Schlagwort: ALMA

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SDP.81 – eine Galaxie mit Einsteinring

In der Mitte schimmert ein blauer Fleck, er ist eine Galaxie, die durch ihre Gravitation das Bild einer weiter entfernten Galaxie wie einen Bogen um sich krümmt.

Bildcredit: Y. Hezaveh (Stanford) et al., ALMA (NRAO/ESO/NAOJ), NASA/ESA Weltraumteleskop Hubble

Kann sich eine Galaxie hinter einer anderen verstecken? Nicht im Fall von SDP.81. Die Galaxie im Vordergrund wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble fotografiert. Sie ist blau dargestellt und verhält sich wie eine riesige Gravitationslinse, die das Licht einer Galaxie dahinter um sich herum krümmt. So wird diese sichtbar.

Die hinten gelegene Galaxie ist rot dargestellt. Sie wurde vom Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Radiowellenlängen abgebildet. Die Ausrichtung ist so präzise, dass das Bild der fernen Galaxie zu einer Art Teilring um die Vordergrundgalaxie gekrümmt ist. Solche Gebilde werden als Einsteinring bezeichnet.

Wenn man die Verzerrung durch die Gravitationslinse genau analysiert, zeigt sich, dass eine kleine, dunkle Begleitgalaxie zur Ablenkung beiträgt. Das ist ein weiterer Hinweis, dass viele Begleitgalaxien ziemlich schwach sind und von Dunkler Materie beeinflusst werden. Die kleine Galaxie ist der kleine weiße Punkt links. Der Einsteinring ist zwar nur ein paar Bogensekunden breit. Er ist in Wirklichkeit Zigtausende Lichtjahre groß.

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ALMA zeigt die protoplanetare Scheibe um HL Tauri

Die rot leuchtende Scheibe im Bild erinnert an den Querschnitt eines Baums mit Jahresringen.In der Mitte leuchtet die Scheibe gelb. Die dunklen Lücken stammen vielleicht von Planeten.

Bildcredit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NSF

Warum hat diese gewaltige Scheibe Lücken? Der aufregende mögliche Grund lautet: Planeten. Wie Planeten, die massereich genug sind, um diese Lücken zu bilden, so rasch entstanden sein können, ist ein Rätsel. Das Sternsystem HL Tauri ist nämlich nur etwa eine Million Jahre alt.

Das Entdeckungsbild der Lücken wurde mit den Teleskopen des neuen Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chile erstellt. ALMA bildete die protoplanetare Scheibe beispiellos detailreich ab. Sie löst sogar Strukturen auf, die nur 40 Lichtminuten groß sind. Die Scheibe ist nur etwa 1500 Lichtminuten groß. Das energiearme Licht, das ALMA beobachtet, spähte dabei durch einen dazwischenliegenden Nebel aus Gas und Staub.

Das HL-Tauri-System ist ungefähr 450 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Erforschung von HL Tauri gewährt wahrscheinlich einen Einblick in die Entstehung und Entwicklung unseres eigenen Sonnensystems.

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ALMA und die Milchstraße

Das Bild zeigt den ganzen Himmel über der Chajantor-Hochebene in den chilenischen Anden. Quer über den Himmel verläuft die Milchstraße. Links unten strahlt die Venus im Zodiakallicht. Am Rand des kreisförmigen Horizonts sind die Teleskope von ALMA verteilt.

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

Diese faszinierende Landschaft des ganzen Himmels wurde in der Chajnantor-Hochebene in den chilenischen Anden fotografiert. Der Ort liegt 5100 Meter über Seehöhe. Der Luftdruck beträgt etwa 50 Prozent des Drucks auf Meeresniveau. Durch die dünne Atmosphäre am Beobachtungsort ist die prächtige Milchstraße klar zu sehen.

Zu den kosmischen Furchen aus Staub, Sternen und Nebeln gesellt sich Venus. Der gleißende Morgenstern ist in der Morgendämmerung in ein starkes Band aus Zodiakallicht getaucht. Sogar in dieser Höhe ist der Nachthimmel nicht ganz dunkel. Der grünliche Schimmer ist Nachthimmellicht. Es entsteht durch Emissionen von Sauerstoffatomen.

Um den Horizont sind die Schüsseln von Radio-Antennen verteilt. Es sind Einheiten des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Die Anordnung erforscht das Universum in Wellenlängen, die über 1000 Mal länger sind als sichtbares Licht.

Mach mit: Stöbert in Ästhetik und Astronomie (engl.)

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ALMA-Teleskopanordnung in Zeitraffer

Videocredit: ESO, José Francisco Salgado, NRAO; Musik: Flying Free (Jingle Punks)

Es ist das bisher größte und komplexeste erdgebundene Astronomieprojekt. Was sieht es heute Nacht? Das Projekt Atacama Large Millimeter Array ALMA besteht aus 66 schüsselförmigen Antennen. Viele davon sind so groß wie ein kleines Haus. Sie befinden sich in der Atacamawüste im Norden Chiles in großer Höhe.

ALMA beobachtet den Himmel in hochfrequentem Radiolicht. Dieser Frequenzbereich wird normalerweise nur für die lokale Kommunikation verwendet, weil feuchte Luft ihn stark absorbiert. Die dünne Atmosphäre und die geringe Luftfeuchtigkeit über ALMA machen es jedoch möglich, auf neue und einzigartige Weise in diesem Frequenzbereich tief in unser Universum zu blicken.

Das erlaubt zum Beispiel die Sondierung des frühen Universums nach Chemikalien, die an Sternbildung beteiligt waren. Auch die Suche in lokalen Sternsystemen nach Anzeichen von Scheiben, in denen Planeten entstehen, ist möglich.

Dieses Zeitraffervideo zeigt die Bewegung von vier ALMA-Antennen im Laufe einer Nacht. Der Mond geht im Video früh unter, während sich drei Schüsseln gemeinsam ausrichten. Hintergrundsterne wandern unaufhörlich hinauf. Das Zentralband unserer Milchstraße dreht sich und tritt schließlich rechts ab. In der Mitte gehen die Kleine und Große Magellansche Wolke am Horizont auf. Es sind Begleitgalaxien unserer Milchstraße.

Scheinwerfer von Autos beleuchten die Schüsseln für kurze Augenblicke. Oben zieht gelegentlich ein Satellit vorbei, der die Erde umkreist. Das Tageslicht beendet das Video, nicht aber die Beobachtungen von ALMA, die üblicherweise Tag und Nacht durchgeführt werden.

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Nacht im Eiswald der Anden

Auf einer Hochebene sind Eisspitzen auf einem braunen Boden verteilt. Sie werden von Mondlicht beleuchtet. Darüber breitet sich ein prachtvoller Sternenhimmel aus.

Bildcredit und Bildcredit: Babak Tafreshi (TWAN)

Dieser Wald aus Büßerschnee und -eis reflektiert Mondlicht, das auf die Chajnantor-Hochebene scheint. Die Region liegt in den chilenischen Anden auf einer Höhe von 5000 Metern. In der Nähe steht das größte astronomische Observatoriums der Erde, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Die abgeflachten, scharfkantigen Formen sind bis zu mehrere Meter hoch. Form und Ausrichtung des Büßereises ist dergestalt, dass es mittags kaum Schatten wirft. Für die Entstehung in der trockenen, kalten, dünnen Atmosphäre ist Sublimierung wichtig, die vom Sonnenlicht ausgelöst wird.

Sublimierung ist der direkte Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand. Er formt auch andere Geländearten im Sonnensystem, zum Beispiel die eisigen Oberflächen von Kometen oder die Eiskappen auf dem Mars.

Über der traumhaften Landschaft entfaltet sich der Nachthimmel des Südens. Ihr seht die Sternbilder Pegasus, Andromeda und Perseus am linken Rand des Panoramas. Ihre Formen sind in der der Mythologie verwurzelt. Die hellen, bunten Sterne des Jägers Orion leuchten nahe der Mitte. Ganz rechts stehen die Große Magellansche Wolke und der Himmelssüdpol.

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Spiralnebel umgeben den Stern R Sculptoris

Um einen hellen Stern verläuft eine brüchige, leicht unregelmäßige Spirale in roten Farbtönen. Außen herum verläuft ein relativ heller Kranz.

Visualisationscredit: ALMA-Observatorium (ESO/NAOJ/NRAO)

Was passiert rund um diesen Stern? Bei R Sculptoris in der Milchstraße wurde eine ungewöhnliche Spiralstruktur entdeckt. R Sculptoris ist ein roter Riesenstern. Er ist etwa 1500 Lichtjahre von uns entfernt und steht im Sternbild Bildhauer (Sculptor). Der Stern wurde mit dem neuen Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ALMA beobachtet.

ALMA ist die derzeit leistungsstärkste Teleskopanordnung, die in Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängen beobachtet. Diese Spektralbereiche liegen außerhalb von rotem Licht zwischen Mikrowellen und Radiowellen. Aus Daten der Beobachtungen mit ALMA entstand eine 3-D-Visualisierung von dem Gas und dem Staub um den Stern. Ein digitaler Schnitt durch diese Daten zeigte die unerwartete Spiralstruktur.

Das Spiralmuster ist an sich ungewöhnlich. Doch beim Stern LL Pegasi wurde kürzlich ein ähnliches Muster in sichtbarem Licht entdeckt. Nach Analyse der Daten entstand die Hypothese, dass der Rote Riese R Sculptoris vielleicht Gas zu einem unsichtbaren Begleitstern in einem Doppelsternsystem ausstößt.

Die Dynamik dieses Systems ist möglicherweise sehr aufschlussreich. Zum Beispiel könnte sie Hinweise liefern, wie sich Riesensterne am Ende ihrer Existenz entwickeln und dabei einige Elemente, aus denen sie bestehen, ins interstellare Medium abgeben. Daraus können neue Sterne entstehen.

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Die Aussicht bei Chajnantor

Über einer Ansammlung von Radioteleskopen leuchtet der Mond im Bogen der Milchstraße.

Bildcredit und Bildrechte: Stéphane Guisard (Los Cielos de America), TWAN

Die Hochebene von Chajnantor in den chilenischen Anden ist 5000 Meter hoch. Dort oben ist der Anblick des Nachthimmels in mehrfacher Hinsicht atemberaubend. Die dünne Atmosphäre am dunklen Beobachtungsort ist extrem trocken, der Druck beträgt etwa 50 Prozent des Drucks auf Seehöhe. Daher ist der Ort ideal für das Atacama Large Millimeter Array.

ALMA untersucht das Universum in Wellenlängen, die über 1000-mal länger sind als sichtbares Licht. ALMAs Antennenschüsseln in der Mitte dies Panoramas sind 7 und 12 Meter groß. Der junge Mond beleuchtet sie, er steht im Bogen der Milchstraße. ALMAs Antennenanordnung erreicht eine Auflösung, die vergleichbar ist mit der von Weltraumteleskopen. Es arbeitet als Interferometer.

Ein Meteorstreifen und die Begleitgalaxien der Milchstraße, die Große (unten) und die Kleine Magellansche Wolke, schmücken die Nacht.

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