Schlagwort: Stoßwelle

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Animation: Rätselhafte Radiokreise


Videocredit: Illustration: Sam Moorfield; Daten: CSIRO, HST (HUDF), ESA, NASA; Bild: J. English (U. Manitoba), EMU, MeerKAT, DES (CTIO); Text: Jayanne English

Beschreibung: Wie nennt man ein kosmisches Rätsel, das niemand vorhergesehen hat? In diesem Fall sind es rätselhafte Radiokreise (Odd Radio Circles, kurz ORCs). ORC-1 steht für fünf seltsame Objekte, die 2019 zufällig mit dem neuen australischen SKA Pathfinder Radio-Array entdeckt wurden und die nur in Radiofrequenzen zu beobachten sind.

Das letzte Bild im Video enthält Daten des südafrikanischen MeerKAT-Arrays aus dem Jahr 2021, um mehr Details zu zeigen. Die türkis gefärbten Radiodaten wurden mit einer optischen und Infrarot-Karte der Durchmusterung Dunkler Energie kombiniert.

Die animierte künstlerische Darstellung folgt nur einer Idee zum Ursprung der ORCs. Wenn im Zentrum einer Galaxie zwei sehr massereiche Schwarze Löcher verschmelzen, könnten die dabei entstehenden Stoßwellen Ringe aus Radiostrahlung hervorrufen. Diese wachsen, bis sie das Videofeld füllen. Das Videobild wird erweitert, damit die Ausbreitung der ORC zu sehen ist, bis diese etwa eine Million Lichtjahre groß sind.

Glücklicherweise kann das bald verfügbare Square Kilometer Array helfen, dieses und andere vielversprechende Szenarien zu testen.

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Zeta Oph: Entlaufener Stern

Siehe Beschreibung. Der Ausreißerstern Zeta Ophiuchi treibt eine gewaltige Stoßwelle vor sich her; Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Weltraumteleskop Spitzer

Beschreibung: Wie ein Schiff, das durch kosmische Meere pflügt, erzeugt der Ausreißerstern Zeta Ophiuchi eine interstellare Bugwelle oder Kopfwelle, die auf diesem faszinierenden Infrarotporträt zu sehen ist.

Der bläuliche Zeta Oph ist ungefähr 20-mal massereicher als die Sonne. Auf dieser Falschfarbenansicht liegt er nahe der Bildmitte und wandert mit 24 Kilometern pro Sekunde nach links. Sein starker Sternwind weht ihm voraus, er komprimiert und erhitzt das staubige interstellare Material und formt die gekrümmte Stoßfront.

Was brachte diesen Stern in Bewegung? Zeta Oph gehörte wahrscheinlich einst zu einem Doppelsternsystem, sein Begleitstern war massereicher und daher kurzlebiger. Als der Begleiter als Supernova explodierte und dabei schlagartig Masse verlor, wurde Zeta Oph aus dem System geschleudert.

Zeta Oph ist ungefähr 460 Lichtjahre entfernt und leuchtet 65.000-mal heller als die Sonne. Er wäre einer der helleren Sterne am Himmel, wenn er nicht von undurchsichtigem Staub umgeben wäre. Das Bild umfasst etwa 1,5 Grad am Himmel, das entspricht in der geschätzten Entfernung von Zeta Ophiuchi 12 Lichtjahren.

Letzte Woche versetzte die NASA das Weltraumteleskop Spitzer in einen sicheren Modus und beendete damit seine 16 erfolgreichen Jahre dauernde Erforschung unseres Universums.

Aktuell: NASA beendet die Mission des Weltraumteleskops Spitzer
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Der Bleistiftnebel in Rot und Blau

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit und Bildrechte: José Joaquín Perez

Beschreibung: Diese Stoßwelle pflügt mit mehr als 500.000 Kilometern pro Stunde durch den interstellaren Raum. Die dünnen, aufwärts gerichteten geflochtenen Fasern auf diesem scharfen, detailreichen Farbkomposit sind eigentlich lange Wellen in einer kosmischen Schicht aus leuchtendem Gas, die fast genau von der Seite sichtbar ist. Sie ist als NGC 2736 katalogisiert. Ihre längliche Erscheinung suggeriert die gängige Bezeichnung Bleistiftnebel.

Der Bleistiftnebel ist ungefähr 5 Lichtjahre lang und 800 Lichtjahre entfernt, ist aber nur ein kleiner Teil des Vela-Supernovaüberrestes. Der Vela-Überrest ist die ungefähr 100 Lichtjahre große expandierende Trümmerwolke eines Sterns, der vor etwa 11.000 Jahren explodierte. Ursprünglich bewegte sich die Stoßwelle mit Millionen Kilometern pro Stunde, wurde aber stark abgebremst und fegte das umgebende interstellare Material zusammen. Auf diesem Schmalband-Weitwinkelbild zeigen rote und blaue Farben das charakteristische Leuchten ionisierter Wasserstoff– und Sauerstoffatome.

Aktuelle Galerien: Start der Parker Solar Probe und Perseïden-Meteorstrom 2018

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LL Ori und der Orionnebel

Das Bild wirkt wie ein Gemälde in rosa und gelben Farbtönen, es sind Nebel mit einigen eingebetteten Sternen, um die eine Bugwelle verläuft.

Bildcredit: NASA, ESA und das Hubble-Vermächtnis-Team

Beschreibung: Sterne können im Gas- und Staubmeer des Orionnebels Wellen schlagen. Diese ästhetische Nahaufnahme von kosmischen Wolken und Sternwinden zeigt LL Orionis in Wechselwirkung mit dem Orionnebelfluss.

Der veränderliche Stern LL Orionis ist noch in seinen Entstehungsjahren. Er treibt durch Orions Sternentstehungsgebiet und erzeugt einen stärkeren Wind als unserer Sonne, die im mittleren Alter ist. Wenn der schnelle Sternwind auf langsames Gas trifft, entsteht eine Stoßfront, ähnlich wie die Bugwelle eines Bootes, das durchs Wasser fährt, oder bei einem Flugzeug, das mit Überschallgeschwindigkeit fliegt.

Das kleine, zierliche gewölbte Gebilde links über der Mitte ist LL Oris kosmische Bugstoßwelle, sie misst etwa ein halbes Lichtjahr. Das langsamere Gas strömt aus dem heißen Sternhaufen im Orionnebel, dem Trapez, das außerhalb der linken oberen Bildecke liegt. Dreidimensional gesehen hat die Stoßfront um LL Ori die Form einer Schale, die am hellsten erscheint, wenn man sie von der Seite sieht.

Das schöne, gemäldeartige Bild ist Teil einer großen Mosaikansicht des komplexen Sternentstehungsgebietes im Orion, gefüllt mit einer Unzahl fließender Formen, die bei der Sternbildung entstehen.

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Flugzeugentwurf: Supersonic Green Machine

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Illustrationscredit: NASA, Lockheed Martin Co.

Beschreibung: Wie sehen Passagierflugzeuge der Zukunft aus? Um interessante, brauchbare Eigenschaften zu erarbeiten, fördert die NASA Designwettbewerbe. Dies ist die künstlerische Darstellung eines Flugzeugentwurfes, der 2010 eingereicht wurde. Dieses futuristische Flugzeug soll Überschallgeschwindigkeit erreichen und vielleicht die Geschwindigkeiten von Überschallflugzeugen übertreffen, die Ende des 20. Jahrhunderts kommerziell betrieben wurden. Zur Lärmreduktion wurde das futuristische Flugzeug mit umgekehrtem V-Flügel entworfen, der sich über die Motoren wölbt. Diese Konstruktion soll den Lärm des störenden Schallknalls reduzieren. Zusätzlich sollen künftige Flugzeuge die Umwelt möglichst wenig beeinträchtigen, unter anderem durch grüne Verschmutzungsgrenzwerte und geringen Treibstoffverbrauch. Flugzeuge mit ähnlichen Entwurfskonzepten könnten schon in den 2030er Jahren in Betrieb gehen.

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Eine riesige Tsunami-Stoßwelle auf der Sonne

Der schwarzweiß dargestellte Ausschnitt der Sonne hat links am Sonnenrand einen sehr hellen Fleck, von dem sich eine Stoßwelle ausbreitet.

Bildcredit: NSO/AURA/NSF und das USAF-Forschungslabor

Beschreibung: So große Tsunamis gibt es auf der Erde nicht. 2006 erzeugte die riesige Sonnenfackel eines erdgroßen Sonnenflecks eine tsunamiartige Druckwelle, die sogar auf der Sonne spektakulär groß war.

Das Bild wurde mit einem Teleskop des Optical Solar Patrol Network (OSPAN) aufgenommen, das im US-amerikanischen New Mexico stationiert ist. Es zeigt eine Tsunamiwelle, die von der Aktiven Region AR 10930 ausgeht. Dabei entstand eine Stoßwelle, eine sogenannte Moreton-Welle. Diese Stoßwelle komprimierte und erhitzte Gase, zum Beispiel Wasserstoff in der Photosphäre der Sonne. Das führte zu einem kurzen, helleren Leuchten. Die Aufnahme wurde in einer speziellen roten Farbe aufgenommen, die von Wasserstoff abgestrahlt wird.

Die mächtige Stoßwelle fegte einige aktive Sonnenfilamente fort. Viele davon entstanden später neu. Der Sonnentsunami raste mit fast einer Million Kilometer pro Stunde über die Sonne und umkreiste sie in wenigen Minuten.

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Flugzeugentwurf: Supersonic Green Machine

Über der Erde fliegt ein pfeilförmiges Flugzeug, die vordere Hälfte grün, die hintere grau, mit Flügeln, an denen vier Triebwerke befestigt sind, und ein Bogen, der an den Flügeln und am Heck befestigt ist.

Illustrations-Credit: NASA, Lockheed Martin Co.

Beschreibung: Wie sehen Passagiermaschinen der Zukunft aus? Für die Ideenfindung gewünschter und möglicher Eigenschaften fördert die NASA Designwettbewerbe. Hier ist ein aktueller Flugzeugentwurf eines Künstlers. Dieses futuristische Flugzeug soll Überschallgeschwindigkeit erreichen und vielleicht die Geschwindigkeiten von Überschall-Transportmaschinen übertreffen, die im späten 20. Jahrhundert kommerziell eingesetzt wurden.

Zur Lärmreduktion hat das futuristische Flugzeug einen umgekehrten V-Flügel, der sich über die Motoren wölbt. Diese Konstruktion soll den Lärm des störenden Schallknalls reduzieren. Zusätzlich sollen künftige Flugzeuge einen relativ geringen Einfluss auf unsere Umwelt haben, dazu gehören grüne Grenzwerte bei Verschmutzung und Treibstoffverbrauch. Vielleicht sind schon in den 2030er-Jahren Flugzeuge mit ähnlichen Entwurfskonzepten einsatzfähig.

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Schallknall

Siehe Beschreibung. Ein Klick auf das Bild liefert die höchste verfügbare Auflösung.

Credit: Ensign John Gay, USS Constellation, US Navy

Beschreibung: Was sieht man bei einem Schallknall? Sieht so ein Schallknall aus? Wenn ein Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit fliegt, können die vom Flugzeug ausgesendeten Schallwellen das Flugzeug nicht überholen, daher sammeln sie sich in einem Kegel hinter dem Flugzeug an. Wenn diese Stoßwelle vorbeizieht, hört ein Beobachter in einem einzigen Augenblick den Schall, der in einem längeren Zeitraum erzeugt wurde, als Schallknall.

Wenn ein Flugzeug beschleunigt, um die Schallmauer zu durchbrechen, kann sich – warum auch immer – eine ungewöhnliche Wolke bilden. Der Ursprung einer solchen Wolke ist noch umstritten. Eine der führenden Theorien besagt, dass der Luftdruck fällt, wie in der Prandtl-Glauert-Singularität beschrieben, sodass der Dunst in der Luft dort kondensiert und Wassertröpfchen bildet.

Oben wurde eine F/A-18 Hornet genau in dem Augenblick fotografiert, als sie die Schallmauer durchbrach. Große Meteore und die Raumfähre erzeugen regelmäßig einen Schallknall, bevor sie von der Erdatmosphäre unter die Schallgeschwindigkeit abgebremst werden.

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