Schlagwort: Universum

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Das Universum im großen Maßstab

Diese Karte des Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) zeigt die Struktur des Universums in großem Maßstab. In der Mitte ist die Erde. Die schwarzen Keile zeigen den Bereich, wo die Galaxis die Sicht versperrt.
Bildcredit: Claire Lamman/DESI collaboration; Text: Cecilia Chirenti (NASA GSFC, UMCP, CRESST II)

Diese Karte zeigt das Universum. Sie entstand mit dem Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). DESI führt astronomische Durchmusterungen mit Spektrographen an weit entfernten Galaxien durch. Es befindet sich am Nationalobservatorium auf dem Kitt Peak in Arizona. Nun schloss DESI seine geplante Durchmusterung des Himmels ab. Sie dauerte fünf Jahre. DESI beobachtete dabei mehr als 47 Millionen Galaxien und Quasare. Mitten in der 3D-Karte liegt die Erde.

Das Bild zeigt einen Querschnitt durch die Daten über und unter der Ebene unserer Galaxis. Die schwarzen Keile markieren Bereiche, wo unsere Milchstraße den Blick auf ferne Objekte verdeckt. Das federartige Netz im Einschub zeigt die großräumige Struktur des Universums. Das Licht der Galaxien, die hier am weitesten entfernt sind, war 11 Milliarden Jahre lang unterwegs, bis es die Erde erreichte. (Das Universum ist fast 14 Milliarden Jahre alt.)

Galaxien bilden im Laufe der kosmischen Geschichte Gruppen. Dafür sorgen die Einflüsse von Gravitation und Dunkler Energie, die miteinander konkurrieren. Die Dunkle Energie ist für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich. Albert Einstein beschrieb die sie als kosmologische Konstante. Erste Ergebnisse von DESI deuteten an, dass die Dunkle Energie vielleicht doch keine Konstante ist. Ihre Natur ist derzeit das größte Rätsel der Kosmologie.

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Rätsel: Kleine rote Punkte im frühen Universum

Sechs Einzelbilder in zwei Reihen von je drei Bildern. Auf jedem Bild ein unscharfer roter Punkt auf schwarzem Hintergrund und zwei Zeilen Text am jeweils oberen Rand.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI, JWST; Dale Kocevski (Colby College)

Was sind diese kleinen roten Punkte? Niemand kennt die Antwort auf diese Frage. Astronom*innen entdeckten sie erst im letzten Jahr. Inzwischen fanden sie mit dem Weltraumteleskop James Webb Hunderte kleine rote Punkte im frühen Universum.

Kleine rote Punkte leuchten extrem schwach. Man findet sie regelmäßig auf lang belichteten Aufnahmen, die für andere Zwecke gemacht werden.

Derzeit diskutieren Fachleute darüber, was die kleinen roten Punkte sind und welche Bedeutung sie wohl haben. Mögliche Erklärungen sind: extrem massereiche Schwarze Löcher in Gas- und Staubwolken, auf die Materie einströmt; Ausbrüche von Sternbildung in jungen Galaxien, die durch Staub gerötet sind; und schließlich Gaswolken, die von dunkler Materie gespeist werden.

Diese Bilder zeigen sechs kleine rote Punkte, die fast strukturlos sind. Bei jedem steht der Name des JWST-Programms, bei dem sie entdeckt wurden. Außerdem steht bei allen der Wert ihrer kosmologischen Rotverschiebung z. Sie ist ein Maß für die Entfernung. Forschende suchen außerdem im nahen Universum nach den Objekten, die aus früheren kleinen roten Punkten entstanden sein könnten.

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Das Universum, das wir beobachten können

Eine kreisförnige Karte des Universums. In der Mitte steht das Sonnensystem. Um es herum radial nach außen nahe und ferne Galaxien, frühere Materie und der kosmische Mikrowellenhintergrund am äußeren Rand.

Illustrationscredit und Lizenz: Wikipedia, Pablo Carlos Budassi

Wie weit könnt ihr sehen? Das beobachtbare Universum ist alles, was ihr sehen könnt und alles, was ihr gerade jetzt sehen könntet – wenn eure Augen die gesamte Strahlung sehen könnten. Das am längsten gelaufene Licht, das wir sehen könnten, stammt aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund. Er entstand vor rund 13,8 Milliarden Jahren. Damals war das Universum lichtundurchlässig wie dichter Nebel. Einige Neutrinos und Gravitationswellen ums uns herum kommen aus noch größerer Entfernung. Aber die Menschheit verfügt noch nicht über die Technologie, um sie zu beobachten.

Das Bild zeigt das beobachtbare Universum. Im Bild wird der Maßstab nach außen immer kleiner. In der Mitte stehen Erde und Sonne, umgeben von unserem Sonnensystem und nahen Sternen. Um sie herum seht ihr nahe Galaxien, entfernte Galaxien, Stränge aus der ersten Materie und den kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Kosmolog*innen gehen meist davon aus, dass unser beobachtbares Universum nur der nahe gelegene Teil des größeren gesamten Universums ist. In ihm gelten überall dieselben Gesetze der Physik. Es gibt weitere Theorien, die eher spekulativ sind. Demnach ist unser Universum Teil eines größeren Multiversums. Darin gibt es entweder andere physikalische Konstanten, oder es gelten andere Gesetze der Physik. Es könnte auch zusätzliche Dimensionen oder kleine zufällige Abweichungen von unserem normalen Universum geben.

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NGC 1309: Eine nützliche Spiralgalaxie

Eine Spiralgalaxie mit bläulich leuchtenden Armen um ein gelbliches Zentrum steht vor einem dunklen Hintergrund mit vielen dunkleren und kleineren Galaxien im Hintergrund. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung: L. Galbany, S. Jha, K. Noll, A. Riess

Diese Galaxie ist nicht nur hübsch anzusehen. Sie ist auch nützlich. NGC 1309 ist eine wunderschöne Spiralgalaxie in etwa 100 Millionen Lichtjahren Entfernung. Sie liegt an den Ufern des Sternbilds Eridanus. NGC 1309 ist rund 30.000 Lichtjahre groß. Damit misst sie ca. ein Drittel unserer Milchstraße. In den Spiralarmen von NGC 1309 befinden sich Staubgebiete und bläulich leuchtende junge Sternhaufen. Die Arme winden sich um eine Population älterer gelblicher Sterne in ihrem Zentrum.

NGC 1309 ist nicht irgendeine schöne Spiralgalaxie, auf deren Rotationsachse man blickt. Die beiden zuletzt in ihr beobachteten Supernovae und ihre Cepheiden helfen Forschenden. Mit ihnen können diese die Ausdehnung des Universums kalibrieren.

Habt ihr euch an diesem grandiosen Anblick sattgesehen? Dann solltet ihr einen Blick auf die weiter entfernten Galaxien im Hintergrund werfen. Auch die findet ihr auf diesem scharfen Bild des Hubble-Weltraumteleskops.

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Ein milchiger Weg zum Rubin-Observatorium

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Bildcredit: NSF, DOE, Rubin Obs., Paulo Assunção Lago (Rubin Obs.)

Ist der Himmel jede Nacht gleich? Nein! Der Himmel verändert sich von Nacht zu Nacht in vielerlei Hinsicht. Um diese Änderungen besser zu erforschen, erbauten NSF und DOE der USA das Vera C. Rubin Observatorium auf dem Cerro Pachón in Chile.

Das Rubin-Observatorium wurde in diesem Frühjahr fertiggestellt. Es hat nun begonnen, die nächtlichen Veränderungen zu erforschen. Dabei geht es um kleinste Unterschiede, die uns viel über unser erstaunliches Universum und den Zoo an verschiedenen Objekten darin erzählen können. Das Teleskop hat einen Spiegel mit einem Durchmesser von mehr als 8 Metern. Damit wird der gesamte sichtbare Nachthimmel wieder und wieder fotografiert. Dabei sollen neue Supernovae, mögliche gefährliche Asteroiden, schwache Kometen und veränderliche Sterne entdeckt werden. Darüber hinaus kartiert man die großen Strukturen des Universums im sichtbaren Licht.

Im Bild fließt scheinbar das zentrale Band der Milchstraße aus dem neuen Observatorium. Die Aufnahme entstand im letzten Monat. Sie entstand aus 21 Einzelbildern quer über den Nachthimmel. Am Horizont ist Nachthimmellicht zu erkennen. Links unten ist die Kleine Magellansche Wolke zu sehen.

APOD wird 30! Öffentliche Lesung am 11. Juni in Anchorage

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Kosmisch Latte: Die durchschnittliche Farbe des Universums

Die Farbe des Bildes ist ein helles Beige, es ist die durchschnittliche Farbe des Universums.

Credit Bildfarbe: Karl Glazebrook und Ivan Baldry (JHU)

Welche Farbe hat das Universum? Genauer gesagt: Wenn der ganze Himmel ausgeschmiert wäre, welche Farbe hätte dann das Ergebnis?

Diese skurrile Frage kam bei dem Versuch auf, die üblichen Sterntypen der nahen Galaxien zu bestimmen. Die Antwort, die hier abgebildet ist, ist eine Schattierung von „beige„. In Computer-Sprache: #FFF8E7.

Um das herauszufinden, haben Astronomen das Licht einer größeren Stichprobenmenge von Galaxien aus ihrer Analyse gemittelt: die 200.000 Galaxien der sogenannten 2dF Survey. Das resultierende kosmische Spektrum setzt sich aus Emissionen von allen Teilen des elektromagnetischen Spektrums zusammen und bidet eine zusammengesetzte Farbe, die letztlich wahrgenommen wird. Diese Farbe verlor im Verlauf der letzten 10 Milliarden Jahre deutlich an Blau-Anteilen, weil rötlichere Sterne mehr Verbreitung fanden.

Bei einem Wettbewerb zur Suche nach einem besseren Namen für diese Farbe waren einige bemerkenswerte Vorschläge „skyvory“ (ein Wortspiel aus den englischen Worten für „Himmel“ und „Elfenbein“) und „univeige“ (die Vereinigung von „Universum“ und „Beige“ mit dem linguistischen „Twist“, dass „b“ und „v“ gern vertauscht werden). Der Gewinner wurde aber „cosmic latte“ (kosmische Latte von italienisch „latte“ für Milch).

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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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Zeitspirale

Die künstlerisch gestaltete Grafik zeigt detailreich die Entwicklung von allem ab dem Urknall bis hin zu mehrzelligem Leben, Säugetieren und Menschen.

Illustrationscredit: Pablo Carlos Budassi via Wikipedia

Was ist seit dem Beginn des Universums geschehen? Die hier abgebildete Zeitspirale zeigt einige der bemerkenswerten Höhepunkte.

Im Zentrum der Spirale befindet sich der Urknall, wo die Zeit, wie wir sie kennen, vor etwa 13,8 Milliarden Jahren ihren Anfang nahm. Die ersten Atome bildeten sich, daraus entstanden die ersten Sterne und schließlich aus Sternen und Gas die Galaxien. Das alles geschah in wenigen Milliarden Jahren. Vor ca. 4,6 Milliarden Jahren entstand unsere Sonne und kurz danach die Erde.

Das Leben auf der Erde begann vor ungefähr 3,8 Milliarden Jahren. Zellen und schließlich Fotosynthese folgten in der nächsten Milliarde Jahren. Vor etwa 1,7 Milliarden Jahren begann mehrzelliges Leben auf der Erde zu gedeihen. Erst seit 500 Millionen Jahren schwimmen Fische auf unserem Planeten. Säugetiere eroberten vor etwa 200 Millionen Jahren das Land.

Die Entwicklung zum Menschen nahm vor etwa 6 Millionen Jahren ihren Anfang – Menschen, die schließlich vor gerade mal 10.000 Jahren die ersten Städte bauten. Die illustrierte Zeitspirale endet hier. Doch vielleicht sollte man noch hinzufügen, dass vor nur 75 Jahren der Mensch die Raumfahrt erfand und in den letzten paar Jahren künstliche Intelligenz immer mehr in den Mittelpunkt rückt.

Fast Hyperraum: APOD-Zufallsgenerator

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