Zeitspirale

Die künstlerisch gestaltete Grafik zeigt detailreich die Entwicklung von allem ab dem Urknall bis hin zu mehrzelligem Leben, Säugetieren und Menschen.

Illustrationscredit: Pablo Carlos Budassi via Wikipedia

Was ist seit dem Beginn des Universums geschehen? Die hier abgebildete Zeitspirale zeigt einige der bemerkenswerten Höhepunkte.

Im Zentrum der Spirale befindet sich der Urknall, wo die Zeit, wie wir sie kennen, vor etwa 13,8 Milliarden Jahren ihren Anfang nahm. Die ersten Atome bildeten sich, daraus entstanden die ersten Sterne und schließlich aus Sternen und Gas die Galaxien. Das alles geschah in wenigen Milliarden Jahren. Vor ca. 4,6 Milliarden Jahren entstand unsere Sonne und kurz danach die Erde.

Das Leben auf der Erde begann vor ungefähr 3,8 Milliarden Jahren. Zellen und schließlich Fotosynthese folgten in der nächsten Milliarde Jahren. Vor etwa 1,7 Milliarden Jahren begann mehrzelliges Leben auf der Erde zu gedeihen. Erst seit 500 Millionen Jahren schwimmen Fische auf unserem Planeten. Säugetiere eroberten vor etwa 200 Millionen Jahren das Land.

Die Entwicklung zum Menschen nahm vor etwa 6 Millionen Jahren ihren Anfang – Menschen, die schließlich vor gerade mal 10.000 Jahren die ersten Städte bauten. Die illustrierte Zeitspirale endet hier. Doch vielleicht sollte man noch hinzufügen, dass vor nur 75 Jahren der Mensch die Raumfahrt erfand und in den letzten paar Jahren künstliche Intelligenz immer mehr in den Mittelpunkt rückt.

Fast Hyperraum: APOD-Zufallsgenerator

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M51 abrollen

Die Spiralarme der Galaxie M51 wurden im Bild aufgewickelt und als rechteckige Karte dargestellt. Am unteren Bildrand ist das Zentrum der Galaxie, oben hängt die kleine Begleitgalaxie an einem Spiralarm.

Bildcredit und Bildrechte: DatenHubble-Vermächtnisprojekt, EntrollungPaul Howell

2005 gelang dem Hubble-Weltraumteleskop ein beeindruckendes Porträt von M51, einer markanten Spiralgalaxie mit 60.000 Lichtjahren Durchmesser. In dieser digitalen Transformation des Bildes wurden die Spiralarme entrollt.

M51 ist einer der ursprünglichen Spiralnebel. Die gewundenen Arme werden von einer mathematischen Kurve, einer sogenannten logarithmischen Spirale beschrieben. Dabei wächst der Abstand in einer geometrischen Folge mit zunehmender Entfernung vom Zentrum. Durch Anwendung von Logarithmusfunktionen zur Verschiebung der Pixelkoordinaten im Hubble-Bild relativ zum Zentrum von M51 wurden die Spiralarme zu diagonalen geraden Linien verzerrt.

Das umgewandelte Bild zeigt deutlich die Sternentstehung entlang der Arme mit zartrosa Sternentstehungsgebieten und jungen blauen Sternhaufen. Die Begleitgalaxie NGC 5195 (oben) scheint den Weg des Arms vor ihr allerdings zu ändern, während sie selbst vom Entrollen von M51 relativ unberührt bleibt.

Logarithmische Spiralen sind auch als spira mirabilis (Wunderspirale) bekannt. Sie können in der Natur auf allen Skalen gefunden werden. So können sie zum Beispiel auch Wirbelstürme, die Spuren von subatomaren Teilchen in einer Blasenkammer oder Karfiol beschreiben.

NASA-Berichterstattung zur totalen Sonnenfinsternis am 8. April 2024

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Komet Pons-Brooks‘ wirbelnde Koma

Rechts unten sind der Kern und die Koma des Kometen Pons-Brooks zu sehen. Die Koma leuchtet grünlich, der Kern ist von spiralförmigen Ausgasungen umgeben, ein Hinweis, dass er sich vermutlich dreht. Nach rechts oben verlaufen die Schweife in Strähnen. Im Hintergrund sind lose Sterne verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: Jan Erik Vallestad

Bei der totalen Sonnenfinsternis nächsten Monat ist ein heller Komet zu sehen. Dieser sehr ungewöhnliche Zufall tritt ein, weil Komet 12P/Pons-Brooks bei seiner Rückkehr ins innere Sonnensystem zufällig nur 25 Grad von der Sonne entfernt sein wird, wenn am 8. April die totale Sonnenfinsternis in den USA stattfindet.

Derzeit ist der Komet beinahe mit bloßem Auge sichtbar, am besten sieht man ihn am frühen Abendhimmel mit einem Fernglas im Sternbild Fische (Pisces). Doch schon jetzt bietet Komet Pons-Brooks auf detailreichen Kamerabildern eine ziemliche Schau.

Dieses Bild ist ein Komposit aus drei spezifischen Farben, sie zeigen den sich ständig verändernden Ionenschweif des Kometen in hellblau, seine äußere Koma in grün und betont etwas von dem rot leuchtenden, spiralförmigen Gas um die Koma. Die Spirale wird vermutlich durch Gas verursacht, das vom langsam rotierenden Kern des riesigen Kometeneisbergs ausgestoßen wird.

Es ist zwar immer schwierig, die künftige Helligkeit von Kometen vorherzusagen, und Komet Pons-Brook neigt anscheinend sehr zu Ausbrüchen. Das macht es noch schwieriger, vorherzusagen, wie hell er tatsächlich ist, wenn sich am 8. April der Mond vor die Sonne schiebt.

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Die Spiralgalaxie NGC 2841

Die Spiralgalaxie NGC 2841 ist größer als die Milchstraße und besitzt eng gewundene, flächige Spiralarme.

Bildcredit und Bildrechte: Vitali Pelenjow

Beschreibung: Die Spiralgalaxie NGC 2841 ist etwa 46 Millionen Lichtjahre entfernt und liegt im nördlichen Sternbild Großer Bär. Diese detailreiche Ansicht des prächtigen Inseluniversums wurde in 32 klaren Nächten im November und Dezember 2021 sowie im Januar 2022 fotografiert. Sie zeigt einen markanten gelben Kern, die galaktische Scheibe und die blassen äußeren Regionen.

In die flächigen, eng gewundenen Spiralarme sind Staubbahnen, kleine Sternbildungsregionen und junge Sternhaufen eingebettet. Im Kontrast dazu besitzen viele andere Galaxien prächtige, ausladende Arme mit großen Sternbildungsregionen.

NGC 2841 hat einen Durchmesser von mehr als 150.000 Lichtjahren. Sie ist damit sogar größer als unsere Milchstraße. Röntgenbilder lassen vermuten, dass Sternexplosionen und dabei entstehende Winde Schwaden aus heißem Gas bilden, die sich in einem Hof um NGC 2841 ausbreiten.

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Die ungewöhnliche Spirale bei LL Pegasi

LL Pegasi, auch AFGL 3068 oder IRAS 23166+1655, bildet eine rätselhafte Spiralstruktur.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, HLA; Bearbeitung und Bildrechte: Jonathan Lodge

Beschreibung: Wie entstand die seltsame Spiralstruktur links oben? Das ist nicht bekannt, doch wahrscheinlich stammt sie von einem Stern in einem Doppelsternsystem, der die Phase eines planetarischen Nebels erreicht, in der die äußere Atmosphäre abstoßen wird.

Die riesige Spirale misst etwa ein Drittel eines Lichtjahres und besitzt vier oder fünf beispiellos regelmäßige vollständige Windungen. Angesichts der Expansionsrate des Spiralgases entsteht etwa alle 800 Jahre eine neue Schicht, das entspricht in etwa der Zeit, in der die beiden Sterne einander einmal umkreisen.

Das Sternsystem, wo die Spirale entstand, ist als LL Pegasi bekannt, aber auch als AFGL 3068 oder IRAS 23166+1655. Dieses Bild wurde vom Weltraumteleskop Hubble in nahem Infrarotlicht aufgenommen. Warum die Spirale leuchtet, ist ebenfalls rätselhaft, die führende Hypothese lautet, dass sie vom Licht eines nahen Sterns beleuchtet wird.

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Spiralförmiges Polarlicht über Island

Spiralförmiges Polarlicht über dem Ölfusá bei Selfoss in Island.

Bildcredit und Bildrechte: Davide Necchi

Beschreibung: Was leuchtet da am Himmel? Ein Polarlicht! Es wurde 2015 fotografiert, nachdem es in Island wegen seiner großen Helligkeit und schnellen Entwicklung auffiel.

Das Polarlicht ist das Ergebnis eines Sonnensturms, bei dem energiereiche Teilchen von der Sonne wenige Tage später durch eine Lücke in der schützenden Magnetosphäre der Erde drangen. Es zeigt ein spiralförmiges Muster, doch kreative Menschen erkennen im komplexen Leuchten der atmosphärischen Erscheinung beliebige Anzahl beliebter Symbole.

Im Vordergrund fließt der Ölfusá, die Lichter beleuchten eine Brücke in Selfoss. Hinter tief hängenden Wolken leuchtet der fast volle Mond. Die Sonnenaktivität – und wahrscheinlich dadurch entstehende Polarlichter auf der Erde – nimmt langsam zu, während die Sonne ein Aktivitätsminimum mit einer sehr ruhigen Periode in ihrem 11-Jahres-Zyklus hinter sich lässt.

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Eine perfekte Spirale

Die Spiralgalaxie M74 im Sternbild Fische.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, HLA; Bearbeitung: Mehmet Hakan Ozsarac

Beschreibung: Wenn schon nicht perfekt, ist die Spiralgalaxie M74 zumindest eine der fotogensten. Das Inseluniversum entählt ungefähr 100 Milliarden Sterne und liegt 32 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Fische. M74 präsentiert eine prächtige Aufsicht. Die Spiralgalaxie ist als Sc-Galaxie klassifiziert, ihre anmutigen Spiralarme sind von hellen blauen Sternhaufen und dunklen kosmischen Staubbahnen gesäumt.

Dieses scharfe Komposit entstand aus Bilddaten, die mit der Advanced Camera for Surveys des Weltraumteleskops Hubble aufgenommen wurden. Es zeigt etwa 30.000 Lichtjahre der Vorderseite von M74, die verwendeten Aufnahmen erfassen die Emissionen von Wasserstoffatomen, die das rötliche Leuchten der großen Sternbildungsregionen in der Galaxie betonen. M74 besitzt eine geringere Oberflächenhelligkeit als die meisten Galaxien im Messierkatalog und wird manchmal als die Phantomgalaxie bezeichnet.

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Die massereiche nahe Spiralgalaxie NGC 2841

Die 150.000 Lichtjahre große Spiralgalaxie NGC 2841 liegt an die 46 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Ursa Major.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, Subaru; Gestaltung und Bildrechte: Roberto Colombari

Beschreibung: Sie ist eine der massereicheren Galaxien, die wir kennen. Die Spiralgalaxie NGC 2841 ist an die 46 Millionen Lichtjahre entfernt, ihr findet sie im nördlichen Sternbild Ursa Major. Diese scharfe Ansicht des prächtigen Inseluniversums zeigt den Kern und die galaktische Scheibe in einem markanten Gelb.

In die fleckigen, eng gewundenen Spiralarme sind Staubbahnen, kleine, rosarote Sternbildungsregionen und junge blaue Sternhaufen eingebettet. Im Gegensatz dazu besitzen viele andere Spiralgalaxien prächtige, ausladende Arme mit großen Sternbildungsregionen. NGC 2841 ist mit einem Durchmesser von mehr als 150.000 Lichtjahren sogar größer als unsere Milchstraße.

Dieses Kompositbild wurde aus Aufnahmen des 2,4-Meter-Weltraumteleskops Hubble im Orbit und dem am Boden stationierten 8,2-Meter-Subaru-Teleskop zusammengesetzt. Röntgenbilder deuten darauf hin, dass durch Winde und Sternexplosionen heiße Gasschwaden entstehen, die sich in einen Halo um NGC 2841 ausbreiten.

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