Schlagwort: Universum

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Kosmisch Latte: Die durchschnittliche Farbe des Universums

Die Farbe des Bildes ist ein helles Beige, es ist die durchschnittliche Farbe des Universums.

Credit Bildfarbe: Karl Glazebrook und Ivan Baldry (JHU)

Welche Farbe hat das Universum? Genauer gesagt: Wenn der ganze Himmel ausgeschmiert wäre, welche Farbe hätte dann das Ergebnis?

Diese skurrile Frage kam bei dem Versuch auf, die üblichen Sterntypen der nahen Galaxien zu bestimmen. Die Antwort, die hier abgebildet ist, ist eine Schattierung von „beige„. In Computer-Sprache: #FFF8E7.

Um das herauszufinden, haben Astronomen das Licht einer größeren Stichprobenmenge von Galaxien aus ihrer Analyse gemittelt: die 200.000 Galaxien der sogenannten 2dF Survey. Das resultierende kosmische Spektrum setzt sich aus Emissionen von allen Teilen des elektromagnetischen Spektrums zusammen und bidet eine zusammengesetzte Farbe, die letztlich wahrgenommen wird. Diese Farbe verlor im Verlauf der letzten 10 Milliarden Jahre deutlich an Blau-Anteilen, weil rötlichere Sterne mehr Verbreitung fanden.

Bei einem Wettbewerb zur Suche nach einem besseren Namen für diese Farbe waren einige bemerkenswerte Vorschläge „skyvory“ (ein Wortspiel aus den englischen Worten für „Himmel“ und „Elfenbein“) und „univeige“ (die Vereinigung von „Universum“ und „Beige“ mit dem linguistischen „Twist“, dass „b“ und „v“ gern vertauscht werden). Der Gewinner wurde aber „cosmic latte“ (kosmische Latte von italienisch „latte“ für Milch).

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Dunkle Materie in einem simulierten Universum

Wie ein dunkles Spinnennetz wirken die dargestellten Fäden aus Dunkler Materie im Bild. An den Knotenpunkten leuchten helle Flecken. Das Bild ist eine Illustration.

Illustrationscredit und Bildrechte: Tom Abel und Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Spukt es im Universum? In der Karte der Dunklen Materie sieht es zumindest so aus. Die Gravitation der Dunklen Materie ist die Haupterklärung für die schnelle Rotation der Galaxien, für das schnelle Kreisen von Galaxien um Galaxienhaufen, für Gravitationslinsen, die das Licht stark ablenken, und dafür, dass die sichtbare Materie so verteilt ist, wie sie ist. Das gilt sowohl im lokalen Universum als auch für den kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Das hier gezeigte Bild stammt aus der Show „Dark Universe“ vom Hayden Planetarium (New York) im Amerikanischen Museum für Naturgeschichte. Dieses Highlight zeigt ein Beispiel, wie allgegenwärtig die Dunkle Materie unser Universum heimsuchen könnte. Das Standbild ist Teil einer detailreichen Computersimulation.

Komplexe Filamente von Dunkler Materie werden hier schwarz dargestellt. Sie sind wie ein Spinnennetz im Universum verteilt. Die relativ seltenen Klumpen von uns bekannter baryonischer Materie dagegen sind orange dargestellt. Diese Simulationen passen statistisch gut zu astronomischen Beobachtungen.

Was möglicherweise etwas erschreckender ist, ist die Tatsache, dass die Dunkle Materie – so seltsam sie auch sein mag in ihrer unbekannten Form – inzwischen nicht mehr als die seltsamste Gravitation im Universum gilt. Dieser Schrecken fällt mittlerweile der Dunklen Energie zu. Dabei handelt es sich um eine gleichmäßige Quelle abstoßender Gravitation, von der man annimmt, dass sie die Expansion des gesamten Universums dominiert.

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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.

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JADES-GS-z14-0: Neues fernstes Objekt

Zwischen zahllosen Galaxien ist ein kleines Objekt mit einem weißen Quadrat markiert und rechts oben in einem Einschub vergrößert.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA)

Was wäre, wenn wir bis zum Beginn des Universums zurückblicken könnten? Wir könnten sehen, wie Galaxien entstehen. Doch wie sahen Galaxien damals aus? Der Antwort auf diese Frage kamen wir kürzlich einen Schritt näher, als die Analyse eines Bildes veröffentlicht wurde, das mit dem James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) aufgenommen wurde.

Die Aufnahme zeigt das fernste Objekt, das je entdeckt wurde. Die meisten Galaxien entstanden etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall, doch einige entwickelten sich früher. Der Kasten im Bild zeigt JADES–GS-z14-0. Es ist der blasse Fleck einer Galaxie, die nur 300 Millionen Jahre nach Beginn des Universums entstand.

Technischen gesehen liegt diese Galaxie bei der gemessenen Rotverschiebung z=14.32. Sie existierte also schon, als das Universum erst ein Fünfzigstel seines jetzigen Alters hatte. Praktisch alle Objekt im Bild sind Galaxien.

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Illustris: Simulation des Universums

Videocredit: Illustris-Arbeitsgemeinschaft, NASA, PRACE, XSEDE, MIT, Harvard CfA; Musik: Die vergiftete Prinzessin (Media Right Productions)

Wie kamen wir dazu? Klicken Sie auf „play“, lehnen Sie sich zurück und genießen Sie. Es handelt sich um eine Computer-Simulation der Entwicklung des Universums. Sie zeigt die Entstehung von Galaxien und des Platzes der Menschheit im Universum. Das Illustris Projekt verbrauchte 20 Million CPU-Stunden. Im Jahr 2014 wurden damit 12 Milliarden Auflösungselemente eines Würfels mit der Kantenlänge von 35 Millionen Lichtjahren berechnet. um zu zeigen, wie dieses Raumelement sich über 13 Milliarden Jahre entwickelt. Die Simulation verfolgt die Materie zurück bis zu ihrer Entstehung – und zwar für viele verschiedene Typen von Galaxien.

Während sich das virtuelle Universum entwickelt, wird ein Anteil der Materie, die sich mit dem Universum ausdehnt, schnell gravitativ gebunden. Dadurch bilden sich Filamente aus Galaxien und Galaxienhaufen. Das hier gezeigte Video zeigt die Perspektive von einer (nicht realistischen) Kamera, die Teile des sich verändernden Universums umkreist. Dabei nimmt sie erst die Entwicklung von Dunkler Materie auf, dann Wasserstoffgas abhängig von seiner Temperatur (0:45), dann schwere Elemente wie Helium und Kohlenstoff (1:30) und schließlich wieder Dunkle Materie (2:07).

Unten links wird die Zeit seit dem Urknall eingeblendet, während oben rechts angezeigt wird, welche Art von Materie gerade dargestellt wird. Explosionen (0:50) in Galaxienzentren kommen von den supermassiven Schwarzen Löchern, die Blasen von heißem Gas ausstoßen.

Interessante Abweichungen der Illustris-Simulation vom realen Universum wurden ebenfalls untersucht, z.B. dass die Simulation eine Überhäufigkeit von alten Sternen produziert.

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Eine Karte des beobachtbaren Universums

Ein Viertelkreis ist unten an der Spitze hell, geht von innen nach außen in rot über, dann blau, außen am Kreisbogen ist die Hintergrundstrahlung abgebildet.

Bildcredit und Bildrechte: B. Ménard und N. Shtarkman; Daten: SDSS, Planck, JHU, Sloan, NASA, ESA

Was wäre, wenn wir bis zum Rand des beobachtbaren Universums sehen könnten? Wir würden Galaxien hinter Galaxien sehen und dahinter nochmals Galaxien, und dahinter, nun ja, Quasare, das sind die hellen Zentren weit entfernter Galaxien.

Für ein besseres Verständnis der allergrößten Größenordnungen, die der Menschheit zugänglich sind, wurde eine Karte aller Galaxien und Quasare erstellt, die von 2000 bis 2020 mit der Sloan Digital Sky Survey (eine digitale Himmelsdurchmusterung) entdeckt wurden. Die Karte reicht bis zum Rand des beobachtbaren Universums.

Das Bild zeigt einen Keil der Karte mit ungefähr 200.000 Galaxien und Quasaren. Sie überblickt einen Zeitraum, der 12 Milliarden Jahre in die Vergangenheit reicht, das entspricht der kosmologischen Rotverschiebung 5.

Fast jeder Punkt im nahen unteren Teil der Illustration zeigt eine Galaxie. Die Rottöne zeigen die zunehmende Rotverschiebung und Entfernung. Ebenso zeigt fast jeder Punkt im obern Teil einen fernen Quasar. Blau schattierte Punkte sind näher als rote. Viele Entdeckungen zeigen deutlich, wie die Gravitation zwischen Galaxien dazu führte, dass sich das nahe Universum zu immer ausgeprägteren Faserstrukturen verdichtete als das ferne Universum.

Detailreichere Karte des heutigen APOD

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Farbe ins Universum bringen

Holzstich eines Wanderers, der den Kopf durch eine mit Sternen übersäte Kugelschale steckt. Links dahinter ist ein Räderwerk zu sehen. In der Mitte steht ein Baum in einer Landschaft, rechts blickt eine skeptische Sonne zum Wanderer, oben ist eine abgewandte Mondsichel mit Gesicht.

Bildcredit: Unbekannt, vermutlich C. Flammarion

Habt ihr Lust, das Universum auszumalen? Dann ist diese berühmte astronomische Illustration eine provisorische Einladung. Ihr, eure Freunde, Eltern oder Kinder können es ausdrucken oder auch digital färben.

Vielleicht interessiert euch, dass der tatsächliche Künstler unbekannt ist, obwohl diese Illustration im Laufe der letzten 100 Jahre an zahlreichen Orten auftauchte. Außerdem hat diese Arbeit keinen anerkannten Namen – fällt euch ein guter ein?

Die Illustration erschien erstmals 1888 in einem Buch von Camille Flammarion. Häufig soll sie zeigen, dass die aktuellen Konzepte Menschen jederzeit durch umfassendere Erkenntnisse ersetzt werden können.

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MAC0647: Webbs Gravitationslinsen im frühen Universum

Webbs neue Ansicht des Objekts MACS0647-JD zeigt bisher unbekannte Details. Beschreibung im Text.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, Dan Coe (STScI), Rebecca Larson (UT), Yu-Yang Hsiao (JHU); Bearbeitung: Alyssa Pagan (STScI); Text: Michael Rutkowski (Minn. St. U. Mankato)

Dieses lebhafte neue Vielfarben-Infrarotbild des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) zeigt die Gravitationslinse des Galaxienhaufens MACS0647. Der massereiche Vordergrundhaufen verzerrt und bricht das Licht der dahinter liegenden fernen Galaxien in derselben Sichtlinie. So wird die Hintergrundquelle MACS0647-JD vom Haufen offenbar dreifach vergrößert.

Als MACS0647-JD erstmals mit dem Weltraumteleskop Hubble beobachtet wurde, sah man sie als amorphen Klecks. Mit Webb entpuppt sich diese einzelne Quelle jedoch als Paar oder kleine Galaxiengruppe. Auch die Farben der MACS0647-JD-Objekte sind unterschiedlich – ein möglicher Hinweis auf Unterschiede im Alter oder im Staubgehalt dieser Galaxien.

Diese neuen Bilder liefern seltene Beispiele an Galaxien aus einer Zeit von wenigen 100 Millionen Jahren nach dem Urknall.

Entdecke das Universum: APOD-Zufallsgenerator
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