Monat: März 2014

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Aussicht in der Nähe eines Schwarzen Lochs

Ein roter Strudel reicht wie ein Trichter in die Tiefe, unten leuchtet eine helle Kugel, von der ein Strahl senkrecht aufsteigt.

Illustrationscredit: April Hobart, CXC

Mitten in einem Strudelbecken aus heißem Gas sitzt wahrscheinlich ein Ungeheuer, das noch nie direkt zu sehen war: ein Schwarzes Loch. Wenn man das helle Licht untersucht, das vom wirbelnden Gas abgestrahlt wird, bietet das häufig nicht nur Hinweise auf ein Schwarzen Lochs, sondern auch auf seine wahrscheinlichen Eigenschaften.

Man fand heraus, dass das Gas um beispielsweise GRO J1655-40 ungewöhnlich flackert. 450 Mal pro Sekunde flackert dieses Gas. Eine frühere Abschätzung der Masse des Objekts im Zentrum ergab sieben Sonnenmassen. Daher kann die Frequenz des schnellen Flackerns durch ein Schwarzes Loch erklärt werden, das sehr schnell rotiert.

Welche physikalischen Mechanismen das Flackern und eine langsamere quasiperiodische Schwingung in Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher und Neutronensterne verursacht, wird noch erforscht.

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Mars-Chiaroscuro

Braunrote Dünen sind mit dunklen Schatten gemischt. Die Dünen sind gerippt und teilweise von einer weißen Schicht überzogen.

Bildcredit: HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), NASA

Diese hoch aufgelöste Nahaufnahme der Marsoberfläche ist von tiefen Schatten geprägt. Sie bilden dramatische Kontraste aus Licht und Schatten. Die Szene wurde am 24. Jänner mit der HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) fotografiert, als die Sonne nur 5 Grad über dem lokalen Horizont stand.

Der Ausschnitt zeigt ein etwa 1,5 Kilometer breites Feld mit Sanddünen in einem Krater der südlichen Hochländer. Das Sonnenlicht fällt nur auf die Kämme der Dünen. Auf Südhalbkugel des Roten Planeten rückt der lange, kalte Winter näher. Jahreszeitlicher Frost bedeckt die hellen Grate der Marsdünen.

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Strichspuren über El Capitan

Hinter einer Felswand, an deren Fuß ein Nadelwald steht, ziehen Sterne kurze Strichspuren am Himmel. Der Polarstern ist in der Bildmitte hinter der Felswand. An einer Felsnase blitzt eine Reflexion auf.

Bildcredit und Bildrechte: Michael Bolte (UCSC)

El Capitans berühmte Granitfront im Yosemite-Nationalpark auf der Erde ragt von der Basis zum Gipfel knapp 1000 Meter hoch. Auf dieser Sternenlandschaft ist der Himmelsnordpol des Planeten hinter der Wand versteckt. Er liegt der in der Mitte all dieser Strichspuren. Die kurzen Bögen spiegeln die tägliche Rotation des Planeten um seine Achse wider.

Das Bild wurde digital aus 36 aufeinander folgenden Aufnahmen kombiniert. Die Aufnahmen enthalten auch gerade Spuren, es sind Positionslichter vorbeifliegender Flugzeuge. Unten sind die Lichtkegel eines Autos auf der Straße. Die durchbrochene Lichtspur vor El Capitans Klippen stammt von einer Seilschaft. Die Gruppe stieg in der Nacht des 8. November 2013 die Nase entlang auf. Es ist eine historische Kletterroute zum Gipfel.

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Solargrafie-Analemma

Das Bild wirkt geheimnisvoll. Unten ist eine graue Stadt leicht verzerrt abgebildet. Die oberen Ecken sind sehr dunkel. Am Himmel verlaufen drei 8-förmige Schleifen. Sie entstanden aus Bildern der Sonne, die im Lauf eines Jahres täglich zur selben Zeit aufgenommen wurden. Die Schleifen sind Analemmata.

Bildcredit und Bildrechte: Maciej Zapiór und Łukasz Fajfrowski

Heute ist Tag- und Nachtgleiche. Die Sonne kreuzt den Himmelsäquator und wandert um 16:57 UT nach Norden. Auf der Nordhalbkugel ist das der erste Tag im Frühling. Zur Feier des Tages zeigt dieses Bild den jährlichen Pfad der Sonne am Himmel der Erde. Es ist das erste Analemma, das jeden Tag mit der Technik der Solargrafie belichtet wurde.

Mit einer zylindrischen Lochkamera wurden drei Analemmakurven fotografiert. Dafür wurde ein Jahr lang dreimal täglich ein einziges Stückchen Schwarz-Weiß-Fotopapier eine Minute lang belichtet. Das geschah vom 1. März 2013 bis 1. März 2014. Die genau geplanten täglichen Belichtungen fanden um 10:30, 12:00 und 13:30 MEZ auf einem Balkon statt. Der Balkon im Stadtteil Kozanów in der polnischen Stadt Breslau blickt nach Süden.

Die beiden Äquinoktien des Jahres fanden am 20. März und 22. September statt. Es sind die Mittelpunkte auf der Achterschleifen, nicht die Kreuzungspunkte. Die Lücken in den Schleifen zeigen bewölkte Tage. Die beiden geschlossenen Linien links unten entstanden durch einen Ausfall der Zeitschaltuhr. Dadurch blieb der Verschluss der Lochkamera offen.

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Äquinoktium auf einer rotierenden Erde

Bildcredit: NASA, Meteosat, Robert Simmon

Wann verläuft die Linie zwischen Tag und Nacht senkrecht? Morgen. Dann findet auf dem Planeten Erde ein Äquinoktium statt. Zu dieser Zeit im Jahr sind Tag und Nacht etwa gleich lang. Zum Äquinoktium wird der Terminator der Erde senkrecht. Er verbindet Nord– und Südpol. Der Terminator ist die Trennlinie zwischen Tag und Nacht.

Dieses Zeitraffervideo zeigt ein ganzes Jahr auf dem Planeten Erde in zwölf Sekunden. Im geosynchronen Orbit zeichnete der Satellit Meteosat diese Infrarotbilder auf der Erde täglich zur selben Ortszeit auf. Das Video beginnt zum Äquinoktium im September 2010 mit senkrechtem Terminator. Während die Erde um die Sonne rotiert, neigt sich der Terminator. Die Nordhalbkugel erhielt weniger Sonnenlicht pro Tag. Das führte im Norden zum Winter.

Im Lauf des Jahres trat im März 2011 bei der Hälfte des Videos das Äquinoktium ein. Danach neigte sich der Terminator in die andere Richtung. Das führte zum Winter auf der Südhalbkugel und zum Sommer im Norden. Das aufgezeichnete Jahr endet mit dem September-Äquinoktium. Es folgte auf Milliarden Reisen, welche die Erde bereits um die Sonne vollendet hat. Weitere werden folgen.

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Kosmische Wirbel in der Mikrowellenkarte: Hinweis auf Inflation

In der eisigen Landschaft am Südpol steht das Mikrowellen-Observatorium Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2). Es ist am Dach des Gebäudes montiert. Der Bildeinschub rechts oben zeigt Polarisationsmuster vor Temperaturspitzen im Mikrowellenhintergrund.

Bildcredit: BICEP2-Arbeitsgemeinschaft, NSF, Steffen Richter (Harvard)

Gab es in der Geschichte des Universums einen frühen Zeitabschnitt mit extrem schneller Ausdehnung? So ein inflationärer Zeitraum wurde postuliert. Er sollte einige rätselhafte Eigenschaften des Kosmos erklären. Eine dieser Eigenschaften ist, dass unser Universum in entgegengesetzten Richtungen ähnlich aussieht.

Gestern wurden Ergebnisse veröffentlicht. Sie zeigen einen überraschend starken erwarteten Hinweis. Er besagt, dass es in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung charakteristische Polarisationsmuster geben sollte. Das stützt die Vorhersage der Inflation.

Die Hintergrundstrahlung ist Licht, das vor 13,8 Milliarden Jahren abgestrahlt wurde. Damals wurde das Universum erstmals durchsichtig. Diese frühen Wirbelmuster werden als B-Modus-Polarisationen bezeichnet. Sie können direkt auf Druck- und Dehnungseffekte zurückgeführt werden. Diese Effekte üben Gravitationswellen auf Elektronen aus, die Photonen abstrahlen.

Die überraschenden Ergebnisse fand man in Daten des Mikrowellen-Observatoriums Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2). Das Observatorium steht nahe beim Südpol. BICEP2 ist die Schüsselantenne auf dem Gebäude.

Der Bildeinschub zeigt eine Mikrowellen-Himmelskarte. Die schwarzen Polarisationsvektoren wirbeln scheinbar um die farbigen Temperaturspitzen. Die Schlussfolgerungen sind zwar statistisch schlüssig. Doch sie bleiben umstritten, solange man in unabhängigen Beobachtungen nach einer Bestätigung sucht.

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Gekrümmter Himmel: Strichspuren über dem Arches-Nationalpark

Hinter geschichteten Sandsteingebilden ziehen Strichspuren von Sternen in gekrümmten Bögen über den Himmel. In der Bildmitte wölbt sich die Milchstraße. Das Bild ist ein 360-Grad-Panorama, das waagrecht komprimiert wurde.

Bildcredit und Bildrechte: Vincent Brady

Was ist mit dem Himmel passiert? Es gab eine Art Zeitkrümmung und eine digitale Raumkrümmung. Die Zeitkrümmung entsteht, weil das Bild mit einer einzigen Aufnahme fotografiert wurde. Es ist eine zweieinhalbstündige Belichtung des Nachthimmels. Ein Ergebnis sind die markanten Strichspuren.

Die Raumkrümmung entsteht, weil das Bild eigentlich ein vollständiges 360-Grad-Panorama ist. Es wurde waagrecht verkürzt. Während die Erde rotiert, umkreisen die Sterne den Himmelsnordpol links und zugleich den Himmelssüdpol rechts. Er liegt unter dem Horizont.

Das Panorama wurde vor zwei Wochen in den frühen Morgenstunden fotografiert. Es entstand im Arches-Nationalpark im US-Bundesstaat Utah. Die augenfällige Struktur von urzeitlichem geschichtetem Sandstein ist im Bild vorne. Rechts steht der zwanzig Meter hohe Delicate Arch. Der ferne Bogen unserer Milchstraße wölbt sich in der Bildmitte.

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Die Antennengalaxien kollidieren

Wie ein Tentakel windet sich eine Galaxie von unten ins Bild, sie ist voller rötlicher Sternbildungsgebiete, Staubwolken und blauer Sternhaufen.

Bildcredit: Hubble-Nachlassarchiv, NASA, ESA; Bearbeitung und Bildrechte: Davide Coverta

Im Sternbild Rabe (Corvus) treffen zwei Galaxien aufeinander. Hier sind die aktuellsten Bilder. Wenn zwei Galaxien zusammenstoßen, tun das die Sterne, aus denen sie bestehen, meist nicht. Galaxien sind nämlich großteils leerer Raum. Die Sterne, so hell sie auch sind, brauchen nur wenig Raum.

Die langsame Kollision dauert Hunderte Millionen Jahre. Dabei kann eine Galaxie die andere durch Gravitation zerreißen. Doch in beiden Galaxien sind Staub und Gas reichlich vorhanden. Sie kollidieren.

Bei diesem Kampf der Titanen markieren dunkle Staubsäulen massereiche Molekülwolken. Sie werden bei der galaktischen Begegnung komprimiert. Dadurch entstehen plötzlich Millionen Sterne. Einige davon sind in massereichen Sternhaufen durch Gravitation aneinander gebunden.

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