum verlaufen stark strukturierte Spiralarme. Am rechten Bildrand ist eine kleine Galaxie.

Bildcredit: FORS, 8,2-Meter VLT Antu, ESO

Galaxien faszinieren – nicht nur wegen dem, was man sieht, sondern auch wegen dem, was man nicht sieht. Die prachtvolle Spiralgalaxie NGC 1232 ist ein gutes Beispiel. Sie wurde mit einem der Very Large Telescopes (VLT) detailreich abgebildet.

Das Sichtbare stammt von Millionen heller Sterne und dunklem Staub. Sie sind in einem Gravitationswirbel von Spiralarmen gefangen. Diese Arme rotieren um das Zentrum. Offene Haufen mit hellen, blauen Sternen sind an den Spiralarmen verteilt. Dazwischen verlaufen dunkle Bahnen aus dichtem interstellarem Staub.

Weniger gut sieht man die Milliarden blasser, normaler Sterne und die riesigen Mengen an interstellarem Gas. Sie sind aber dennoch nachweisbar und vereinen so viel Masse, dass sie die Dynamik der inneren Galaxie prägen.

Die gängigen Theorien vermuten, dass es noch größere Mengen an unsichtbarer Materie gibt. Sie existiert in einer Form, die wir noch nicht kennen. Diese Dunkle Materie durchdringt alles. Sie soll zum Teil die Bewegung der sichtbaren Materie in den äußeren Rändern von Galaxien erklären.

APOD-Vortrag am 9. Jänner 2024 vor der Vereinigung der Amateurastronomen in New York (online)

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Euclid zeigt den Perseus-Galaxienhaufen

Das Bild zeigt viele Galaxien, einige davon sind in einem zentralen Balken zu sehen, der fast horizontal über das Bild verläuft.

Bildcredit und Lizenz: ESA, Euclid, Euclid-Konsortium, NASA; Bearbeitung: Jean-Charles Cuillandre (CEA Paris-Saclay) und Giovanni Anselmi; Text: Jean-Charles Cuillandre

Bühne frei für ein neues Weltraumteleskop: Euclid. Euclid ist mit zwei großen Weitwinkelkameras ausgestattet und beobachtet sowohl im sichtbaren Licht als auch im nahen Infrarot. Um die mehr als 1000 Galaxien des Perseushaufens in einer Entfernung von 250 Millionen Lichtjahren zu erfassen, musste Euclid mit seinem 1,20 Meter durchmessenden Hauptspiegel und seiner scharfen Optik fünf Stunden lang belichten. Mehr als 100.000 Galaxien sind im Hintergrund sichtbar, von denen einige bis zu 10 Milliarden Lichtjahre weit weg sind.

Das neuartige an Euclid ist die Kombination seines großen Gesichtsfelds von der doppelten Fläche des Vollmonds, seiner hohen Winkelauflösung (durch seine 620-Megapixel-Kamera) und der Nutzung des Infrarotbereichs, in dem sowohl Bilder als auch Spektren aufgenommen werden. Euclids erste Himmelsdurchmusterungen werden ein Drittel des Himmels abdecken und über 2 Milliarden Galaxien erfassen. Dadurch wird es möglich zu untersuchen, wie die Dunkle Materie und die Dunkle Energie das Aussehen unseres Universums geprägt haben.

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