Das maßstäbliche Sonnensystem


Bildcredit und Bildrechte: Wylie Overstreet und Alex Gorosh

Beschreibung: Möchten Sie ein maßstabsgetreues Modell des Sonnensystems? Eine 1,4 Zentimeter große blaue Murmel passt gut als Erdmodell. Da die Sonne 109 Erddurchmesser hat, könnte ein 1,5 Meter großer Ballon die Sonne darstellen. Doch die Entfernung zwischen Erde und Sonne von 150 Millionen Kilometern wäre im gleichen Maßstab etwas weniger als 180 Meter. Somit passt das ganze Projekt mitsamt den Bahnen der äußeren Planeten vielleicht nicht in den Hof. Eventuell finden Sie genug Platz in einem trockenen Seebett. Das Video zeigt eine inspirierende Reise durch das maßstabsgetreue Sonnensystem.

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Ferne Neutrinos unter dem Eis der Antarktis aufgespürt

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Bildcredit: IceCube Collaboration, U. Wisconsin, NSF

Beschreibung: Woher kommen diese Neutrinos? Das IceCube-Neutrino-Observatorium in der Nähe des Südpols der Erde begann, fast unsichtbare Teilchen mit sehr hoher Energie aufzuspüren. Diese kaum wechselwirkenden Neutrinos durchdringen kurz vor ihrer Ortung fast die ganze Erde, und es ist ein Rätsel, woher sie stammen. Das antarktische Labor IceCube ist hier zusammen mit einer Skizze abgebildet, auf der lange Detektorstränge zu sehen sind, die in das kristallklare Eis darunter eingefroren sind. Mögliche Quellen dieser kosmischen Neutrinos sind die stürmischen Nahbereiche sehr massereicher Schwarzer Löcher in den Zentren ferner Galaxien sowie gigantische Sternexplosionen, die ihren Höhepunkt als Supernovae oder Gammablitze im fernen Universum erreichen. Wenn IceCube künftig immer mehr energiereiche Neutrinos aufspürt, könnten Übereinstimmungen mit bekannten Objekten dieses kosmische Rätsel lösen – vielleicht aber werden wir es nie erfahren.

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An der Auflösungsgrenze

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Bildcredit und Bildrechte: Yuri Beletsky (Las Campanas Observatory, Carnegie Institution)

Beschreibung: Wollten Sie schon einmal durch das Okular eines großen Weltraumteleskops sehen? Dabei hätten Sie einen scharfen Ausblick mit begrenzter Auflösung. Befreit von der atmosphärischen Unschärfe, die erdgebundene Beobachter plagt, wäre die Grenze der Winkelauflösung dieser Ansicht nur durch die Wellenlänge des Lichts und den Durchmesser von Teleskoplinse oder -spiegel festgelegt – je größer der Durchmesser, desto schärfer das Bild. Doch bei diesem erdgebundenen Schnappschuss wird ein neues aktives adaptives Optiksystem (MagAO) eingesetzt, um die atmosphärische Weichzeichnung bei visueller Beobachtung des berühmten Doppelsternsystems Alpha Centauri aufzuheben. Beim Test des Systems am Okular des 6,5 Meter großen Magellan-Clay-Teleskops am Las-Campanas-Observatorium betrachtet der Astronom Laird Close eine historische, nur durch die Auflösung begrenzte Ansicht (Einschub) und die deutliche visuelle Trennung des engen Doppelsternsystems … ohne in den niedrigen Erdorbit zu reisen.

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Die Potsdamer Schwerekartoffel

Das Bild zeigt eine deformierte Kugel mit den Kontinenten, vorne liegt Afrika. Die Meere sind farbcodiert von rot über orange und gelb bis blau.

Bildcredit: CHAMP, GRACE, GFZ, NASA, DLR

Beschreibung: Warum ist das Erdschwerefeld an manchem Orten der Erde stärker als an anderen? Manchmal ist der Grund dafür nicht bekannt. Um die Erdoberfläche besser zu verstehen, wurde anhand genauer Messungen mit den Satelliten GRACE und CHAMP eine genaue Karte des Schwerefeldes der Erde erstellt. Da sich in Potsdam (Deutschland) ein Zentrum für die Untersuchung dieser Daten befindet, und weil die Erde aufgrund der Ergebnisse wie eine Kartoffel aussieht, wird der so entstandene Geoid als Potsdamer Schwerekartoffel bezeichnet.

Hohe, rot gefärbte Gebiete auf der Karte zeigen Stellen, wo die Gravitation etwas stärker ist als sonst, während in blauen Regionen die Gravitation etwas geringer ist. Viele Beulen und Täler auf der Potsdamer Gravitationskartoffel sind auf Oberflächenstrukturen zurückzuführen – etwa den Nord- und Mittelatlantischen Rücken sowie den Himalaja -, andere wiederum nicht. Diese Strukturen könnten auf Stellen mit ungewöhnlich hoher oder geringer Dichte unter der Oberfläche zurückzuführen sein.

Karten wie diese helfen, auch die Veränderung der Erdoberfläche zu kalibrieren, etwa Änderungen der Meeresströmungen und das Schmelzen der Gletscher. Die obige Karte wurde 2005 erstellt, es gibt aber auch eine aktuellere, genauere Erd-Gravitationskarte aus dem Jahr 2011.

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Ein Vollkreis-Regenbogen über Australien

Vor einem Strand mit einer Stadt im Hintergrund leuchtet ein vollständiger 360-Grad-Regenbogen mit einem zweiten Regenbogen außen herum.

Bildcredit und Bildrechte: Colin Leonhardt (Birdseye View Photography)

Beschreibung: Habt ihr schon einmal einen ganzen Regenbogen gesehen? Vom Boden aus ist meist nur der obere Teil eines Regenbogens sichtbar, weil beim Boden weniger Regentropfen fallen. Doch in der Luft sieht man häufiger den ganzen 360-Grad-Kreis eines Regenbogens. Dieser Vollkreis-Regenbogen wurde letztes Jahr über Cottesloe Beach bei Perth (Australien) in einem fliegenden Hubschrauber fotografiert, der zwischen einem Sonnenuntergang und einem Platzregen flog.

Ein 84-Grad-Regenbogen ist ein beobachterabhängiges Phänomen, das vorwiegend durch die Reflexion von Sonnenlicht in Regentropfen entsteht. Dieser 84-Grad-Bogen folgte dem Hubschrauber unversehrt etwa 5 Kilometer. Zusätzlich war außerhalb des ersten Regenbogens ein blasserer zweiter Regenbogen mit umgekehrten Farben zu sehen.

APOD-Astrofotografen: Wurde eure Arbeit schon einmal für eine wissenschaftliche Entdeckungen genützt?
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Laniakea: Unser Heimat-Supergalaxienhaufen

Vor einem türkis-blau gefleckten Hintergrund ist eine Struktur aus weißen Linien, die alle zu zwei sehr dicken Strichen zusammenlaufen. Außen um die Struktur verläuft eine unregelmäßige orangefarbene geschlossene Linie.

Bildcredit: R. Brent Tully (U. Hawaii) et al., SDvision, DP, CEA/Saclay

Beschreibung: Es ist nicht nur eine der größten Strukturen, wie wir kennen – es ist unsere Heimat. Der kürzlich beschriebene Supergalaxienhaufen Laniakea enthält Tausende Galaxien, zu denen unsere Milchstraße, die Lokale Gruppe sowie der gesamte nahe gelegene Virgo-Galaxienhaufen gehört. Der kolossale Superhaufen ist auf der oben gezeigten computergenerierten Visualisierung zu sehen. Grüne Bereiche sind reich an Galaxien, die als weiße Punkte dargestellt sind, und die weißen Linien zeigen die Bewegung zum Zentrum des Superhaufens an. Der Umriss von Laniakea ist orange dargestellt, während der blaue Punkt unsere Lage zeigt. Außerhalb der orangefarbenen Line fließen Galaxien in andere Galaxienansammlungen. Der Laniakea-Superhaufen umfasst etwa 500 Millionen Lichtjahre und enthält ungefähr die 100.000-fache Masse unserer Galaxis. Die Entdecker von Laniakea gaben ihm den Namen, der auf hawaiisch „unermesslicher Himmel“ bedeutet.

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Holometer: Ein Mikroskop in Zeit und Raum

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Bildcredit: C. Hogan, Fermilab

Beschreibung: Wie stark unterscheiden sich Raum und Zeit in einem sehr kleinen Maßstab? Um den ungewohnten Bereich der winzigen Planck-Einheiten zu erforschen – wo Quanteneffekte, die normalerweise nicht wahrnehmbar sind, in den Vordergrund treten -, nahm ein neu entwickeltes Instrument mit der Bezeichnung Holometer in der Nähe von Chicago (Illinois, USA) seinen Betrieb am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) auf. Das Instrument soll herausfinden, ob leichte, aber gleichzeitige Erschütterungen eines Spiegels in zwei Richtungen einen Grundtypus holografischer Fluktuationen zutage fördern, der immer einen Mindestbetrag übersteigt. Oben ist einer der Endspiegel des Holometer-Prototyps abgebildet. Obwohl die Entdeckung eines holografischen Rauschens sicherlich bahnbrechend wäre, würde die Abhängigkeit solcher Fluktuationen von einer spezifischen Laborlängenskala manche Raumzeit-Interessierte überraschen. Ein Grund dafür ist das Lorentz-Invarianz-Postulat aus Einsteins spezieller Relativitätstheorie, das besagt, dass alle Längenskalen relativ zu einem bewegten Beobachter verkürzt erscheinen – sogar die winzige Planckskala. Dennoch ist das Experiment einzigartig, und viele sind neugierig, was dabei herauskommt.

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Saturns wirbelnde Wolkenlandschaft

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Bildcredit: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA

Beschreibung: Die Weitwinkelkamera der Raumsonde Cassini erhielt Ende 2012 ihre ersten sonnenbeleuchteten Ansichten von Saturns hohem Norden und fotografierte dieses faszinierende Falschfarbenbild vom Nordpol des beringten Planeten. Auf dem Komposit aus Bilddaten im nahen Infrarot wurden die niedrigen Wolken rot gefärbt und hohen grün, was Saturns Wolkenlandschaft eine lebhafte Erscheinung verleiht. Der in irdischen Maßstäben gewaltige orkanartige Nordpol-Sturm ist tief, rot und etwa 2000 Kilometer groß. Wolken an seinem äußeren Rand rasen mit mehr als 500 Kilometern pro Stunde. Auch andere atmosphärische Strudel wirbeln im Inneren des großen, gelblich-grünen sechsseitigen Strahlstroms, der als Hexagon bekannt ist. Rechts oben über den Wolkenoberflächen leuchten die Bögen der augenfälligen Ringe des Planeten in hellem Blau.

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