Schlagwort: Spektrum

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Methan auf fernem Exoplaneten entdeckt

Links unten leuchtet ein kleiner roter Stern, in der Mitte ist eine kleinere Sichel eines Mondes, rechts füllt die beleuchtete Sichel eines Planeten das halbe Bild.

Illustrationscredit: Ahmad Jabakenji (ASU Libanon, Nordstern Weltraumkunst); Daten: NASA, ESA, CSA, JWST

Wo könnte es sonst noch Leben geben? Eine der großen offenen Fragen der Menschheit, nämlich die Suche nach Planeten, auf denen es vielleicht extrasolares Leben gibt, kam 2019 einen großen Schritt voran: In der Atmosphäre des fernen Exoplaneten K2-18b wurde eine beträchtliche Menge Wasserdampf entdeckt.

Der Planet und sein Elternstern K2-18 liegen etwa 124 Lichtjahre entfernt im Sternbild Löwe (Leo). Der Exoplanet ist deutlich größer und massereicher als unsere Erde, doch er kreist in der bewohnbaren Zone seines Heimatsterns. K2-18 ist zwar rötlicher als unsere Sonne, leuchtet aber am Himmel von K2-18b ähnlich hell wie die Sonne am Himmel der Erde.

Die Entdeckung von Wasser in der Atmosphäre im Jahr 2019 gelang mit Daten dreier Weltraumteleskope: Hubble, Spitzer und Kepler. Diese Teleskope zeichneten die Absorption der Farben von Wasserdampf auf, während sich der Planet vor seinem Stern vorbeibewegte.

2023 wurden bei weiteren Beobachtungen durch das Weltraumteleskop Webb im Infrarotlicht Hinweise auf weitere Moleküle entdeckt, die auf Leben hindeuten, zum Beispiel Methan.

Die Illustration zeigt rechts den Exoplaneten K2-18b, der von einem Mond (Mitte) umkreist wird. Beide umrunden zusammen den roten Zwergstern links unten.

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Ghirigori – Sternengekritzel

Vor einem dunklen Hintergrund sind bunte leuchtende Schnörkel zu sehen, die von Sternen gezogen wurden.

Bildcredit und Bildrechte: Paolo Palma

Auf die Himmelsleinwand kritzeln macht Spaß. Mit einer kreativen Fototechnik könnt ihr das Licht punktförmiger Sterne über ein digitales Bild tanzen lassen, indem ihr während einer Aufnahme leicht auf das Teleskop tippt. Dabei entsteht eine geschnörkelte Linie, die vom Stern gezogen wird, oder zwei von Doppelsternen gezogene Schnörkel. Die Lichtspuren können die Farbe des Sterns verraten.

Dieses künstlerische Mosaik zeigt farbige Linien, sogenannte Ghirigori, aus Sternen der nördlichen Sternbilder Bootes, Nördliche Krone, Schlangenträger und Haar der Berenike. Die 25 Sterne, welche die vielfältigen farbenfrohen Schnörkel gezogen haben, sind am Rand markiert. Die Temperatur bestimmt die Farbe des Sterns. Bei weißlichen Sternen ist die Temperatur ähnlich wie die der Sonne, Sterne in bläulicheren Tönen sind heißer und Sterne in gelben und roten Farben sind kühler als die Sonne.

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Die Sonne und ihre fehlenden Farben

Das regenbogenfarbige Bild zeigt in vielen Zeilen das Spektrum der Sonne in hoher Auflösung.

Bildcredit: Nigel Sharp (NSF), FTS, NSO, KPNO, AURA, NSF

Warum fehlen im Licht der Sonne einige Farben? Das weiß niemand genau. Hier seht ihr alle Farben der Sonne im sichtbaren Licht. Sie werden aufgefächert, wenn man das Licht der Sonne durch ein prismenähnliches Gerät leitet. Das Spektrum wurde am McMath-Pierce–Sonnen-Observatorium aufgenommen. Es zeigt, dass unsere Sonne zwar anscheinend weiß leuchtet, aber in Wirklichkeit Licht in fast jeder Farbe abstrahlt. Am hellsten leuchtet sie in gelb-grünem Licht.

Die dunklen Flecke im Spektrum entstehen durch Gas auf oder über der Sonnenoberfläche, das Sonnenlicht von unterhalb absorbiert. Verschiedene Gasarten absorbieren unterschiedliche Farben des Lichtes, daher kann man bestimmen, aus welchen Gasen die Sonne besteht. Helium wurde zum Beispiel im Jahr 1870 erstmals in einem Sonnenspektrum entdeckt. Kurz darauf fand man es auch hier auf der Erde. Inzwischen wurde der Großteil der Absorptionslinien im Spektrum bestimmt – aber noch nicht alle.

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Regenbogenbaum

Hinter dem Baum steigt ein leuchtender Regenbogen in allen Spektralfarben auf.

Bildcredit und Bildrechte: Eric Houck

Was ist am Ende des Regenbogens? Für jeden etwas anderes. Für den Fotografen dieses Bildes endete der Regenbogen bei einem Baum. Andere hätten das Ende des Regenbogens wahrscheinlich wo anders gesehen, weil die Position von der Blickrichtung des Beobachters abhängt. Der Mittelpunkt eines Regenbogens liegt immer gegenüber der Sonne, doch diese Richtung führt zu unterschiedlichen Stellen am Horizont.

Vermutlich liegt die Mitte dieses Regenbogens etwa 40 Grad links und etwas unter dem Horizont. Die Sonne stand weit hinter der Kamera knapp über dem Horizont. Die bunten Lichtbänder entstehen durch die Reflexionen und Brechung von Sonnenlicht in den Regentropfen eines fernen Gewitters in Richtung des Regenbogens.

Das Bild wurde Anfang Jänner in der Nähe von Knight’s Ferry im US-Bundesstaat Kalifornien fotografiert.

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Perlmuttwolken über Lappland

Über Kilpisjärvi in Finnland leuchten perlmuttfarbene Wolken, die wie vom Wind verweht wirken.

Bildcredit und Bildrechte: Dennis Lehtonen

Lebhafte, schillernde, gewehte farbige Wellen fegen über diese Himmelslandschaft in Kilpisjärvi in Finnland. Solche Perlmuttwolken sind selten. Am 24. Jänner wurde bei Sonnenuntergang mit Blick nach Süden auf einer nördlichen Breite von 69 Grad ein einzigartiges Schauspiel fotografiert.

Die Wolken sind eine Art polarer Stratosphärenwolken. Sie entstehen, wenn sich bei ungewöhnlich kalten Temperaturen in der normalerweise wolkenlosen unteren Stratosphäre Eiskristalle bilden. Die Wolken werden in einer Höhe von 15-25 Kilometern noch von der Sonne beleuchtet, daher können sie auch nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang noch Sonnenlicht ablenken.

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Ein Vollkreis-Regenbogen über Norwegen

Das Bild zeigt einen kreisförmigen Regenbogen vor der Inselgruppe Lofoten, er wurde von einer Drohne vor den Inseln im Meer fotografiert.

Bildcredit und Bildrechte: Lukas Moesch

Habt ihr schon einmal einen vollständigen Regenbogen gesehen? Vom Boden aus ist in der Regel nur der obere Teil eines Regenbogens sichtbar, weil es in Richtungen Boden zu wenig Regentropfen gibt. Aus der Luft ist jedoch häufiger der ganze 360-Grad-Kreis eines Regenbogens zu sehen.

Im September fotografierte eine Drohne, die durch einen Regenschauer flog, einen Ganzkreis-Regenbogen über den Lofoten-Inseln in Norwegen. Das Phänomen eines Regenbogens ist abhängig von der Beobachtung. Es entstehen durch die Reflexion von Sonnenlicht im Inneren von Regentropfen.

Ein Regenbogen hat einen vollen Durchmesser von 84 Grad. Die Sonne steht exakt in der Gegenrichtung vom Zentrum eines Regenbogens. Als Bonus leuchtete außerhalb des ersten Regenbogens ein zweiter, dieser war blasser mit umgekehrten Farben.

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Überzählige Regenbögen über New Jersey

Das Bild zeigt einen Regenbogen mit einem markanten Interferenzmuster, das nur entsteht, wenn ale Regentröpfchen fast gleich groß sind. Im Vordergrund sind ein Dachgiebel und Bäume zu sehen.

Bildcredit und Bildrechte: John Entwistle

Kann euer Regenbogen das auch? Nachdem 2018 die letzten Ausläufer des Wirbelsturms Florence über die Küste von New Jersey in den USA gezogen waren, kam auf einer Seite die Sonne zum Vorschein, doch auf der gegenüberliegenden Seite sah man etwas ziemlich Ungewöhnliches: eine Halle aus Regenbögen. In der nächsten halben Stunde tauchten zur Freude des Fotografen und seiner Tochter immer wieder lebhafte überzählige Regenbögen auf. Dieses Einzelbild zeigt mindestens fünf davon.

Überzählige Regenbögen entstehen nur, wenn alle fallenden Wassertröpfchen fast gleich groß sind und in der Regel einen Durchmesser von weniger als einem Millimeter haben. Dann wird Sonnenlicht nicht nur im Inneren der Regentropfen reflektiert, sondern es kommt auch zu einer Interferenz. Das ist ein Wellenphänomen, vergleichbar mit Wellen auf einem Teich, wenn man einen Stein hineinwirft. Tatsächlich lassen sich überzählige Regenbögen nur durch Wellen erklären, und ihre Existenz wurde in den frühen 1800er-Jahren als früher Hinweis auf die Wellennatur des Lichtes Wellennatur des Lichts gesehen.

Himmlische Überraschung: Welches Bild zeigte APOD zum Geburtstag? (Ab August 2007)
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Schillernde Pileus über China

Das Bild zeigt eine in allen Regenbogenfarben schillernde Pileuswolke über einer dunkleren Wolke.

Bildcredit und Bildrechte: Jiaqi Sun （孙嘉琪）

Wie viele dunkle Wolken haben ein vielfarbiges Profil? Hinter der dunkleren Wolke im Bild leuchtet eine irisierende Pileus-Wolke. Sie besteht aus einer Gruppe Wassertröpfchen, die allesamt fast ähnlich groß sind und daher die Farben des Sonnenlichts gemeinsam unterschiedlich stark brechen.

Dieses Bild entstand letzten Monat in Pu‚er in der chinesischen Provinz Yunnan. Es zeigt auch ungewöhnliche Wolkenwellen über der Pileus. Wenn eine seltene Pileus entsteht, die eine gewöhnliche Cumuluswolke bedeckt, ist das ein Hinweis, dass sich die tiefer liegende Wolke nach oben ausdehnt und sich zu einem Sturm entwickeln könnte.

Erforsche das Universum: APOD-Zufallsgenerator
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Der schöne Albireo AB

Der orange-blaue Doppelstern Albireo im Sternbild Schwan und die Spektren der Einzelsterne.

Bildcredit und Bildrechte: Robert Eder

Beschreibung: Für das bloße Auge ist Beta Cygni ein heller Einzelstern. Er ist etwa 420 Lichtjahre entfernt und markiert den Fuß des nördlichen Kreuzes, einer bekannten Sterngruppe im Sternbild Schwan. Doch beim Blick durch das Okular eines kleinen Teleskops ist er ein schöner Doppelstern, ein Juwel des Nachthimmels in Blau und Gold.

Beta Cygni ist auch als Albireo bekannt. Er wird als Albireo AB bezeichnet, um auf seine beiden hellen Sternkomponenten hinzuweisen. Dieser Teleskop-Schnappschuss zeigt den visuell auffälligen Farbunterschied sowie rechts im Einschub die dazugehörigen optischen Spektren des Sternenlichts.

Albireo A im oberen Einschub hat das Spektrum eines Typ-K-Reisensterns, er ist kühler als die Sonne und strahlt die meiste Energie in gelben und roten Wellenlängen ab. Albireo B darunter hat das Spektrum eines Hauptreihensterns, er ist viel heißer als die Sonne und strahlt mehr Energie in Blau und Violett ab.

Albireo A ist als Doppelstern bekannt, bei dem zwei Sterne um ein gemeinsames Massezentrum kreisen. Allerdings stehen die beiden Sterne zu eng beisammen, um sie mit einem kleinen Teleskop aufzulösen. Die leicht auflösbaren Sterne Albireo A und B sind sehr wahrscheinlich ein optischer Doppelstern und kein physisches Doppelsternsystem, da beide Komponenten eindeutig unterschiedliche gemessene Bewegungen im Raum aufweisen.

Wien, 26. Februar 2022, 18h: Führung im Sterngarten mit APOD-Übersetzerin
Wien, Ladenkonzept Nähe Votivkirche: Kostenlose Kalender (leichte Mängel)

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50 Lichtjahre bis 51 Pegasi

Das Sternbild Pegasus hinter der Kuppel des Haute-Provence-Observatoriums, wo Michel Mayor und Didier Queloz 1995 den Exoplaneten Dimidium (51 Pegasi b) entdeckten.

Bildcredit und Bildrechte: Josselin Desmars

Beschreibung: Bis zu 51 Pegasi sind es nur 50 Lichtjahre. Die Position dieses Sterns ist auf diesem Schnappschuss vom August markiert. Das Bild wurde in einer dunstigen Nacht aufgenommen, als über der Kuppel des Haute-Provence-Observatoriums in Frankreich fast nur hellere Sterne zu sehen waren.

Vor 26 Jahren veröffentlichten die Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz im Oktober 1995 eine fundamentale Entdeckung, die sie an diesem Observatorium gemacht hatten. Mit einem präzisen Spektrographen fanden sie einen Planeten, der 51 Peg umkreist. Es war der erste bekannte Exoplanet in einem Orbit um einen sonnenähnlichen Stern.

Mayor und Queloz maßen mit dem Spektrographen die Veränderung der Radialgeschwindigkeit des Sterns, da der ihn umkreisende Planet durch den Gravitationszug ein regelmäßiges Taumeln bewirkt. Die ermittelte Masse des Planeten mit der Bezeichnung 51 Pegasi b ist mindestens halb so groß wie die von Jupiter. Seine Umlaufperiode beträgt 4,2 Tagen, somit kreist er viel enger um seinen Heimatstern als Merkur um die Sonne.

Die Entdeckung von Mayor und Queloz wurde rasch bestätigt, und sie bekamen schließlich 2019 den Physik-Nobelpreis verliehen. 51 Pegasi b gilt heute als Prototyp einer Klasse von Exoplaneten, die allgemein als Heiße Jupiter bekannt sind. 2015 erhielt er den offiziellen Namen Dimidium, die lateinische Bezeichnung für Hälfte. Seit seiner Entdeckung wurden mehr als 4000 Exoplaneten aufgespürt.

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Ein Feuerregenbogen über West Virginia

Feuerregenbogen oder Zirkumhorizontalbogen über dem North Fork Mountain in West Virginia.

Bildcredit: Christa Harbig

Beschreibung: Was ist mit dieser Wolke los? Eiskristalle in einer fernen Federwolke verhalten sich wie kleine schwebende Prismen. Parallel zum Horizont verläuft ein Zirkumhorizontalbogen.

Wegen ihrer flammenartigen Erscheinung werden Zirkumhorizontalbögen inoffiziell als Feuerregenbogen bezeichnet. Damit ein Zirkumhorizontalbogen zu sehen ist, muss die Sonne mindestens 58 Grad hoch am Himmel stehen und darunter Zirruswolken vorhanden sein – in diesem Fall vom Typ Cirrus fibratus.

Die vielen flachen, sechseckigen Eiskristalle, aus denen die Federwolke besteht, müssen waagrecht ausgerichtet sein, um Sonnenlicht möglichst gleichförmig – also auf eine kollektiv ähnliche Art und Weise – zu brechen. Daher sind Zirkumhorizontalbögen eher selten zu sehen.

Dieser Feuerregenbogen wurde zu Beginn dieses Monats in der Nähe von North Fork Mountain in West Virginia (USA) fotografiert.

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