Schlagwort: Universum

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Dunkle Materie in einem simulierten Universum

Auf dieser Simulation der Verteilung Dunkler Materie im Universum sind viele dunkle Fasern verteilt. Wir wissen nicht, woraus sie bestehen. Nur die orange gefärbten Knoten sind Materie, wie wir sie kennen.

Illustrationscredit und -rechte: Tom Abel und Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Spukt es im Universum? Auf dieser Karte der Dunklen Materie scheint es so. Die Schwerkraft der unsichtbaren Dunklen Materie ist die wichtigste Erklärung dafür, warum Galaxien sich so schnell drehen, warum Galaxien so schnell um Galaxienhaufen kreisen, warum Gravitationslinsen Licht so stark ablenken und warum sichtbare Materie sowohl im lokalen Universum als auch im fernen kosmischen Mikrowellenhintergrund so verteilt ist, wie wir es beobachten.

Dieses Bild stammt aus der Weltraumschau „Dunkles Universum”. Es wurde vom Hayden-Planetarium im Amerikanischen Museum für Naturkunde produziert. Wir sehen in dieser Schau ein mögliches Beispiel dafür, wie allgegenwärtig Dunkle Materie im Universum ist. Das Bild stammt aus einer detailreichen Computersimulation. Im Universum sind komplexe Fasern aus Dunkler Materie wie Spinnweben verteilt. Sie sind schwarz dargestellt. Die relativ seltenen Klumpen aus vertrauter baryonischer Materie sind orange gefärbt. Diese Simulation stimmt statistisch sehr gut mit Beobachtungen aus der Astronomie überein.

Dunkle Materie ist an sich schon ziemlich seltsam. Sie hat eine unbekannte Form. Aber noch gruseliger ist vielleicht, dass sie nicht mehr als die eigenartigste Gravitationsquelle im Universum gilt. Diese Ehre gebührt nun der Dunklen Energie. Sie ist eine gleichförmige Quelle abstoßender Gravitation und bestimmt anscheinend die Ausdehnung des ganzen Universums.

Nicht nur Halloween: Heute ist Tag der Dunklen Materie

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Hubbles Ultra Deep Field in Licht und Ton

Das Bild zeigt das berühmte Hubble Ultra Deep Field mit unzähligen Galaxien. Beim Klick auf das Bild gelangt man zu einer vertonten Darstellung des Hubble Ultra Deep Field (HUDF).

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Vertonung: G. Salvesen (UCSB); Daten: M. Rafelski et al.

Sicher habt ihr Hubbles Ultra Deep Field schon einmal gesehen. Aber habt ihr es auch schon mal gehört? Klickt auf das Bild und lauscht! Hubbles Ultra Deep Field (HUDF) wurde in den Jahren 2003­­—2004 mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen. Es starrte eine sehr lange Zeit in einen fast leeren Raum. So wurden ferne, blasse Galaxien sichtbar.

Das HUDF ist eines der berühmtesten Bilder der Astronomie. Bei Klick auf das Bild wird es auf eine sehr lebendige Art präsentiert: Die Distanzen werden vertont. Wenn ihr den Mauspfeil auf eine Galaxie schiebt, hört ihr einen Ton, der ihre ungefähre Rotverschiebung verrät. Weil die Rotverschiebung das Licht zum roten Ende des elektromagnetischen Spektrums verschiebt, werden die Töne hier am tiefen Ende des Klangspektrums gezeigt. Je weiter die Galaxie entfernt ist, desto größer ist ihre kosmologische Rotverschiebung (sogar dann, wenn sie blau erscheint), und umso tiefer ist der abgespielte Ton.

Im Schnitt sind Galaxien im HUDF etwa 10,6 Milliarden Lichtjahre entfernt. Sie klingen dann wie ein F#. Findet ihr die am weitesten entfernte Galaxie?

Hinweis: Nicht alle Browser können die Vertonung abspielen.

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Simulation: Entstehung der ersten Sterne


Videocredit: Harley Katz (U. Oxford) et al.

Beschreibung: Wie entstanden die ersten Sterne? Um das herauszufinden, wurde die Computersimulation SPHINX für Sternbildung im sehr frühen Universum erstellt. Einige der Ergebnisse sind in diesem Video dargestellt. Die Zeit seit dem Urknall wird links oben in Millionen Jahre angezeigt.

Sogar 100 Millionen Jahre nach dem Urknall war die Materie im Kosmos zu gleichmäßig verteilt, als dass Sterne hätten entstehen können. Außer der Hintergrundstrahlung ist das Universum dunkel.

Bald beginnen leichte Materieklumpen mit viel Wasserstoff zu ersten Sternen zu verschmelzen. In diesem Zeitraffervideo steht violett für Gas, weiß für Licht und Gold für Strahlung, die so energiereich ist, dass sie Wasserstoff ionisiert und in geladene Elektronen und Protonen zerlegt. Die goldfarbenen Regionen zeigen auch die massereichsten Sterne, die als mächtige Supernovae enden. Der eingeschobene Kreis betont eine Zentralregion, aus der eine Galaxie entsteht. Die Simulation läuft, bis das Universum etwa 550 Millionen Jahre alt ist.

Um die Genauigkeit der SPHINX-Simulationen und die zugrunde liegenden Annahmen zu beurteilen, werden die Ergebnisse nicht nur mit aktuellen detailreichen Beobachtungen verglichen, sondern auch mit künftigen direkteren Beobachtungen des frühen Universums verglichen, die mit dem noch in Bau befindlichen NASA-Weltraumteleskop James Webb geplant sind.

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Kosmisch Latte: Die durchschnittliche Farbe des Universums

Die durchschnittliche Farbe des Universums ist Beige #FFF8E7 - oder auch Kosmisch Latte.

Farb-Credit: Karl Glazebrook und Ivan Baldry (JHU)

Welche Farbe hat das Universum? Genauer gesagt: Wenn man den ganzen Himmel gleichmäßig verschmiert, welche Farbe hätte die Mischung am Ende? Diese skurrile Frage stellte sich, als man herausfinden wollte, welche Art von Sternen in nahen Galaxien häufig vorkommen. Die Antwort lautet: Es ist eine leichte Schattierung von Beige. Der RGB-Farbcode für Computer ist #FFF8E7.

Das fanden Astronomen mithilfe einer der größten Stichproben an Galaxien heraus, die je untersucht wurde: die 200.000 Galaxien der 2dF-Durchmusterung. Der Mittelwert des Lichtes dieser Galaxien wurde rechnerisch ermittelt. Das so entstandene kosmische Spektrum enthält Emissionen aus allen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums. Doch es ergibt eine einzige wahrnehmbare Mischfarbe. Diese Farbe wurde im Laufe der letzten 10 Milliarden Jahre viel weniger blau. Das ist ein Hinweis, dass die Häufigkeit rötlicher Sterne zunimmt.

Ein Wettbewerb für einen besseren Namen der Farbe brachte Einträge wie skyvory oder univeige, doch der Sieger ist Kosmisch Latte.

Galerie: Bild-Einreichungen der großen Konjunktion an APOD

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Dunkle Materie in einem simulierten Universum

Auf dieser Simulation des Hayden Planetariums scheint Dunkle Materie im Universum häufiger vorzukommen als baryonische Materie.

Illustrationscredit und -rechte: Tom Abel und Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Spukt es im Universum? Diese Karte Dunkler Materie lässt das vermuten. Die Gravitation der unsichtbaren Dunklen Materie ist die beste Erklärung dafür, warum Galaxien so schnell rotieren und warum Galaxien auf ihren Bahnen in Galaxienhaufen so schnell sind. Sie erklärt auch, warum Gravitationslinsen Licht so stark ablenken und warum sichtbare Materie so verteilt ist, wie sie ist. Das gilt sowohl im lokalen Universum als auch im kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Das Bild stammt aus der Weltraumschau „Dunkles Universum”, die schon älter ist. Sie lief im Hayden Planetarium, das sich im Amerikanischen Museum für Naturgeschichte befindet. Das Bild zeigt, wie die Dunkle Materie alles durchdringt und im Universum spuken könnte. Es stammt aus einer detailreichen Simulation mit Computern. Komplexe Fasern aus Dunkler Materie sind wie Spinnweben verteilt. Sie sind schwarz gefärbt. Die relativ wenigen Klumpen aus bekannter baryonischer Materie sind orange dargestellt. Diese Simulationen passen gut zu Beobachtungen aus der Astronomie.

Dunkle Materie ist an sich schon ziemlich seltsam. Ihre Form ist unbekannt. Noch spannender ist vielleicht, dass sie nicht mehr als seltsamste Quelle der Gravitation im Universum gilt. Diese Ehre gebührt der Dunklen Energie. Sie ist eine gleichförmige Quelle abstoßender Gravitation. Anscheinend kontrolliert sie die Ausdehnung des ganzen Universums.

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Fernes Licht brechen

Dieses Bild wurde mit dem Visible MultiObject Spectrograph (VIMOS) aufgenommen, der am Very Large Telescope (VLT) Array in Chile eingesetzt wurde.

Bildcredit und Bildrechte: VIMOS, VLT, ESO

Beschreibung: Im fernen Universum scheint die Zeit langsam zu vergehen. Da zeitdilatiertes Licht zum roten Ende des Spektrums verschoben (rotverschoben) erscheint, können Astronominnen und Astronomen mithilfe der kosmologischen Verlangsamung der Zeit gewaltige Entfernungen im Universum vermessen.

Hier sieht man, wie das Licht von fernen Galaxien in seine Farbbestandteile (Spektren) aufgebrochen wurde. Das erlaubt Forschenden, die kosmologische Rotverschiebung bekannter Spektrallinien zu vermessen. Die Neuheit dieses Bildes besteht darin, dass die Entfernung zu Hunderten Galaxien mit einem einzigen Bild vermessen werden kann. In diesem Fall wurde das Bild mit dem Visible MultiObject Spectrograph (VIMOS) aufgenommen, der am Very Large Telescope (VLT) Array in Chile eingesetzt wurde.

Die Analyse der Verteilung ferner Objekte im Raum bietet Einblicke, wann und wie im frühen Universum Sterne und Galaxien entstanden sind, wie sie Haufen gebildet und sich entwickelt haben.

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Ein Flug durch Hubbles Ultra Deep Field

Videocredit: NASA, ESA, F. Summers, Z. Levay, L. Frattare, B. Mobasher, A. Koekemoer und das HUDF-Team (STScI)

Wie sieht es aus, wenn man durchs ferne Universum fliegt? Um das herauszufinden, schätzte ein Team von Astronominnen* die relative Entfernung von mehr als 5000 Galaxien im Hubble Ultra Deep Field (HUDF). Es ist eins der fernsten Galaxienfelder, die je abgebildet wurden.

Licht braucht viel Zeit, um das Universum zu durchqueren. Daher sehen wir die meisten Galaxien im Video zu einer Zeit, als das Universum erst einen Bruchteil seines jetzigen Alters hatte. Damals entstanden die Galaxien gerade erst. Sie hatten ungewöhnliche Formen, wenn man sie mit Galaxien der Gegenwart vergleicht. Es gibt noch keine ausgeprägten Spiralgalaxien wie unsere Milchstraße oder die Andromedagalaxie.

Am Ende des Videos fliegt man an den fernsten Galaxien des HUDF-Feldes mit einer Rotverschiebung von mehr als 8 vorbei. Diese frühe Klasse an Galaxien hat eine geringe Leuchtkraft. Diese frühen Galaxien enthielten wahrscheinlich energiereiche Sterne. Ihr Licht verwandelte einen Großteil der übrig gebliebenen normalen Materie im Universum von einem kalten Gas in heißes, ionisiertes Plasma.

Astrophysik: Stöbert in mehr als 2200 Codes in der Quellcodebibliothek für Astrophysik

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Edwin Hubble entdeckt das Universum

Original-Glasplatte mit Hubbles Markierung

Bildcredit und Bildrechte: Dank an Carnegie Institution für Wissenschaft

Beschreibung: Wie groß ist unser Universum? Diese Frage wurde – neben anderen – heute vor 100 Jahren von zwei führenden Astronomen erörtert. Diese Diskussion wird heute als die Große Debatte der Astronomie bezeichnet.

Viele Astronomen dachten damals, unsere Galaxis, die Milchstraße, wäre das ganze Universum. Viele andere jedoch glaubten, dass unsere Galaxis nur eine von vielen wäre. In der „Großen Debatte“ wurde jedes Argument ausführlich erörtert, doch es wurde kein Konsens erzielt.

Die Antwort kam mehr als drei Jahre später mit der Entdeckung eines veränderlichen Punkts im Andromedanebel, der hier auf der digital reproduzierten originalen Entdeckungs-Glasplatte zu sehen ist. Beim Vergleichen von Bildern bemerkte Edwin Hubble, dass sich dieser Fleck verändert hatte, daher schrieb er „VAR!“ auf die Platte. Hubble wusste: Die beste Erklärung war, dass dieser Fleck das Bild eines veränderlichen, sehr weit entfernten Sterns war. Somit war M31 tatsächlich die Andromeda-Galaxie – und sie war vielleicht ähnlich wie unsere eigene Milchstraße.

Dieses Bild ist nicht hübsch, aber der veränderliche Fleck darauf öffnete eine Tür, durch welche die Menschheit erstmals bewusst in einen überraschend weiten Kosmos spähte.

100-Jahr-Feier: Die Große Debatte der Astronomie fand heute vor 100 Jahren statt.

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