Schlagwort: Universum

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Zehn Hoch

Credit und Videorechte: Charles und Ray Eames (Eames Office)

Beschreibung: Wie unterscheidet sich das Universum im kleinen, im mittleren und im großen Maßstab? Der berühmteste Wissenschafts-Kurzfilm seiner Zeit zeigt spannende Vergleiche. Der Film „Zehn Hoch“ aus den 1960er-Jahren wurde nun offiziell auf YouTube veröffentlicht. Mit Klick auf das Bild könnt ihr das neun Minuten lange Video abspielen.

Von einer Picknick-Decke in der Nähe von Chicago geht es hinaus ins All, vorbei am Virgo-Galaxienhaufen. Alle zehn Sekunden zeigt der Film ein Quadrat, das an jeder Kante zehnmal größer ist als das vorige. Dann läuft das Video zurück, verkleinert das Bild alle zwei Sekunden um den Faktor zehn und endet schließlich im Inneren eines einzelnen Protons.

Der Ablauf von „Zehn-Hoch“ basiert auf dem Buch „Cosmic View“ von Kees Boeke aus dem Jahr 1957, wie auch der ähnliche, aber großteils animierte Film „Cosmic Zoom„, der ebenfalls Ende der 1960er-Jahre entstand. Die sich ändernden Perspektiven sind so faszinierend, dass Teile davon mithilfe moderner Computertechnik nachempfunden wurden, etwa in den ersten Minuten des Films „Contact“ oder in dem kurzen Digitalvideo „The Known Universe„, das letztes Jahr für das Amerikanische Museum für Naturgeschichte erstellt wurde.

Ray und ihr Ehemann Charles, die Produzenten des Films, waren ziemlich visionär und erfanden auch einen eigenen bekannten Stuhl.

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Eine Million Galaxien

Die ovale dunkle Scheibe im Bild zeigt den ganzen Himmel. Am Rand ist das oval leicht hellblau, das Oval ist von hellen Sprenkeln übersät. Links oben steht 2MASShowcase

Credit: 2MASS, T. H. Jarrett, J. Carpenter und R. Hurt

Sind die am nächsten gelegenen Galaxien zufällig verteilt? Die Zwei-Mikrometer-Durchmusterung des ganzen Himmels (2-Mikron-All-Sky-Survey, 2MASS) erfasste mehr als eine Million der hellsten „ausgedehnten Quellen“. Dabei wurde eine Karte erstellt. Sie zeigt, dass die Quellen nicht zufällig verteilt sind. Die meisten ausgedehnten Infrarotquellen sind Galaxien.

Dieses Bild zeigt eine detailreiche Strukturtapete. Die Strukturen definieren die Grenzen, innerhalb derer das Universum entstanden ist und sich entwickelt hat. Viele Galaxien bilden durch Gravitation Haufen. Diese Haufen sind lose in Superhaufen eingebunden, die manchmal von anscheinend zu noch größeren Strukturen geordnet sind. Der senkrechte blaue Streifen besteht aus den hellen Sternen unserer Milchstraße.

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Multiversen: Gibt es andere Universen?

Im Bild herrscht ein Chaos aus rosaroten Mandelbrot-Strukturen, Blasen, einem Auge Linuien und weiteren Elementen.

Illustrationscredit und Bildrechte: Clifford Pickover

Beschreibung: Gibt es fast exakte Kopien von uns in anderen Universen? Wenn eine oder mehrere der Multiversen-Hypothesen korrekt sind, dann ist das wahrscheinlich.

Diese digital erstellte Illustration zeigt unabhängige Universen als einzelne Kreise oder Kugeln. Die Kugeln könnten zufällig von allen anderen Kugeln getrennt sein, was bedeutet, dass keine Kommunikation zwischen ihnen möglich ist. Manche Kugeln stellen vielleicht unterschiedliche Umsetzungen unseres Universums dar, während in anderen alternative andere physikalische Gesetze gelten könnten.

Eine Serie an Paralleluniversen wird als Multiversum bezeichnet. Das menschliche Auge zeigt vielleicht die Möglichkeit, dass die Umsetzungen einiger Multiversum-Hypothesen nur in den Köpfen von Menschen existieren.

Eine Kritik an den Multiversum-Hypothesen lautet, dass sie meist schwer zu überprüfen sind. Bei manchen Multiversum-Hypothesen macht es Spaß, nur darüber nachzudenken, aber es ist praktisch unmöglich, sie zu falsifizieren, daher haben sie möglicherweise keinen wissenschaftlichen Wert.

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Mikrowellenmilchstraße

Der ganze Himmel in Mikrowellenstrahlung ist auf einer ovalen Karte dargestellt. Waagrecht verläuft die helle Milchstraße, nach oben und unten verlaufen violette Schlieren auf einem dunkelroten Hintergrund.

Credit: ESA, Arbeitsgruppen Planck HFI- und LFI

Beschreibung: Die Milchstraße verläuft mitten durch diese Falschfarben-Ansicht des ganzen Himmels. Wir sehen die Galaxis von der Kante. Die große Mikrowellenkarte entstand aus Daten, die in einem Jahr mit den Instrumenten der Raumsonde Planck gesammelt wurden. Planck kartiert den ganzen Himmel.

Die hellen Streifen aus Gas- und Staubwolken in der galaktischen Ebene und die riesigen gewölbten Strukturen der Galaxis im Mikrowellenenbereich sind Hunderte oder Tausende Lichtjahre entfernt. Die gesprenkelten Regionen oben und unten entsprechen der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB), sie sind an die 13.7 Milliarden Lichtjahre entfernt. Schwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung, die vom Urknall übrig sind, entsprechen den Ursprüngen von Strukturen im entstehenden Universum.

Die Forschenden von Planck, welche die Mikrowellendaten analysieren, wollen den Anteil der Milchstraße von der Hintergrundstrahlung trennen. Damit sollen die Eigenschaften der Hintergrundstrahlung am ganzen Himmel untersucht werden. Das verspricht Informationen über den Aufbau unserer Milchstraße.

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Eine Kraft aus dem leeren Raum: der Casimir-Effekt

Mitten im Bild ist eine fast perfekt glatte Kugel abgebildet. Links ist eine gezähnte Kante einer Platte, unter der Kugel sind weich wirkende Wellen mit Löchern.

Credit und Bildrechte: Umar Mohideen (U. California at Riverside)

Beschreibung: Diese winzige Kugel liefert den Hinweis, dass das Universum ewig expandieren wird. Die Kugel mit einem Durchmesser von wenig mehr als einem Zehntelmillimeter bewegt sich auf eine glatte Platte zu – als Reaktion auf Energieschwankungen im Vakuum des leeren Raumes.

Die Anziehungskraft wird als Casimir-Effekt bezeichnet. Sie ist nach ihrem Entdecker benannt, der vor 55 Jahren zu verstehen versuchte, warum sich zähe Flüssigkeiten wie Mayonnaise so langsam bewegen.

Heute gibt es Hinweise, dass ein Großteil der Energiedichte im Universum eine unbekannte Form hat, die als Dunkle Energie bezeichnet wird. Form und Entstehung der Dunklen Energie sind fast gänzlich unbekannt. Die Dunkle Energie wurde im Zusammenhang mit Vakuumfluktuation vorhergesagt, ähnlich wie der Casimir-Effekt. Dunkle Energie entsteht durch den Raum selbst.

Die gewaltige geheimnisvolle Dunkle Energie treibt anscheinend die gesamte Materie durch Gravitation auseinander. Daher dehnt sich das Universum vermutlich bis in alle Ewigkeit aus. Ein Hauptziel der Forschung ist, die Vakuumfluktuation zu verstehen, nicht nur um unser Universum besser erklären zu können, sondern auch um zu verhindern, dass mechanische Mikro-Maschinenteile aneinander kleben.

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Die durchschnittliche Farbe des Universums

Die beige Farbe des Bildes zeigt die durchschnittliche Farbe des Universums.

Credit: Karl Glazebrook und Ivan Baldry (JHU)

Beschreibung: Welche Farbe hat das Universum? Genauer gesagt, wenn der gesamte Himmel verschmiert würde, wekche Farbe käme schlussendlich dabei heraus? Diese skurrile Frage stellte sich, als man zu bestimmen versuchte, welche Sterne allgemein in nahe gelegenen Galaxien vorkommen. Die oben gezeigte Antwort ist eine je nach Bedingung wahrgenommene Schattierung von Beige. Um das herauszufinden mittelten Astronomen rechnerisch das Licht, das von einer der größten Stichproben an Galaxien ausgestrahlt wird, die bisher untersucht wurden: den 200.000 Galaxien der 2dF-Durchmusterung. Das daraus resultierende kosmische Spektrum weist Emissionen in allen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums auf, aber nur eine wahrgenommene Mischfarbe. Diese Farbe wurde im Laufe der vergangenen 10 Milliarden Jahre viel weniger blau, was den Schluss zulässt, dass rötere Sterne überhand nehmen. In einem Wettbewerb, bei dem eine bessere Bezeichnung für die Farbe gesucht wurde, gehörten skyvory und univeige zu den interessanteren Einträgen, doch der Gewinner war kosmischer Milchkaffee.

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Galaxy Zoo katalogisiert das Universum

Das Bild zeigt viele verzerrte Galaxienpaare und einzelne verzerrte Galaxien.

Credit und Bildrechte: SDSS, Galaxy Zoo; Komposit: Richard Nowell und Hannah Hutchins

Beschreibung: Auch Sie können in den Zoo. Das Galaxy-Zoo-Projekt ermöglicht bürgerlichen Wissenschaftlern – wissbegierige Menschen wie Sie, ausgerüstet nur mit einem Webbrowser – das Universum zu durchmustern. Nach einer kurzen Einschulung werden Freiwillige gebeten, die überlegene Bildverarbeitungsfähigkeit ihres Verstandes einzusetzen, um die Merkmale von Galaxien in der riesigen Sloan Digital Sky Survey zu klassifizieren und zu bemessen. In den nur zwei Jahren ihres Bestehens wurden bereits Millionen von Galaxien von Tausenden einsatzfreudiger Helfer begutachtet. Unter Verwendung von Galaxy-Zoo-Daten wurde zum Beispiel entdeckt, dass das Universum keine bevorzugte Rotationsrichtung erzeugt, ein ungewöhnliches und unklassifiziertes Objekt wurde gefunden, das immer noch untersucht wird, und eine ganze Klasse kleiner Galaxien, die als „Grüne Erbsen“ bezeichnet werden und eine außergewöhnlich hohe Sternbildungsrate aufweisen, wurde entdeckt. Weiters könnte der Galaxy Zoo einen Präzedenzfall für eine neue Art der wissenschaftlichen Recherche schaffen, bei der das Internet eingesetzt wird, um menschliche und maschinelle Intelligenz zu sammeln, zu bündeln und zu koordinieren. Oben ist eine Gruppe dynamischer Verschmelzungen abgebildet, die von Zoobesuchern gefunden wurden, und die die vielfältige, zooartige Natur vieler miteinander wechselwirkender Galaxien im Universum veranschaulicht.

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Schwache Gravitationslinsen verzerren das Universum

In einem Quader, der von weißen Linien skizziert ist, befindet sich ein rötliches Gespinst, in dem die Bahnen von drei Objekten markiert sind. An den Enden der Bahnen sind cyanfarbene Ovale.

Credit: S. Colombi (IAP), CFHT Team

Ist das ferne Universum wirklich so, wie wir es sehen? Weltraumforschende hoffen das nicht. Die Dunkle Materie im Raum dazwischen, die normalerweise unsichtbar ist, zeigt vielleicht ihre Präsenz, indem sie Bilder aus dem fernen Universum verzerrt, ähnlich wie ein altes Fenster Bilder von der anderen Seite verformt.

Wenn man feststellt, wie sehr die Hintergrundgalaxien ungewöhnlich flach und ihren Nachbargalaxien auffallend ähnlich erscheinen, kann man die Verteilung der Dunklen Materie abschätzen, die diese schwache Gravitationslinsenverzerrung verursacht.

Mit dem Canada-France-Hawaii-Teleskop (CFHT) wurden 200.000 weit entfernten Galaxien aufgenommen. Die Auswertung der Formen dieser Galaxien lässt ein massereiches Netzwerk von verteilter Dunkler Materie vermuten. Aus künftigen Ergebnissen kann man vielleicht sogar Details dieser Verteilung erkennen.

Dieses computergenerierte Simulationsbild zeigt, wie Dunkle Materie (rot) den Lichtweg und die scheinbare Form von weit entfernten Galaxien – blau dargestellt – verzerrt.

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