Schlagwort: Universum

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Hyperion: Größter bekannter Proto-Supergalaxienhaufen

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Visualisierungscredit: ESO, L. Calçada und Olga Cucciati et al.

Beschreibung: Wie entstanden Galaxien im frühen Universum? Um das herauszufinden, durchmusterten Astronomen eine Stelle des dunklen Nachthimmels mit dem Very Large Telescope array in Chile, um Galaxien zu finden und zu zählen, die entstanden, als unser Universum noch sehr jung war.

Analysen der Verteilung einiger ferner Galaxien (Rotverschiebung annähernd 2,5) zeigten eine gewaltige Ansammlung von Galaxien in einem Bereich von 300 Millionen Lichtjahren, mit ungefähr der 5000-fachen Masse unserer Milchstraße. Die Ansammlung trägt die Bezeichnung Hyperion, sie ist derzeit der größte und massereichste Proto-Superhaufen, der bisher im frühen Universum entdeckt wurde.

Ein Proto-Superhaufen ist eine Gruppe junger Galaxien, die durch Gravitation kollabiert, um einen Superhaufen zu bilden. So ein Superhaufen ist eine Gruppe aus mehreren Galaxienhaufen, die ihrerseits Gruppen aus Hunderten Galaxien sind, und jede dieser Galaxien ist selbst eine Gruppe aus Milliarden Sternen.

Auf dieser Visualisierung sind massereiche Galaxien in Weiß abgebildet. Regionen, die einen großen Anteil kleinerer Galaxien enthalten, sind blau schattiert. Das Aufspüren und Erklären solch großer Gruppen früher Galaxien hilft der Menschheit, die Zusammensetzung und Entwicklung des Universums als Ganzes besser zu verstehen.

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Die Dimensionen des Universums – Interaktiv

Link zur Animation: htwins.net/scale2

Animationscredit und -rechte: Cary und Michael Huang

Wie sieht das Universum im kleinen Maßstab aus? Oder im großen? Die Menschheit entdeckt, dass das Universum in jedem Bereich, den sie erforscht, sehr unterschiedlich ist. Zum Beispiel ist, soweit uns bekannt, jedes winzige Proton exakt gleich. Doch jede riesige Galaxie ist anders.

In einer Größenordnung, die Menschen vertraut ist, ist die Oberfläche eines Glastisches eher klein. Für eine Hausstaubmilbe ist sie aber eine unermesslich weite Ebene, die seltsam glatt ist. Vielleicht ist sie von kleinen Zellbrocken übersät. Nicht alle Größenordnungen verstehen wir gut. Zum Beispiel wird erforscht, was mit den winzigen Tröpfchen beim Niesen geschieht. Das hilft vielleicht, die Ausbreitung von Krankheiten einzudämmen.

Diese interaktive Flash-Animation ist eine moderne Version des klassischen Videos Zehn hoch. Es bietet ein neues Fenster zu vielen bekannten Größenordnungen des Universums. Wenn ihr den Balken unten verschiebt, könnt ihr eine Vielfalt an Größenordnungen erkunden. Mit Mausklicks auf einzelne Objekte ruft ihr die Beschreibung auf.

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Das beobachtbare Universum

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Illustrationscredit und Lizenz: Wikipedia, Pablo Carlos Budassi

Beschreibung: Wie weit können Sie sehen? Alles, was Sie jetzt gerade sehen können und könnten, wenn Ihre Augen alle Arten von Strahlung um Sie herum erkennen würden, ist das beobachtbare Universum.

Im elektromagnetischen Spektrum stammt das Fernste, das für uns sichtbar ist, vom kosmischen Mikrowellenhintergrund aus einer Zeit vor 13,8 Milliarden Jahren, als das Universum undurchsichtig wie dicker Nebel war. Einige Neutrinos und Gravitationswellen, die uns umgeben, kommen sogar von noch weiter draußen, doch die Menschheit hat noch keine Technologie, um sie zu erkennen.

Dieses Bild veranschaulicht das beobachtbare Universum in einem zunehmend kompakteren Maßstab mit Erde und Sonne im Zentrum, umgeben von unserem Sonnensystem, nahen Sternen, nahen Galaxien, fernen Galaxien, Fasern aus früher Materie und der kosmischen Hintergrundstrahlung.

Kosmologen gehen üblicherweise davon aus, dass unser beobachtbares Universum nur der nahe Teil eines größeren Ganzen ist, das als „das Universum“ bezeichnet wird, wo die gleiche Physik gilt. Doch es gibt einige Zeilen beliebter, aber spekulativer Überlegungen, die behaupten, unser Universum wäre Teil eines größeren Multiversums, in dem entweder unterschiedliche Naturkonstanten auftreten, andere physikalische Gesetze gelten, höhere Dimensionen wirken oder in denen es leicht abweichende Versionen unseres Standarduniversums gibt.

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Galaxienentstehung in einem magnetischen Universum


Bildcredit: IllustrisTNG Projekt; Visualisierung: Mark Vogelsberger (MIT) et al. Musik: Gymnopedie 3 (Komponist: Erik Satie, Musiker: Wahneta Meixsell)

Beschreibung: Wie sind wir hierher gekommen? Wir wissen, dass wir auf einem Planeten leben, der einen Stern umkreist, welcher um eine Galaxie kreist, aber wie ist das alles entstanden?

Um die Details besser zu verstehen, verbesserten Astrophysiker die berühmte Illustris–Simulation zu IllustrisTNG – diese ist nun das komplexeste Computermodell der Entwicklung von Galaxien in unserem Universum. Dieses Video zeigt die Magnetfelder vom frühen Universum (Rotverschiebung 5) bis heute (Rotverschiebung 0). Relativ schwache Magnetfelder sind blau abgebildet, starke sind weiß dargestellt. Diese B-Felder passen sehr gut zu Galaxien und Galaxienhaufen.

Am Beginn der Simulation umkreist eine virtuelle Kamera das virtuelle IllustrisTNG-Universum und zeigt eine 30 Millionen Lichtjahre große junge Region, die ziemlich fadenförmig ist. Durch die Schwerkraft entstehen viele Galaxien und verschmelzen, während sich das Universum ausdehnt und entwickelt. Am Ende stimmt das simulierte IllustrisTNG-Universum statistisch gesehen gut mit unserem gegenwärtigen wirklichen Universum überein, obwohl es einige interessante Unterschiede gibt – zum Beispiel eine Abweichung bei der Energie von Radiowellen, die von schnell bewegten geladenen Teilchen abgestrahlt wird.

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Dunkle Materie in einem simulierten Universum

Auf dieser Simulation ziehen sich dunkle Fäden durchs Universum. Es ist Dunkle Materie. Die bekannte Materie sind orangefarbige Klumpen, es gibt nur wenige davon.

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

Spukt es im Universum? Auf dieser Karte der Dunklen Materie scheint es so. Die Gravitation unsichtbarer Dunkler Materie erklärt am besten, warum Galaxien so schnell rotieren und warum sie so schnell um Haufen kreisen. Sie erklärt auch, warum Gravitationslinsen Licht so stark ablenken und warum sichtbare Materie so verteilt ist, wie sie ist. Das gilt im lokalen Universum, aber auch im kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Das Bild entstand durch eine detailreiche Simulation mit Computern. Es stammt aus der Weltraumschau „Dunkles Universum” des Hayden-Planetariums im Amerikanischen Museum für Naturgeschichte. Das Bild zeigt, wie die allgegenwärtig die Dunkle Materie im Universum spukt. Die schwarzen, komplexen Fasern bestehen aus Dunkler Materie, die alles durchdringt. Sie sind hier wie Spinnennweben im Universum verteilt. Nur wenige Klumpen bestehen aus bekannter baryonischer Materie. Sie sind orange gefärbt. Die Simulation passt gut zu den Beobachtungen der Astronomie.

Dunkle Materie ist an sich schon ziemlich seltsam. Ihre Form ist unbekannt. Noch unheimlicher ist, dass sie nicht mehr als die seltsamste Quelle für Gravitation im Universum gilt, die wir vermuten. Diese Ehre gebührt nun der Dunklen Energie. Sie ist eine homogenere Quelle abstoßender Gravitation. Anscheinend bestimmt sie die Ausdehnung des ganzen Universums.

Nicht nur Halloween: Heute ist Tag der Dunklen Materie

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Woher stammen eure Elemente?

Dieses Periodensystem zeigt - anders als die üblichen Grafiken - den vermuteten Ursprung der Elemente, also ihre Entstehung in Sternen.

Bildcredit und Lizenz: Wikipedia: Cmglee; Daten: Jennifer Johnson (OSU)

Jedes Wassermolekül in eurem Körper enthält Wasserstoff. Er stammt vom Urknall. Im ganzen Universum gibt es keine weiteren nennenswerten Quellen für Wasserstoff. Der Kohlenstoff im Körper entstand im Inneren von Sternen durch Kernfusion. Das gilt auch für Sauerstoff.

Ein Großteil des Eisens in eurem Körper entstand vor langer Zeit in weiter Ferne bei Explosionen von Supernovae. Das Gold in eurem Schmuck entstand wahrscheinlich, wenn Neutronensterne kollidierten. Das löse vielleicht auch kurze Gammablitze und Gravitationswellen aus. Elemente wie Phosphor und Kupfer sind in unseren Körpern nur in Spuren vorhanden. Sie sind aber lebensnotwendig für alles bekannte Leben.

Dieses Periodensystem farbcodiert. Es zeigt die Vermutungen zum nuklearen Ursprung aller bekannten Elemente. Bei manchen Elementen wie Kupfer ist nicht klar, an wo sie entstehen. Daran forscht man weiterhin durch Beobachtung und Berechnungen.

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Spalte das Universum

Bildcredit: NASA, Erwin Schrödingers Katze

Jetzt, bevor ihr den Knopf drückt, sind zwei künftige Universen möglich. Wenn ihr den Knopf gedrückt habt, lebt ihr in einem dieser beiden weiter. Das ist eine echte Web-Version von Schrödingers berühmtem Experiment mit Katze. Wenn man auf diesem Astronautenbild den roten Knopf kickt, ändert sich das Bild, sodass der Astronaut eine von zwei Katzen zeigt. Eine lebt, die andere ist tot. Der Zeitpunkt des Klicks, kombiniert mit den Schaltungen im Gehirn und den Millisekunden Verzögerung des Geräts, liefern durch den Zufall der Quantenmechanik ein potenziell vorrangiges Ergebnis.

Manche glauben, dass die Quantenentscheidung, die ihr ausgelöst habt, das Universum teilt. Nach dieser Vorstellung existieren das Universum mit lebendiger und das Universum mit toter Katze in getrennten Teilen eines größeren Multiversums. Andere meinen, dass das Ergebnis eures Klicks die beiden möglichen Universen zu einem einzigen kollabieren lassen. Das geschieht auf eine nicht vorhersehbare Art und Weise.

Wieder andere glauben, dass das Universum klassisch deterministisch ist. Dann könnt ihr das Universum nicht wirklich spalten, wenn ihr den Knopf drückt. Stattdessen führt ihr nur eine Aktion aus, die seit Anbeginn der Zeiten so vorgesehen war. Egal, wie närrisch ihr euch beim Drücken des roten Knopfes fühlt und wie das Ergebnis ausfällt: Wir von APOD wünschen einen lustigen 1. April!

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Vier Bilder eines Quasars umgeben eine Galaxienlinse

Zwischen gelb leuchtenden Galaxien leuchtet ein seltsames Objekt. Ein Ring mit vier hellen Lichtern, die ein Kreuz bilden, umgibt ein weniger helles Objekt. Das Objekt in der Mitte ist eine Gravitationslinse für einen Quasar.

Bildcredit: ESA/Hubble, NASA, Sherry Suyu et al.

Das Seltsame an dieser Gruppe aus Lichtern ist: Vier davon sind derselbe ferne Quasar. In der Mitte der Quasarbilder liegt nämlich eine Galaxie im Vordergrund, die als unruhige Gravitationslinse wirkt. Ihr seht sie hier. Vielleicht noch seltsamer ist, dass man schätzen kann, mit wie schnell das Universum expandiert, indem man das Flackern des Quasars im Hintergrund beobachtet. Denn die Abläufe des Flackerns nehmen zu, wenn die Geschwindigkeit der Expansion steigt.

Das Verrückteste ist vielleicht, dass dieser mehrfach abgebildete Quasar ein Hinweis auf ein Universum ist, das etwas schneller expandiert, als man mit verschiedenen Methoden, die für das frühe Universum gelten, schätzte. Das ist so, weil … nun ja, niemand weiß, warum.

Mögliche Gründe gibt es viele: eine unerwartete Verteilung Dunkler Materie, ein unerwarteter Gravitationseffekt oder etwas ganz anderes. Vielleicht klären künftige Beobachtungen und Analysen diese Unklarheiten, die bei diesem und ähnlich gebrochenen Quasarbildern bestehen.

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