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Archiv für Kosmologie

Pulsare als genaue kosmische Uhren

Ein internationales Team von Astronomen hat das Verhalten von kosmischen Uhren untersucht und dabei ein Verfahren entdeckt, das sie zu den mit Abstand genauesten Zeitmessern im Universum macht. Die Wissenschaftler, darunter Michael Kramer vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, werteten dazu die Signale von Pulsaren aus. Diese beobachten Forscher bereits mehrere Jahrzehnte mit dem 76-Meter-Radioteleskop am englischen Observatorium Jodrell-Bank.

Weiter in der Pressemeldung der Max-Planck-Gesellschaft:
Pulsare als Atomuhren -
Die Korrektur von Rotationsinstabilitäten macht Neutronensterne zu den besten Zeitmessern im Universum

Siehe auch:
Cosmic clocks hold the key to the secrets of the Universe

Switched Magnetospheric Regulation of Pulsar Spin-Down

Gekicke im Weltraum

Gekickt wird nicht nur im Fußball: Wenn etwa Schwarze Löcher einander so nahe kommen, dass sie zusammenstoßen und verschmelzen, dann erfährt das resultierende Schwarze Loch einen Rückstoß und schießt mit einer Geschwindigkeit von bis zu einigen tausend Kilometern pro Sekunde weiter durchs All. Manchmal aber verringert sich das Tempo plötzlich – ein Verhalten, für das es bisher keine Erklärung gab. Nun haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik das Rätsel gelöst: Es handelt sich um eine Art Rückstoß in die entgegengesetzte Richtung, der die Gesamtgeschwindigkeit herabsetzt. In diesem “Anti-Kick” strahlt das Schwarze Loch Gravitationswellen ab und erreicht so seine energetisch optimale Form: die Kugel.

Weiter in der Pressemeldung der Max-Planck-Gesellschaft:
Über das Bremsverhalten von Schwarzen Löchern

Vorgängerobjekte von Typ Ia Supernovae möglicherweise leichter als bislang gedacht

Weiße Zwergsterne als Vorläuferobjekte von Typ Ia Supernovae sind möglicherweise leichter als bisher angenommen. Explosionen der Weißen Zwerge unterhalb einer bestimmten Massengrenze, der sog. Chandrasekhar-Masse, wurden bisher als Erklärung für beobachtete Supernovae ausgeschlossen. Angeregt durch aktuelle Studien zur Zündung thermonuklearer Explosionen Weißer Zwergsterne mit sub-Chandrasekhar-Massen haben Wissenschaftler des Garchinger Max-Planck-Instituts für Astrophysik solche Systeme nun erneut untersucht. Ihre Simulationen zeigen, dass Explosionen von derart leichten Weißen Zwergen wesentlich besser mit den Beobachtungen übereinstimmen könnten als bisher gedacht.

Weiter in der Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik:
Sind die Vorgängerobjekte von Typ Ia Supernovae leichter als bisher gedacht?

Erstes hochaufgelöstes Bild mit dem Radioteleskop LOFAR

Das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und das Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching betreiben beide eine Station des europäischen LOFAR-Teleskops, das vom niederländischen Institut für Radioastronomie, ASTRON, koordiniert wird. Durch die erstmalige Zusammenschaltung von drei deutschen LOFAR-Stationen mit den zentralen Stationen bei Exloo in den Niederlanden ist es einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Olaf Wucknitz vom Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn nun gelungen, das erste hochaufgelöste Bild eines weit entfernten Quasars bei Radiowellen im Meter-Bereich zu erhalten. Dieser Wellenlängenbereich war bisher für derart detailgenaue Messungen nicht zugänglich, da dafür normalerweise Radioteleskope mit großem gegenseitigem Abstand miteinander vernetzt werden müssen. Das erste Bild der detaillierten Struktur des Quasars 3C 196 zwischen 4 und 10 m Wellenlänge konnte bereits mit einem kleinen Teil der Stationen des kompletten LOFAR-Netzwerks erzielt werden; später wird sich das LOFAR-Netzwerk über einen ausgedehnten Bereich Europas erstrecken.

Weiter in der Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik:
Detaillierte Struktur eines weit entfernten Quasars

Siehe auch:
Details in the Structure of a distant Quasar – First high-resolution image from the LOFAR radio telescope array

Rotationally symmetric structure in two extragalactic radio sources

Kiloparsec scale structure in the hotspots of 3C 196

Galaxienhaufen aus der Frühzeit des Universums entdeckt

Dieses Falschfarbenbild hat eine Seitenlänge
von etwa einem Zehntel des Monddurchmessers.
Die Pfeile deuten auf Galaxien,
die sich wahrscheinlich in gleicher Entfernung befinden;
sie häufen sich in der Bildmitte.
Die Konturlinien entsprechen
der Röntgenleuchtkraft des Haufens.
Galaxien mit einer bestätigten Entfernungsmessung
von 9,6 Milliarden Lichtjahren
sind durch Kreise hervorgehoben.
Die Kombination der Röntgendaten
und massereichen Galaxien belegt,
dass es sich um einen gravitativ
aneinander gebundenen Haufen handelt.
(MPE)
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Einen Galaxienhaufen aus der Frühzeit des Universums haben deutsche und japanische Astronomen entdeckt. Die Ansammlung alter und massereicher Galaxien liegt in einer Entfernung von rund 9,6 Milliarden Lichtjahren und kann dabei helfen, mehr über die Materieverteilung im jungen Kosmos zu erfahren.
Galaxienhaufen sind die größten Objekte im Universum. Sie bestehen aus zahlreichen Galaxien, die durch ihre Schwerkraft aneinander gebunden sind und zwischen denen sich stark aufgeheiztes Gas befindet. Alexis Finoguenov vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) und seinen beiden japanischen Kollegen Masayuki Tanaka und Yoshihiro Ueda gelang es, neben den Galaxien auch dieses heiße Gas anhand seiner energiereichen Strahlung aufzuspüren.
Die Forscher entdeckten die fernen Galaxien, als sie einen kleinen Bereich des Nachthimmels mit dem japanischen Subaru-Teleskop auf Hawaii studierten. Trotz eher schlechter Beobachtungsbedingungen fanden die Forscher fast 40 Objekte im Infrarotbereich, von denen sich einige als sehr massereiche Galaxien entpuppten. Deren Licht ist auf seinem Weg zur Erde durch die Ausdehnung des Universums auf gut 260 Prozent seiner ursprünglichen Wellenlänge gedehnt worden – entsprechend einer Entfernung von rund 9,6 Milliarden Jahren. Das Licht wurde also ausgesandt, als das Universum kaum ein Drittel seines heutigen Alters hatte.
Für den Nachweis des Haufengases nutzten die Forscher das Röntgenteleskop XMM-Newton.
Der neu entdeckte Galaxienhaufen enthält eine Fülle massereicher, rötlich erscheinender Galaxien. Das Vorhandensein dieser alten Galaxien deutet darauf hin, dass der Haufen durch die Verschmelzung mehrerer Galaxiengruppen entstanden ist. Junge und aktive Galaxien, deren Licht aufgrund der Strahlung neu entstandener Sterne eher bläulich erscheint, sind in dem Haufen dagegen selten.

Galaxienhaufen verrät sich durch unsichtbares Licht

Invisible light discovers the most distant cluster of galaxies

The spectroscopically confirmed X-ray cluster at z=1.62
with a possible companion in the Subaru/XMM-Newton deep field

The Subaru/XMM-Newton Deep Survey (SXDS)

Erste dreidimensionale Simulation einer Kernkollaps-Supernova

Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching ist es erstmals gelungen, mit komplexen Computerberechnungen nachzuvollziehen, wie bei Sternexplosionen die beobachteten Asymmetrien und die schnellen, eisenreichen Klumpen entstehen. Wie die Forscher im “Astrophysical Journal” berichten, verfolgten sie dazu in ihren dreidimensionalen Computermodellen das Sterben eines Sterns lückenlos vom Beginn der Explosion bis zum Ausbruch der Explosionswelle aus der Sternoberfläche.

Weiter in der Pressemeldung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik:
Wie Supernovae in Form kommen

Neues Infrarot-Instrument für das Large Binocular Telescope

Zehn Jahre haben deutsche, amerikanische und italienische Astronomen entwickelt, gebaut und getestet – jetzt ist LUCIFER 1 fertiggestellt. Das erste von zwei innovativen Instrumenten, jedes eine Kamera für Bilder und Spektren, hat seinen Betrieb am Large Binocular Telescope (LBT) auf dem Mount Graham in Arizona aufgenommen. Mit LUCIFER 1 wollen die Forscher tiefe Einblicke in das Universum gewinnen – von unserer Milchstraße bis hin zu den fernsten Galaxien. Das Gerät wurde von einem Konsortium deutscher Institute gebaut. Sein Zwilling soll Anfang 2011 zum Einsatz kommen.

Weiter in der Pressemeldung der Max-Planck-Gesellschaft:
Das Unsichtbare sichtbar machen

Wichtige Erkenntnisse über die Strahlung von Neutronensternen

Mit einer einzigartigen Kombination mehrerer Teleskope haben Astronomen fast die gesamte Klaviatur des Radiospektrums ausgeschöpft und sechs Pulsare gleichzeitig über den Wellenlängenbereich von 3,5 Zentimetern bis zu sieben Metern beobachtet. Das ermöglicht einen beispiellosen Blick darauf, wie Pulsare ihre Energie abstrahlen. Für diesen “Weltrekord” nutzte das internationale Team, darunter auch Forscher aus dem Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie, das neue europäische Niederfrequenz-Radioteleskop LOFAR in Verbindung mit zwei der weltweit größten Radioanlagen, der 100-Meter-Antenne bei Effelsberg und dem 76-Meter-Lovell-Teleskop in Großbritannien.

Weiter in der Pressemeldung der Max-Planck-Gesellschaft:
Die komplette Klaviatur der Pulsare

"Mystic Mountain" – Hubble's Jubiläumsbild

Der obere Teil einer drei Lichtjahre langen Säule aus Gas und Staub im Carinanebel,
die vom intensiven Licht naher Sterne zerfressen wird.
Zudem wird die Säule auch von innen auseinandergetrieben,
indem junge Sterne Gasjets ausstoßen, die an mehreren Stellen hervorbrechen.
Sehr schön zu sehen ist dies am Ende der langen fingerförmigen Struktur.
Das Hubble-Jubiläumsbild trägt den Titel "Mystic Mountain" (mystischer Berg).
(NASA/ESA/Mario Livio/The Hubble 20th Anniversary Team (STScI))

Anlässlich des 20. Jahrestages des Starts von Hubble haben NASA und ESA ein spektakuläres Jubiläumsbild des Weltraumteleskops veröffentlicht. Die neue Aufnahme zeigt eine gewaltige und bizarre Gassäule im etwa 7.500 Lichtjahre entfernten Carinanebel (NGC 3372) im Sternbild Kiel des Schiffs. Der ca. 300 Lichtjahre durchmessende Emissionsnebel liegt im Sagittarius-Arm der Milchstraße.
Als eine der größten H-II-Regionen unserer Heimatgalaxie stellt der Carinanebel ein riesiges Sternentstehungsgebiet dar. Viele der Sterne im Nebelkomplex besitzen 50 bis 100 Sonnenmassen, so auch der massereichste Stern im offenen Sternhaufen Trumpler 16. Dieser Eta Carinae genannte Stern ist von einem sich ausbreitenden bipolaren Nebel umgeben, der wegen seines Erscheinungsbildes auch als “Homunkulusnebel” bezeichnet wird.

HubbleSite – Starry-Eyed Hubble Celebrates 20 Years of Awe and Discovery

spacetelescope.org – Starry-eyed Hubble celebrates 20 Years of awe and discovery

ESA Portal – Starry-eyed Hubble celebrates 20 years of awe and discovery

HubbleSite – The Carina Nebula: Star Birth in the Extreme

HubbleSite – Doomed Star Eta Carinae

20 Jahre Weltraumteleskop Hubble

Das Weltraumteleskop Hubble in einer künstlerischen Darstellung.
(ESA/Hubble/astroarts.org)

Die Idee für ein Weltraumteleskop geht ursprünglich auf den deutschen Raketentechniker Hermann Oberth zurück. Oberth wies erstmals auf die Vorteile hin, die mit einem solchen Teleskop verbunden wären. Doch erst zu Beginn der 1960er Jahre beschäftigte sich eine Gruppe der Amerikanischen Akademie der Wissenschaften mit der Frage des Baus eines Weltraumteleskops – und sprach sich eindeutig dafür aus. Es verging jedoch noch ein ganzes Jahrzehnt, ehe die NASA mit den Planungen begann. Im Jahr 1975 wurde die europäische Weltraumorganisation ESA in das Projekt miteinbezogen – auch um Geld zu sparen. 1978 schließlich bewilligte der amerikanische Kongress die Finanzierung, so dass einer Verwirklichung des Plans nichts mehr im Wege stand. Zu Ehren von Edwin Hubble, dem Pionier der modernen Kosmologie, erhielt das Instrument den Namen “Hubble-Weltraumteleskop” (engl. “Hubble Space Telescope”).
Das Marshall Space Flight Center der NASA, das seinen Sitz in Huntsville/Alabama hat, wurde mit der Entwicklung und dem Bau des Weltraumteleskops betraut. Großen Anteil an der Verwirklichung hatten die Firmen Lockheed und Perker-Elmer (zuständig für die Optik). Alle besonders empfindlichen Systeme des Teleskops wurden in Modulbauweise angefertigt, um sie im Falle eines Defektes während des Betriebes problemlos in Stand setzen bzw. auswechseln zu können. Das Goddard Space Flight Center in Greenbelt/Maryland war nicht nur für die Entwicklung der wissenschaftlichen Instrumente verantwortlich, es wurde auch als Kontrollzentrum auserkoren, von dem aus die Tätigkeit des Teleskops überwacht werden würde. Außerdem wurde in der Umgebung von Baltimore ein neues wissenschaftliches Institut für das Weltraumteleskop eingerichtet. Der Spiegel des Teleskops, der einen Durchmesser von 2,4 m aufweist, wurde 1981 fertiggestellt. Die Testreihe für die wissenschaftlichen Instrumente begann im Jahr 1983, und zwei Jahre später war auch das Gehäuse fertig, in welches das Teleskop eingebettet werden sollte. Ein Jahr später sollte der Start mit Hilfe eines Space Shuttles erfolgen, doch der tragische Unfall der Raumfähre “Challenger” am 28. Januar 1986 erzwang eine Verschiebung des Starts von Hubble.
Erst am 24. April 1990 war es schließlich soweit: mit Hilfe der Raumfähre “Discovery” wurde das Teleskop im Rahmen der Shuttle-Mission STS-31 gestartet. Am darauf folgenden Tag wurde das Instrument mit Hilfe des Greifarms der “Discovery” aus dem Laderaum gehievt und abgekoppelt. Die Solarzellen wurden ausgefahren, und die Besatzung der “Discovery” konnte nach erfolgreich abgeschlossener Mission zur Erde zurückkehren. Das Weltraumteleskop war ohne Probleme im erdnahen Weltraum ausgesetzt worden und schien prächtig zu funktionieren.
Am 20. Mai 1990 warteten die Astronomen mit großer Spannung auf die ersten Bilder des Teleskops – und erlebten eine unliebsame Überraschung: die Bilder erwiesen sich als völlig unscharf. Die Ursache war ein Öffnungsfehler am Hauptspiegel, eine sog. sphärische Aberration. Dies bedeutet, dass die Krümmung des Spiegels eine winzige Ungenauigkeit aufwies. Der Fehler betrug zwar lediglich zwei Hundertstel der Breite eines Haares, doch das genügte, um die Unschärfe hervorzurufen. In den folgenden Monaten gelang es mit Hilfe einer speziellen Verarbeitung am Computer, die mangelnde Schärfe der vom Hubble-Teleskop übersandten Bilder teilweise wieder wettzumachen. Doch auch auf diese Weise erhielt man lediglich Bilder, die nur wenig besser waren als jene, die man mit den leistungsstärksten erdgebundenen Teleskopen bei idealen Bedingungen erzielte. So wurde beschlossen, im Jahr 1993 eine Mission zu starten, in deren Verlauf der Fehler behoben werden sollte. Es stand nicht nur die Zukunft des Weltraumteleskops, sondern auch das Ansehen der NASA auf dem Spiel. Am 2. Dezember 1993 brachen sieben Astronauten an Bord der “Endeavour” auf, um den Fehler zu beheben. Am 4. Dezember holten sie mit dem Greifarm der Raumfähre das Teleskop in den Laderaum und widmeten sich den Instandsetzungsarbeiten. Die Gyroskope, das Magnetometer sowie einige beschädigte Solarzellen des Teleskops wurden ausgetauscht. Außerdem wurde eine neue Kamera (die WFPC-2) installiert. Anstelle des Photometers wurde eine Vorrichtung namens COSTAR eingebaut, die mit ihren Speziallinsen den optischen Fehler am Hauptspiegel ausgleichen konnte. Die Instandsetzungsmission brachte einen Erfolg, der alle Erwartungen übertraf: dank COSTAR war das Weltraumteleskop nun tatsächlich in der Lage, sein Potenzial voll auszuschöpfen. Etwas mehr als drei Jahre nach dem Start sendete Hubble Bilder von hervorragender Qualität zur Erde.
Die letzte der insgesamt fünf Service-Missionen für das Weltraumteleskop fand im Mai 2009 statt und kam einer Generalüberholung gleich. Dadurch ist Hubble nun fit für die nächsten fünf bis zehn Jahre.
Trotz der anfänglichen Probleme hat sich das Weltraumteleskop mittlerweile zu einem der erfolgreichsten Projekte der Raumfahrt entwickelt – und unsere Sicht des Kosmos grundlegend verändert. Während der vergangenen 20 Jahre machte Hubble bei mehr als 930.000 Beobachtungskampagnen über 570.000 Bilder von 30.000 unterschiedlichen Himmelsobjekten. Bilder, die Astronomen und Öffentlichkeit gleichermaßen in Erstaunen versetzten und nicht unwesentlich zur weltweiten Popularität des Weltraumteleskops beitrugen. Die Beobachtungsdaten der letzten 20 Jahre umfassen inzwischen mehr als 45 Terabyte – das sind genügend Informationen, um damit fast 5.800 Film-DVDs zu füllen. Jeden Monat erzeugt das Weltraumteleskop mehr als 360 Gigabyte an Daten – dafür würde die Festplatte eines durchschnittlichen PC gerade mal ausreichen. Die Fülle der neuen Entdeckungen ist ebenfalls überwältigend: basierend auf den Hubble-Daten haben Astronomen mehr als 8.700 Fachartikel veröffentlicht, davon allein 648 im Jahr 2009. Hubble ist damit eines der produktivsten wissenschaftlichen Instrumente, die je gebaut wurden.

NASA – Celebrating the 20th Anniversary of the Hubble Telescope

HubbleSite – Two Decades Unveiling the Universe

The European Homepage For The NASA/ESA Hubble Space Telescope

The Hubble Heritage Project Website

The Hubble Legacy Archive (HLA)

YouTube – STS-31 launch & landing

Morgen hier bei Solscape: “Mystic Mountain” – Hubble’s Jubiläumsbild