Nobelpreis für ein seltsames Universum

In der Mitte leuchtet ein helles Galaxienzentrum, das von viel Staub umgeben ist. Wir sehen die Galaxie schräg von der Seite. Vorne verläuft ein breiter Staubwulst, der die Galaxie vorne verdeckt.

Credit: High-Z Supernova Search Team, HST, NASA

Vor dreizehn Jahren wurden erstmals Ergebnisse präsentiert, die zeigen, dass die meiste Energie in unserem Universum nicht in Sternen oder Galaxien steckt. Stattdessen ist sie an den Raum selbst gebunden. In der Kosmologie heißt das: Die Beobachtungen ferner Supernovae lassen auf eine große kosmologische Konstante schließen.

Vorschläge einer kosmologischen Konstante (Lambda) sind nicht neu. Es gibt sie seit Beginn der modernen relativistischen Kosmologie. Diese Vorschläge waren jedoch unter Astronomen* meist nicht sehr beliebt: Lambda ist den bekannten Komponenten des Universums sehr unähnlich, Lambdas Wert schien durch andere Beobachtungen begrenzt und schließlich konnten schon vorher Kosmologien, die weniger seltsam waren, die beobachteten Daten auch ohne Lambda gut erklären.

Interessant ist dabei die anscheinend direkte und zuverlässige Methode der Beobachtungen sowie der gute Ruf der Forschenden, welche die Untersuchungen leiteten. Im Lauf der letzten dreizehn Jahre sammelten unabhängige Gruppen von Astronominnen* weiterhin Daten, welche die Existenz Dunkler Energie und das verwirrende Ergebnis einer derzeit beschleunigten Expansion des Universums anscheinend bestätigten.

Dieses Jahr wurden die Leiter dieser Gruppen für ihre Arbeit mit dem Physiknobelpreis ausgezeichnet. Eine dieser Gruppen nahm dieses Bild der Supernova SN 1994D auf, die 1994 am äußeren Rand der Spiralgalaxie NGC 4526 beobachtet wurde.

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Der Strahl der Galaxie M87

Links oben ist ein gelb leuchtendes Galaxienzentrum, von diesem strömt ein langer, blauer Strahl, der teilweise unterbrochen ist.

Bildcredit: J. A. Biretta et al., Hubble-Vermächtnisteam (STScI /AURA), NASA

Beschreibung: Wie entstand der riesige Strahl, der aus dem Zentrum der Galaxie M87 strömt? Der ungewöhnliche Strahl wurde schon zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts entdeckt, doch die genaue Ursache wird immer noch erörtert. Das Bild entstand 1998 mit dem Weltraumteleskop Hubble. Es zeigt klare Details.

Die gängigste Hypothese lautet, dass der Strahl durch energiereiches Gas entsteht, das um ein massereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie wirbelt. So entsteht eine 5000 Lichtjahre lange Lötlampe, die Elektronen fast mit Lichtgeschwindigkeit ausstößt. Dabei strahlen diese in einem magnetischen Wirbel ein unheimliches blaues Licht ab.

M87 ist eine riesige elliptische Galaxie. Sie ist nur 50 Millionen Lichtjahre entfernt und befindet sich im Virgo-Galaxienhaufen. Die blassen Lichtpunkte um das Zentrum von M87 sind uralte große Kugelsternhaufen.

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Die Sombrerogalaxie von Hubble

Schräg im Bild schwebt eine leuchtende Scheibe mit einem markanten Staubrand, darüber und darunter breitet sich eine nebelige Kugel aus.

Credit: NASA, ESA und das Hubble-Vermächtnisteam (STScI / AURA)

Beschreibung: Was geschieht im Zentrum dieser Spiralgalaxie? M104 wird wegen ihrer Ähnlichkeit mit einem Hut Sombrerogalaxie genannt. Sie besitzt einen markanten Staubring und einen hellen Hof aus Sternen und Kugelsternhaufen.

Ein Grund für die hutähnliche Erscheinung des Sombreros ist ihre ungewöhnlich große, ausgedehnte Zentralwölbung aus Sternen und der dunkle, markante Staubring um die Scheibe, die wir fast von der Seite sehen.

Milliarden alter Sterne verursachen das diffuse Leuchten der großen Zentralwölbung. Dieses Foto zeigt viele Lichtpunkte, die eigentlich Kugelsternhaufen sind. Die spektakulären Staubringe von M104 enthalten viele jüngere, hellere Sterne und komplexe Details, die Astronominnen und Astronomen noch nicht ganz erklären können.

Das Zentrum des Sombreronebels leuchtet im gesamten elektromagnetischen Spektrum und enthält wahrscheinlich ein großes Schwarzes Loch. Das fünfzig Millionen Jahre alte Licht der Sombrerogalaxie ist mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Jungfrau (Virgo) zu sehen.

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Galaxien des Virgohaufens

Das Bild zeigt die Galaxien des Virgo-Galaxienhafens.

Bildcredit und Bildrechte: Rogelio Bernal Andreo

Beschreibung: Im Virgohaufen sind viel mehr als tausend Galaxien bekannt. Er ist der unserer Lokalen Gruppe am nächsten gelegene große Galaxienhaufen. Es ist schwierig, ihn auf einmal zu erfassen, weil er einen so großen Bereich am Himmel einnimmt.

Dieses Mosaik aus Teleskopbildern ist etwa 5 mal 3 Grad breit. Es zeigt die Zentralregion des Virgohaufens und blickt durch zarte Staubwolken im Vordergrund, die über der Ebene unserer Milchstraße schweben. Die große, markante elliptische Galaxie M87 liegt knapp unter der Bildmitte. Über M87 befindet sich das berühmte Paar NGC 4438, das miteinander wechselwirkt. Es ist auch als Markarjans Augen bekannt.

Bei genauer Betrachtung des Bildes sieht man viele Galaxien des Virgohaufens als kleine, verschwommene Flecken. Wenn ihr den Mauspfeil über das Bild schiebt, sind die größeren Galaxien mit den Bezeichnungen im NGC-Katalog beschriftet. Bei einigen Galaxien steht auch die Nummern des Messier-Katalogs, etwa bei M84, M86 und den markanten, bunten Spiralen M88, M90 und M91.

Die Entfernungen der Galaxien des Virgohaufens beträgt generell etwa 48 Millionen Lichtjahre. Anhand der Entfernung des Virgohaufens gelang eine wichtige Abschätzung der Hubblekonstante und der Größenordnung des Universums. (Anmerkung der Herausgeber: Beschriftung mit freundlicher Genehmigung von Astrometry.net.)

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NGC 5584: Das Universum vergrößern

Bildfüllend ist eine Spiralgalaxie mit losen, zerfledderten Spiralarmen abgebildet, in denen sich Büschel aus blauen jungen Sternhaufen befinden. Das Zentrum in der Mitte wirkt relativ klein.

Credit: NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU), L. Macri (Texas A und M Univ.) et al., Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA)

Beschreibung:  Die große, schöne Galaxie NGC 5548 hat einen Durchmesser von mehr als 50.000 Lichtjahren. Sie ist 72 Millionen Lichtjahre entfernt und steht im Sternbild Jungfrau (Virgo). Die lose gewundenen Spiralarme des Inseluniversums enthalten viele junge Sternhaufen und dunkle Staubbahnen.

Doch NGC 5548 ist für Astronominnen und Astronomen nicht bloß eine weitere hübsche, von oben sichtbare Spiralgalaxie. NGC 5548 enthält etwa 250 veränderliche Sterne, sogenannte Cepheiden. Außerdem explodierte dort kürzlich eine Supernova vom Typ Ia. Cepheiden und Typ-Ia-Supernovae sind Schlüsselobjekte der astronomischen Entfernungsbestimmung.

NGC 5548 ist eine von acht Galaxien einer neuen Studie, bei der anhand zusätzlicher Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Hubble die Bestimmung der Hubble-Konstante – die Expansionsrate des Universums – verbessert werden soll.

Die Ergebnisse der Studie stärken die Theorie, dass tatsächlich Dunkle Energie für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich ist. Dies schwächt Modelle, in denen die beobachtete Beschleunigung ohne die geheimnisvolle Dunkle Energie erklärt wird. Viele der kleinen, rötlichen Flecken auf diesem scharfen Hubble-Bild von NGC 5548 sind weiter entfernte Galaxien.

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Quadrantiden über Qumis

Hinter einer alten Zisterne der historischen Stadt Qumis ziehen Sterne ihre Strichspuren, oben blitzt ein Meteor durchs Bild.

Bildcredit und Bildrechte: Babak Tafreshi (TWAN)

Beschreibung: Jedes Jahr beobachten wir auf der Nordhalbkugel des Planeten Erde den Meteorstrom der Quadrantiden. Er erreicht seinen Höhepunkt meist am frühen kalten Morgen des 4. Jänner. Der Strom wurde nach seinem Radianten am Himmel im astronomisch veralteten Sternbild Mauerquadrant benannt. Diese Position befindet sich an der Grenze der aktuellen Sternbilder Herkules, Bärenhüter und Drache.

Diese gespenstische Langzeitbelichtung zeigt zwei Quadrantiden-Meteorstreifen, welche die Strichspuren der aufgehenden Sternbilder Jungfrau und Rabe kreuzen. Die hellste Strichspur stammt von Saturn.

Die Meteorstreifen, einer hell und einer blass, verlaufen fast parallel rechts über der Bildmitte. Passenderweise liegt die alte Ruine einer Zisterne im Vordergrund über der verschütteten Stadt Qumis. Schahr-e Qumis war als Stadt mit vielen Tore bekannt. In der griechischen Geschichte hieß sie Hekatompylos. Die Stadt wurde vor 2300 Jahren im antiken Persien gegründet.

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Sternströme von NGC 4216

Im Bild sind Galaxien im Virgo-Haufen abgebildet. Das Bild ist mit einer alternativen Darstellung überlagert.

Bildcredit und Bildrechte: Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.), Mitarbeit: David Martinez-Delgado (MPIA, IAC) et al.

Beschreibung: Die von der Kante sichtbare Spiralgalaxie ist etwa 40 Millionen Lichtjahre entfernt und hat einen Durchmesser von fast 100.000 Lichtjahren, das ist etwa die Größe unserer Milchstraße. NGC 4216 befindet sich im dichten Virgo-Galaxienhaufen und schwebt in der Mitte dieses detailreichen Teleskop-Porträts, flankiert von den Virgohaufen-Begleiterinnen NGC 4206 (rechts) und NGC 4222.

Wie andere große Spiralgalaxien, etwa die Milchstraße, wuchs NGC 4216, indem sie kleinere Begleitgalaxien verschlang. Eigentlich wurde sie auf dieser Ansicht auf frischer Tat ertappt. Auch weiter entfernte Begleitgalaxien weisen zarte Sternströme auf, die Tausende Lichtjahre bis in den Hof von NGC 4216 reichen.

Das Bild entstand im Rahmen einer Durchmusterung, bei der nach Sternströmen in nahe gelegenen Spiralen gesucht wurde. Es wurde mit einem kleinen Teleskop und einer Kamera fotografiert, sodass die zarten, ausgedehnten Strukturen aufgezeichnet wurden.

Habt ihr Schwierigkeiten, die Sternströme zu erkennen? Schiebt euren Mauspfeil über das Bild, dann seht ihr eine negative Kompositansicht. Die Ströme zeichnen sich dann als dunkle Schwaden vor einem weißen Hintergrund ab und sind besser sichtbar.

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NGC 4452: Eine extrem dünne Galaxie

Waagecht verläuft im Bild ein heller, verschwommener Streifen, der von einem  weißen Nebel umgeben ist.

Credit: ESA, Hubble, NASA

Beschreibung: Warum steht eine Kreissegmentlinie am Himmel? Hier ist eine Scheibengalaxie abgebildet, die wir fast genau von der Seite sehen. Sie ist eine der am präzisesten ausgerichteten Galaxienscheiben, die wir im Universum kennen.

Das Bild des Weltraumteleskop Hubble ist eine spektakuläre visuelle Veranschaulichung, wie dünn Scheibengalaxien sein können. NGC 4452, eine Galaxie im nahe gelegenen Virgo-Galaxienhaufen, ist so dünn, dass sogar schwierig zu erkennen ist, zu welchem Galaxientyp sie gehört. Dass keine Staubbahn zu sehen ist, lässt darauf schließen, dass es sich um eine linsenförmige Galaxie handelt, die wenig Staub enthält, doch es auch möglich, dass ein Blick von oben eine Spiralstruktur zeigen würde.

Das ungewöhnliche stellare Liniensegment ist von einem Ende bis zum anderen etwa 35.000 Lichtjahre breit. Nahe der Mitte von NGC 4452 befindet sich eine leichte Wölbung aus Sternen. Weit entfernt sind Hunderte Hintergrundgalaxien zu sehen.

Galaxien, die so dünn erscheinen, sind selten, vor allem weil unsere Erde (fast) genau in der verlängerten Ebene ihrer dünnen galaktischen Scheibe liegen muss. Galaxien, die tatsächlich so dünn sind, sind relativ häufig – unsere eigene Galaxis, die Milchstraße, ist zum Beispiel wahrscheinlich fast genauso flach.

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