Die doppelt verzerrte Welt der binären Schwarzen Löcher


Credit für die Wissenschaftliche Visualisierung: NASA, Goddard Space Flight Center, Jeremy Schnittman und Brian P. Powell – Text: Francis Reddy

Beschreibung: In dieser faszinierenden Computervisualisierung bahnen sich Lichtstrahlen von Akkretionsscheiben um ein Paar einander umkreisender supermassereicher Schwarzer Löcher ihren Weg durch die gekrümmte Raumzeit, die durch extreme Gravitation entsteht.

Die simulierten Akkretionsscheiben wurden mit zwei Falschfarbschemata versehen: Rot für die Scheibe um ein Schwarzes Loch mit 200 Millionen Sonnenmassen, und blau für die Scheibe um ein Schwarzes Loch mit 100 Millionen Sonnenmassen. Das macht es einfacher, die Lichtquellen zu verfolgen, doch die Wahl spiegelt auch die Wirklichkeit wieder: Heißeres Gas gibt Licht ab, das näher am blauen Ende des Spektrums liegt, und Materie, die um kleinere Schwarze Löcher kreist, erfährt stärkere Gravitationseffekte, die höhere Temperaturen erzeugen. Bei den vorhandenen Massen würden die beiden Akkretionsscheiben jedoch den Großteil ihres Lichtes in Ultraviolett abstrahlen.

Im Video sind verzerrte Sekundärbilder des blauen Schwarzen Lochs zu sehen, welche die Sicht des roten Schwarzen Lochs auf seinen Partner zeigen. Sie befinden sich im verworrenen Geflecht der roten Scheibe, die durch die Gravitation des blauen Schwarzen Lochs im Vordergrund verzerrt wird.

Weil wir die rote Sicht auf das Blau und gleichzeitig blau direkt sehen, erlauben uns die Bilder eine gleichzeitige Sicht auf beide Seiten von Blau. Rotes und blaues Licht, das von beiden Schwarzen Löchern stammt, ist im innersten Lichtring zu sehen, dem sogenannten Photonenring in der Nähe ihrer Ereignishorizonte.

Astronom*innen erwarten, dass sie in nicht allzu ferner Zukunft Gravitationswellen nachweisen können, das sind Wellen in der Raumzeit, die entstehen, wenn zwei supermassereiche Schwarze Löcher in einem System wie diesem hier einander auf spiralförmigen Bahnen nähern und verschmelzen.

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Der Sonnenzyklus 25 hat begonnen

Diese Aufnahme des Solar Dynamics Observatory SDO zeigt die Sonne bei Aktivitätsminumum und -maximum in extremem Ultraviolettlicht.

Bildcredit: NASA, SDO

Beschreibung: Der allgemeine Trend monatlicher Sonnenfleckendaten zeigt, dass das Minimum des ungefähr 11 Jahre langen Sonnenaktivitätszyklus im Dezember 2019 stattfand. Es markiert den Beginn des 25. Sonnenzyklus. Die ruhige Sonne während des Aktivitätsminimums ist die rechte Hemisphäre im geteilten Bild. Im Kontrast dazu zeigt die linke Seite, die im April 2014 fotografiert wurde, die aktive Sonne während des erfassten Maximums des Sonnenzyklus 24.

Die Bilder wurden vom Solar Dynamics Observatory in der Erdumlaufbahn im extremen Ultraviolett aufgenommen. Sie zeigen koronale Schleifen und aktive Regionen im Licht stark ionisierter Eisenatome.

Während des Sonnenzyklus 24 war das Weltraumwetter um unseren Planeten herum relativ ruhig. Die Prognosen für Zyklus 25 lauten, dass er ebenfalls ruhig sein wird. Das Aktivitätsmaximum des Zyklus 25 wird im Juli 2025 erwartet. Sonnenzyklus 1 war der erste Sonnenzyklus, der aus frühen Aufzeichnungen der Sonnenfleckendaten ermittelt wurde, er begann vermutlich mit einem Minimum im Februar 1755.

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Ein Lichthof für Andromeda

Die Andromedagalaxie M31 besitzt einen ausgedehnten Lichthof, der kürzlich mit dem AMIGA-Projekt vermessen wurde.

Credit für die digitale Illustration: NASA, ESA, J. DePasquale und E. Wheatley (STScI) und Z. Levay

Beschreibung: Die Andromedagalaxie M31 ist die größte Spiralgalaxie in der Nähe unserer Milchstraße. Sie ist ungefähr 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt und leuchtet als kleine, blasse, längliche Wolke am Nachthimmel der Erde, die mit bloßem Auge gerade noch sichtbar ist.

Unsichtbar für das Auge ist jedoch ihr gewaltiger Lichthof aus heißem, ionisiertem Gas. Auf dieser digitalen Illustration unserer Nachbargalaxie über einem felsigen Gelände ist der Hof in violetten Farbtönen dargestellt. Er wurde kartiert, indem das Weltraumteleskop Hubble die Absorption von Ultraviolettlicht von fernen Quasaren beobachtete. Die Ausdehnung und Zusammensetzung von Andromedas gasförmigem Hof wurde kürzlich mit dem AMIGA-Projekt ermittelt.

Andromedas Hof aus diffusem Plasma ist ein Reservoir an Material für künftige Sternbildung. Messungen zufolge reicht er etwa 1,3 Millionen Lichtjahre von der Galaxie – oder sogar noch weiter. Das ist ungefähr die halbe Entfernung zur Milchstraße, daher hat er wahrscheinlich Kontakt mit dem diffusen gasförmigen Hof unserer eigenen Galaxis.

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Observatorium auf dem Mond zeigt die Erde in UV-Licht

Das Bild wirkt abstrakt, weil es in kräftigen Farben gehalten ist - Blau, Rot, Grün und Gelb. Die rechte Seite zeigt die Tagseite der Erde, links auf der Nachtseite sind Polarlichter zu erkennen. Das Bild entstand auf der Oberfläche des Mondes bei der Mission Apollo 16.

Bildcredit: G. Carruthers (NRL) et al., Far UV Camera, Apollo 16, NASA

Welcher Planet ist das? Es ist die Erde. Diese Falschfarben zeigen, wie die Erde in Ultraviolettlicht (UV) aussieht. Das Bild ist historisch, denn es wurde auf der Oberfläche des Mondes vom einzigen Mondobservatorium der Menschheit aufgenommen.

Es gelangt zwar nur sehr wenig UV-Licht durch die Erdatmosphäre, doch das wenige durchdringende Sonnenlicht kann einen Sonnenbrand verursachen. Der Teil der Erde, der zur Sonne zeigt, reflektiert viel UV-Licht.

Aber noch interessanter ist die Seite, die von der Sonne wegweist. Die Bänder an UV-Emissionen, die man hier sieht, stammen von Polarlichtern. Diese werden von geladenen Teilchen verursacht, die die Sonne ausstößt. Auch auf anderen Planeten sieht man Polarlichter in UV-Licht, zum Beispiel auf Mars, Saturn, Jupiter und Uranus.

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Jupiter in Ultraviolett von Hubble

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

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Lizenz: Judy Schmidt

Beschreibung: Jupiter sieht in Ultraviolettlicht etwas anders aus. Um Jupiters Wolkenbewegungen besser interpretieren zu können, und um der robotischen NASA-Raumsonde Juno zu helfen, den planetaren Zusammenhang der kleinen Felder, die sie sieht, zu verstehen, bildet das Weltraumteleskop Hubble regelmäßig den ganzen jovianischen Riesen ab. Die Farben, die bei Jupiter überwacht werden, reichen über den normalen Sehbereich eines Menschen hinaus und umfassen auch Ultraviolett– und Infrarotlicht.

Jupiter wirkt auf diesem Bild von 2017 im nahen Ultraviolettlicht anders, unter anderem, weil der Anteil an zurückgestrahltem Sonnenlicht angesichts unterschiedlicher Wolkenhöhen und -breiten abweichende Helligkeiten ergibt. Im nahen UV erscheinen Jupiters Pole sowie sein großer Roter Fleck und ein kleineres (optisch) weißes Oval rechts relativ dunkel. Die Stürme auf einer Perlenschnur weiter rechts sind jedoch in nahem Ultraviolett am hellsten und erscheinen daher hier rosarot (Falschfarben). Links oben steht Jupiters größter Mond Ganymed.

Juno führt weiterhin ihre lang gezogenen 53-Tages-Umläufen um Jupiter durch, Hubble im Erdorbit hingegen erholt sich vom Verlust eines Stabilisierungs-Gyroskops.

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Sonnentanz


Videocredit: NASA, SDO; Bearbeitung: Alan Watson via Helioviewer

Manchmal scheint es, als würde die Oberfläche unserer Sonne tanzen. Mitte 2012 filmte die NASA-Raumsonde Solar Dynamics Observatory im Sonnenorbit eine eindrucksvolle Protuberanz, die wie eine akrobatische Tänzerin scheinbar eine Hechtrolle machte.

Dieses Zeitraffervideo fasst drei Stunden zusammen. Es dokumentierte die dramatische Explosion in Ultraviolettlicht. Eine Magnetfeldschleife lenkte den Fluss aus heißem Plasma zur Sonne. Die Größe der tanzenden Protuberanz ist gewaltig. Die ganze Erde würde leicht unter den fließenden Bogen aus heißem Gas passen.

Eine ruhige Protuberanz bleibt oft etwa einen Monat bestehen. Sie kann dann bei einem koronalen Massenauswurf (CME) heißes Gas ins Sonnensystem hinaus schleudern. Der Energiemechanismus, der eine Sonnenprotuberanz bildet, wird weiterhin erforscht. Anders als 2012 ist dieses Jahr die Sonnenoberfläche deutlich ruhiger. Sie präsentiert weniger tanzende Protuberanzen, weil sie sich nahe dem Minimum ihres 11-jährigen magnetischen Zyklus befindet.

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Venus und die dreifach ultraviolette Sonne

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

Bildcredit: NASA/SDO und die AIA-, EVE- und HMI-Teams; Digitaler Aufbau: Peter L. Dove

2012 ereignete sich eine ungewöhnliche Art Sonnenfinsternis. Normalerweise ist es der Erdmond, der die Sonne verfinstert. In diesem Jahr war ungewöhnlicherweise der Planet Venus an der Reihe. Wie bei einer Sonnenfinsternis durch den Mond wurde zuvor die Phase der Venus eine immer schmälere Sichel, während sich die Venus der Sichtlinie zur Sonne näherte. Schließlich war die Ausrichtung perfekt, und die Phase der Venus fiel auf null.

Der dunkle Fleck der Venus kreuzte unseren Heimatstern. Die Situation könnte technisch als ringförmige Venus-Sonnenfinsternis mit einem außergewöhnlich großen Feuerring bezeichnet werden. Das Solar Dynamics Observatory (SDO) im Erdorbit bildete die Sonne während der Finsternis in drei Farben des Ultraviolettlichts ab. Die dunkle Region rechts ist ein koronales Loch.

Stunden später, als Venus auf ihrer Bahn weitergezogen war, erschien wieder eine schmale Sichelphase. Der nächste Venustransit über die Sonne findet 2117 statt.

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Planetenweites Polarlicht auf dem Mars

Der Planet Mars ist zweimal abgebildet. In Violett ist die Ausbreitung eines starken Polarlichtes dargestellt. Die Daten stammen von der Raumsonde MAVEN im Marsorbit.

Bildcredit: MAVEN, LASP, Univ. Colorado, NASA

Letzten Monat löste ein Ereignis auf der Sonne ein heftiges Polarlicht auf dem Mars aus. Es breitete sich über den ganzen Planeten aus. Die linke Projektion entstand vor dem Sonnensturm, die rechte danach. Die Bilder zeigen, wie die Emissionen des Polarlichts in Ultraviolett auf dem Mars plötzlich zunahmen. Es wurde mehr als 25 Mal heller als alle Polarlichter, die das Raumschiff MAVEN im Orbit je zuvor entdeckte.

Die Sicheln auf der jeweils rechten Seite sind von der Sonne beleuchtet. Die Daten von MAVENs bildgebendem Spektrografen in Ultraviolett sind in der Simulation in violetten Farbtönen auf die Nachtseite des Mars projiziert. Das entspricht den Daten und Zeiten der Beobachtungen.

Auf dem Mars können Sonnenstürme Polarlichter auf dem ganzen Planeten auslösen. Denn anders als die Erde ist der Rote Planet nicht durch ein starkes Magnetfeld geschützt, das den Planeten umspannt und elektrisch geladene Teilchen zu den Polen leitet. Für die Sonden auf der Oberfläche des Mars waren die gefährlichen Strahlenwerte doppelt so hoch wie alles, was der Rover Curiosity je zuvor maß. MAVEN erforscht, ob die Atmosphäre des Mars verloren ging, weil es ihm an einem planetenweiten Magnetfeld mangelt.

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