Kategorie: Best of

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Hammer und Feder auf dem Mond

Bildcredit: Apollo 15-Besatzung, NASA

Wenn ihr einen Hammer und eine Feder gleichzeitig fallen lasst, was erreicht zuerst den Boden? Auf der Erde der Hammer. Doch ist der Grund dafür nur der Luftwiderstand?

Schon vor Galileo überlegten Forschende und führten einfache Experimente durch. Sie meinten, dass ohne Luftwiderstand alle Objekte gleich fallen müssten. Galileo testete dieses Prinzip und fand heraus, dass zwei schwere Bälle mit unterschiedlicher Masse gleichzeitig den Boden erreichen. Historiker bezweifeln, dass Galileo dieses Experiment im Schiefen Turm von Pisa in Italien durchführte, wie der Volksmund berichtet.

Ein gut geeigneter Ort, wo man das Äquivalenzprinzip ohne Luftwiderstand testen kann, ist der Erdmond. Daher ließ der Apollo-15-Astronaut David Scott 1971 einen Hammer und eine Feder gleichzeitig auf den Mondboden fallen. Tatsächlich erreichten Hammer und Feder gleichzeitig den Mondboden, genau wie Galileo, Einstein und andere vorhergesagt hatten.

Das hier demonstrierte Äquivalenzprinzip besagt, dass die Beschleunigung eines Objekts durch die Gravitation nicht von seiner Masse, Dichte, Zusammensetzung, Farbe, Form oder Ähnlichem abhängt. Das Äquivalenzprinzip ist in der modernen Physik so wichtig, dass seine Auswirkung noch heute untersucht wird.

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Film: sich der Lichtgeschwindigkeit nähern

Bildcredit und Bildrechte: Antony Searle und Craig Savage (ANU)

Wie sieht es aus, wenn man fast mit Lichtgeschwindigkeit reist? Es gäbe seltsame visuelle Effekte. Einige sind in dieser relativistisch genauen Animation zu sehen. Durch die relativistische Aberration würden Objekte vor euch scheinbar Gruppen bilden. Durch den Dopplereffekt würden die Farben von vor euch liegenden Objekten ins Blaue und von Dingen hinter euch ins Rote verschoben.

Auf ähnliche Weise würde sich die Welt vor euch scheinbar ungewöhnlich schnell bewegen. Zugleich scheint es, als würde die Welt hinter euch verlangsamt. Objekte an den Seiten werden scheinbar gedreht. Das würde es ermöglichen, normalerweise verborgene Oberflächen zu sehen.

Weil die konstante Bewegung relativ ist, würden dieselben Effekte auftreten, wenn ihr euch nicht bewegt und die ganze Welt auf euch zurast.

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Apollo-17-Landeplatz: Ein schärferer Blick

In einem Krater ist ein heller Fleck, der in einem Einschub untenvergrößert wurde. Es ist das Landemodul der Mission Apollo 17, das auf dem Mond zurückblieb. Auch spuren der Astronauten verlaufen kreuz und quer durchs Bild

Credit: NASA / GSFC / Arizona State Univ. / Lunar Reconnaissance Orbiter

Beschreibung: Diese Ansicht zeigt deb Landeplatz von Apollo 17 im Taurus-Littrow-Tal. Es ist die am höchsten aufgelöste, die je im Weltraum entstand. Das Bild wurde letzten Monat vom Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) aufgenommen. Die hoch aufgelösten Bilddaten wurden gesammelt, als die Umlaufbahn des LRO angepasst wurde, um eine Annäherung auf nur zirka 22 Kilometer zu erreichen, als er einige Apollo-Landeplätze passierte. Diese Höhe ist nur ungefähr doppelt so hoch wie die eines Verkehrsflugzeugs auf der Erde.

Das Bild zeigt die zurückgelassene Abstiegsstufe der Mondlandefähre Challenger im Einschub. Der Mondrover auf seinem endgültigen Parkplatz ist mit LRV beschriftet. Auch das Apollo Lunar Surface Experiments Package ALSEP ist beschriftet. Es wurde zurückgelassen, um die Oberfläche und das Innere des Mondes zu überwachen.

Klare doppelte Spuren des Mondrovers und die Fußspuren der Astronauten Eugene Cernan und Harrison Schmitt sind an der Landestelle von Apollo 17 leicht erkennbar. Cernan und Schmitt sind die letzten Menschen, die bisher die Mondoberfläche betreten haben.

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Metall auf den Ebenen des Mars

Im Bild ist links ein großer Teil vom Hitzeschild des Rovers, darunter - davor - liegt ein seltsam geformter Stein, es ist ein Meteorit.

Bildcredit: Mars Exploration Rover Mission, JPL, NASA

Beschreibung: Was fand der Rover Opportunity auf dem Mars? 2005 querte er die ungeheure leere Ebene Meridiani Planum. Als Opportunity den Absturzort seines metallischen Hitzeschildes besuchte, den er ein Jahr zuvor beim Abstieg abgeworfen hatte, erlebte der rollende Roboter auf dem Mars eine Überraschung.

Die Überraschung ist der Stein links unten. Er besteht, wie sich herausstellte, hauptsächlich aus den dichten Metallen Eisen und Nickel. Das große kegelförmige Objekt dahinter und das Stück rechts daneben sind Teile von Opportunitys abgeworfenem Hitzeschild. Auch kleinere Teile des Schildes sind zu sehen. Forschende glauben nicht, dass der metallene „Hitzeschild-Stein“ auf dem Mars entstand, sondern halten ihn für einen uralten metallischen Meteoriten. Der Stein ist so groß wie ein Basketball.

Im Nachhinein könnte man den Fund eines Meteoriten in einer riesigen, leeren Staubebene auf dem Mars mit einem Meteoritenfund auf der Erde in der weiten Eisebene der Antarktis vergleichen. Der Fund führt zu Schätzungen, wie häufig Steine aus dem Weltraum auf den Mars gefallen sind.

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VAR!

Links ist die Andromedagalaxie abgebildet, ein Bildausschnitt aus der Mitte ist rechts unten vergrößert schwarzweiß dargestellt. Rechts oben ist ein Sternfeld mit einem eingekreisten Stern.

Credit: E. Hubble, NASA, ESA, R. Gendler, Z. Levay und das Hubble-Vermächtnisteam

Beschreibung: Als Edwin Hubble in den 1920er-Jahren Fotoplatten des 100-Zoll-Teleskops vom Mount-Wilson-Observatorium untersuchte, bestimmte er die Entfernung des Andromedanebels. Damit wies er eindeutig die Existenz von Galaxien außerhalb der Milchstraße nach.

Der Einschub rechts unten zeigt seine Anmerkung auf der historischen Platte. Die Abbildung wurde mit erdgebundenen Aufnahmen der Region und Bildern des Weltraumteleskops Hubble ergänzt. Diese Ergänzungen entstanden fast 90 Jahre später.

Hubble verglich verschiedene Platten und suchte dabei nach Novae. Eine Nova ist ein Stern, bei dem die Helligkeit plötzlich ansteigt. Hubble fand mehrere Novae auf dieser Platte und markierte sie mit „N“.

Als Hubble später entdeckte, dass ein Stern in der rechten oberen Ecke (er ist mit Linien markiert) in Wirklichkeit ein veränderlicher Stern aus der Klasse der Cepheiden war, strich er das „N“ durch und notierte „VAR!“. Cepheiden sind regelmäßig pulsierende Sterne.

Dank der Arbeit der Harvard-Astronomin Henrietta Swan-Leavitt dienen Cepheiden heute als Standardkerzen zur Entfernungsbestimmung im Universum. Als Hubble so einen Stern erkannte, konnte er zeigen, dass Andromeda kein kleiner Haufen aus Sternen und Gas in unserer Milchstraße ist, sondern eine riesige, eigenständige Galaxie, die beträchtlich von der Milchstraße entfernt ist.

Hubbles Entdeckung begründete unsere Vorstellung eines mit Galaxien gefüllten Universums.

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Die Raumfähre steigt auf

Aus einer Wolkendecke steigt eine Rauchsäule auf und wirft einen Schatten auf die Wolken. An der Spitze der Säule leuchten die Flamme der Raumfähre.

Credit: NASA

Beschreibung: Was steigt da aus den Wolken auf? Die Raumfähre. Wer zur richtigen Zeit am richtigen Ort aus dem Fenster eines Flugzeugs geblickt hat, sah etwas Ungewöhnliches: die Raumfähre Endeavour, die in den Orbit aufstieg.

Bilder der aufsteigenden Raumfähre und ihrer Abgasfahne wurden schon kurz nach dem letzten Start der Endeavour im Internet herumgereicht. Dieses Bild wurde von einem Shuttle-Trainingsflugzeug hoch über den Wolken fotografiert, es darf geteilt werden. Das Bild kann sich mit anderen Bildern derselben Raumfähren-Rauchsäule messen, die unter den Wolken aufgenommen wurden.

Unter der aufsteigenden Raumfähre sind heiße, leuchtende Gase zu sehen, die von den Triebwerken ausgestoßen werden, aber auch eine lange Rauchsäule. Der Schatten der Rauchsäule fällt auf die Wolkendecke und zeigt den Sonnenstand. Die Raumfähre Endeavour bleibt an die Internationale Raumstation angedockt und kehrt nach Plan nächste Woche zur Erde zurück.

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Sterngrößen im Vergleich

Credit und Videorechte: morn1415 (YouTube)

Beschreibung: Wie groß ist unsere Sonne im Vergleich mit anderen Sternen? Ein beliebtes Video auf YouTube vergleicht die Größen von Planeten und Sternen vom kleinsten bis zum größten.

Das Video beginnt mit dem Erdmond und schreitet zu immer größere Planeten in unserem Sonnensystem fort. Als nächstes kommt die Sonne im Vergleich mit benachbarten helleren Sternen in der Milchstraße. Am Ende rotieren einige der größten bekannten Sterne ins Blickfeld. Die wahren Größen der meisten Sterne außerhalb von Sonne und Beteigeuze wurde nicht durch direkte Beobachtung ermittelt, sondern durch die Messung ihrer wahrnehmbaren Helligkeit, Temperatur und Entfernung.

Obwohl das Video ein anregendes, großteils genaues Lernwerkzeug ist, können APOD-Lesende die Lernerfahrung ergänzen und vielleicht an einer genaueren künftigen Version mitarbeiten, indem ihr auf kleine Unstimmigkeiten im Video aufmerksam macht.

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Eisfischen nach kosmischen Neutrinos

Das Bild zeigt den Blick in ein Bohrloch, in dessen Mitte eine lange Stange verschwindet. Das Schmelzloch führt tief ins Eis und ist oben mit silbrig reflektierendem Material verkleidet.

Credit: NSF / B. Gudbjartsson, IceCube-Zusammenarbeit

Beschreibung: Forschende schmelzen Löcher in das Eis am unteren Ende der Welt. Fast 100 Löcher wurden beim Südpol geschmolzen. Sie dienen nun als astronomische Observatorien. Astronom*innenen versenkten für das IceCube-Neutrino-Observatorium einen langen Strang in jeden der tiefen, senkrechten Seen, der mit Lichtdetektoren verknotet ist. Die Detektoren sind so groß wie Basketbälle. Das Wasser in jedem Loch gefriert bald darauf wieder.

Die Detektoren an den Strängen messen blaues Licht, das im klaren Eis der Umgebung aufleuchten kann. Das Licht wird erwartet, wenn energiereiche Neutrinos von Objekten oder Explosionen draußen im Universum mit dem Eis kollidieren.

Oben wurde Ende des letzten Jahres der letzte von 86 Strängen von IceCube in den gefrierenden Abgrund versenkt. Damit ist IceCube nun der größte Neutrinodetektor, der je gebaut wurde. Aus Daten des früheren Experiments AMANDA wurde bereits die erste detailreiche Karte des sehr energiereichen Neutrinohimmels erstellt.

Zu den Zielen des neueren IceCube-Experiments gehört die Suche nach kosmischen Neutrinoquellen, weiters die Suche nach Neutrinos, die zeitgleich mit nahe gelegenen Supernovae und fernen Gammablitzen auftreten, und schließlich – mit viel Glück – ein Einblick in exotische physikalische Konzepte wie unsichtbare Raumdimensionen und Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit.

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