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10 Rätselhafte kosmische Mysterien, die wir kürzlich gelöst haben
Die Entdeckungen von Astronomen führen häufig zu mehr Fragen, ohne die bereits vorhandenen zu beantworten. Aber im letzten Jahr lösten die Wissenschaftler 10 kosmische Mysterien, die sie seit Jahren verwirrten.
10Was ist das bizarre Objekt im Zentrum unserer Galaxie?
Astronomen haben lange Zeit versucht, die Natur von G2, einem unerklärlichen Körper im Zentrum unserer Galaxie, herauszufinden. Zuerst dachten sie, G2 sei eine Wasserstoffgaswolke, die sich auf das riesige Schwarze Loch in unserer Milchstraße zubewegte. Aber G2 benahm sich nicht wie eine Wasserstoffwolke, die sich in der Schwerkraft eines Schwarzen Lochs verfängt. Wenn dies der Fall gewesen wäre, wäre G2 in einem riesigen Feuerwerk explodiert, das das Schwarze Loch erheblich verändert hätte. Stattdessen blieb G2 weitgehend unverändert im Orbit.
Ein Team von Astronomen der UCLA löste das Rätsel schließlich mit den fortgeschrittenen Teleskopen von Hawaiis W.M. Keck-Observatorium. Durch die adaptive Optik kompensierten diese Teleskope die Verzerrung der Erdatmosphäre, um ein klareres Bild des Weltraums in der Nähe des Schwarzen Lochs zu erhalten.
Die Astronomen erfuhren, dass es sich bei G2 um einen riesigen Stern handelt, der von Gas und Staub umgeben ist und wahrscheinlich aus dem Zusammenschluss zweier Doppelsterne resultiert. Die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs verursacht diese Art der Verschmelzung und kann letztendlich eine ganze Klasse zusammengeführter Binärsterne erzeugen, ähnlich wie G2 in der Nähe des Schwarzen Lochs. Diese Art von fusioniertem Stern wird sich über mehr als eine Million Jahre ausdehnen und sich schließlich niederlassen.
Das expandierende G2 erfährt auch eine "Spaghetti-Fikation", die auch als Dehnung bezeichnet wird, was bei großen Objekten in der Nähe eines Schwarzen Lochs häufig vorkommt.
9Die Zwerggalaxien in der Nähe haben das Richtige?
Die Milchstraße ist die größte Galaxie in einer Gruppe von Galaxien, die durch die Schwerkraft vereint sind. Unsere nächsten benachbarten Galaxien sind als sphäroidische Zwerggalaxien bekannt. Die Astronomen fragten sich, ob diese nahe gelegenen Zwerggalaxien die Bedingungen haben, Sterne zu bilden, wie wir sie in unregelmäßigen Zwerggalaxien sehen, die über 1.000 Lichtjahre vom Rand der Milchstraße entfernt sind (aber nicht durch Schwerkraft an unsere Galaxie gebunden sind). Diese entfernten Zwerggalaxien enthalten große Mengen an neutralem Wasserstoffgas, das die Sternentstehung antreibt.
Mit empfindlichen Radioteleskopen fanden Astronomen, dass Zwerggalaxien, die sich innerhalb einer bestimmten Grenze um die Milchstraße bewegen, absolut kein Wasserstoffgas enthalten, um Sterne zu bilden. Die Milchstraße ist der Schuldige, genauer gesagt, der Halo des heißen Wasserstoffplasmas, das unsere Galaxie umgibt. Wenn nahe gelegene Zwerggalaxien die Milchstraße umkreisen, schält der Druck ihrer Umlaufbahnen das neutrale Wasserstoffgas der Galaxien ab. Diese Galaxien können also keine Sterne bilden.
8Wie viel dunkle Materie gibt es wirklich?
Nach der Lambda Cold Dark Matter-Theorie, der jüngsten Erklärung der Galaxienentstehung, sollten wir mit dem bloßen Auge mehrere große Satellitengalaxien um unsere eigene Milchstraße sehen können. Aber wir können nicht.
Der Astrophysiker Dr. Prajwal Kafle von der University of Western Australia entschied sich deshalb dafür, durch die Messung der Menge der dunklen Materie in der Milchstraße herauszufinden, warum. "Sterne, Staub, du und ich, alles, was wir sehen, machen nur etwa 4 Prozent des gesamten Universums aus", sagte er. "Etwa 25 Prozent sind dunkle Materie und der Rest ist dunkle Energie."
Mit einer Technik aus dem Jahr 1915 (noch bevor dunkle Materie entdeckt wurde) maß Kafle die Menge an dunkler Materie in unserer Galaxie, indem er die Geschwindigkeit der Sterne in der Milchstraße detailliert untersuchte. Er betrachtete sogar die Ränder unserer Galaxie. Seine neue Messung zeigte, dass wir in unserer Galaxie 50 Prozent weniger dunkle Materie haben als Astronomen einst angenommen haben.
Mit der neuen Messung der dunklen Materie von Kafle sagt die Theorie der Lambda Cold Dark Matter voraus, dass wir nur drei Satellitengalaxien um die Milchstraße sehen sollten. Das stimmt mit dem überein, was Astronomen sehen: die kleine Magellansche Wolke, die große Magellansche Wolke und die Sagittarius-Zwerggalaxie. Dr. Kafle löste ein Rätsel, das Astronomen seit etwa 15 Jahren verfolgt.
Die Wissenschaftler konnten auch die Geschwindigkeit messen, die erforderlich ist, um der Schwerkraft unserer Galaxie zu entgehen (550 Kilometer pro Sekunde). Das ist 50-mal schneller als die Geschwindigkeit, mit der eine Rakete die Erdoberfläche verlässt.
7Was passiert in einem explodierenden Stern?
Mit Hilfe der Funkinterferometrie (Daten aus mehreren Radioteleskopen verschmelzen, um ein klareres Bild zu erhalten), konnten Astronomen im Dezember 2013 einen Stern sehen, der einen explodierenden Stern erlebt. Dies ermöglichte ihnen, das Mysterium der Erzeugung von Gammastrahlen, hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung, zu lösen.
Tim O'Brien von der University of Manchester erklärte: „Eine Nova tritt auf, wenn Gas eines Begleitsterns auf die Oberfläche eines [sterbenden] weißen Zwergensterns in einem binären System fällt [zwei Sterne, die sich gegenseitig umkreisen]. Dies löst eine thermonukleare Explosion auf der Oberfläche des Sterns aus, die das Gas mit Geschwindigkeiten von Millionen von Kilometern pro Stunde in den Weltraum schießt. “
Manchmal bringt eine Nova einen neuen Stern hervor, aber die Explosion ist schwer vorherzusagen. Das ausgeworfene Material bewegt sich nach außen und bewegt sich schnell entlang der Umlaufbahn der Sterne. Nach einer Weile kollidiert ein noch schnellerer Abfluss von Teilchen aus dem weißen Zwergstern mit der sich langsamer bewegenden Materie. Der daraus resultierende Schock beschleunigt die Partikel ausreichend, um Gammastrahlen zu erzeugen.
6Warum gibt es kein Gesicht auf der anderen Seite des Mondes?
Seit 1959, als uns das sowjetische Raumschiff Luna 3 zum ersten Mal auf die andere Seite des Mondes blicken ließ, haben Astronomen das Problem der Mondlandschaften am Farside-Hochland problematisch durchgedacht. Niemand konnte erklären, warum die Gegenseite so anders aussah als die zum Mond gewandte Seite. Die andere Seite war ein Flickenteppich aus Kratern und Bergen, aber es gab fast keine maria (dunkle Bereiche aus flachen Basaltmeeren), wie wir auf der erdnahen Seite sehen.Die Maria bringt das Gesicht des Mannes auf dem Mond hervor.
Penn State Astrophysiker glauben, dass sie das Rätsel gelöst haben. Der Mangel an Maria auf der anderen Seite des Mondes spiegelt die dickere Kruste mit einer größeren Anhäufung von Aluminium und Kalzium wider.
Eine Theorie besagt, dass ein Objekt von der Größe des Mars einst mit der Erde kollidierte. Zusammen mit den äußeren Schichten der Erde wurde es in den Weltraum ausgeworfen, um schließlich den Mond zu bilden. Eine Gezeitensperre zwischen Erde und Mond hielt jedoch immer die gleiche Seite des Mondes zur geschmolzenen Erde. Diese der Erde zugewandte Seite des Mondes blieb heiß, während die andere Seite des Mondes langsam abkühlte. Dies erzeugte auf der anderen Seite eine dickere Kruste.
Die Penn-State-Astrophysiker glauben, dass diese dickere Kruste es verhindert, dass magmatischer Basalt an die Oberfläche kommt. Meteoroiden durchbohrten angeblich die dünnere Kruste auf der der Erde zugewandten Seite des Mondes und setzten basaltische Lava frei, die die Maria bildete, die den Mann im Mond schuf.
MIT-Forscher sagen jedoch, neue Informationen aus der NASA-Mission GRAIL zeigen, dass der Mann auf dem Mond möglicherweise durch eine große Magma-Wolke innerhalb des Mondes verursacht wurde, nicht durch einen Asteroidenangriff. Die MIT-Gruppe ist sich jedoch nicht sicher, wie der Nebel entstanden ist. Sie können ihre Theorie wahrscheinlich nicht ohne eine weitere Mondmission bestätigen.
5Was zum Teufel leuchtet das im Weltall?
Wenn Sie nachts einen klaren Himmel betrachten, sehen Sie viele Sterne. Mit einem kleinen Teleskop sehen Sie auch Planeten, Nebel und Galaxien. Wenn Sie jedoch einen Röntgendetektor verwenden, sehen Sie den hellen Schein der Röntgenstrahlen im gesamten Himmel, der als diffuser Röntgenhintergrund bezeichnet wird.
Die Quelle des Glühens ist seit etwa 50 Jahren ein Rätsel. Es gibt drei Möglichkeiten. Es könnte von außerhalb unseres Sonnensystems stammen, es könnte von einer „lokalen heißen Gasblase“ stammen oder es könnte in unserem Sonnensystem produziert werden. Die Forscher starteten eine NASA-Rakete zur Messung der diffusen Röntgenstrahlung und konnten das Rätsel endlich lösen.
Der größte Teil der Emissionen stammt aus der lokalen heißen Gasblase, die hunderte von Lichtjahren von der Erde entfernt ist. Der Rest (der nicht mehr als 40 Prozent beträgt) der innerhalb unseres Sonnensystems erzeugten Emissionen, nur wenige astronomische Einheiten von der Erde. Die heiße Blase könnte durch Sternwinde und Supernova-Explosionen verursacht worden sein, die große Löcher im Raum zwischen den Sternen erzeugen. Wenn eine andere Supernova in diesem leeren Bereich auftritt, kann heißes Gas, das Röntgenstrahlen emittiert, eine Blase erzeugen.
Röntgenstrahlen werden auch innerhalb unseres Sonnensystems emittiert, wenn der Sonnenwind, eine Freisetzung geladener Teilchen aus der Sonne, auf neutralen Wasserstoff und Helium trifft. Bis die Astronomen das Glühen des Himmels erklären konnten, fasste Massimiliano Galeazzi von der University of Miami das Rätsel so zusammen: „Es ist, als würde man nachts reisen und ein Licht sehen, ohne zu wissen, ob das Licht aus einer Entfernung von 10 Metern oder 1.000 Meilen kommt . ”
Jetzt wissen wir, dass es ein bisschen von beidem ist.
4Was ist die tatsächliche Entfernung zu den sieben Schwestern?
Pleiaden, auch "Seven Sisters" genannt, ist ein berühmter Sternhaufen im Sternbild Taurus. Astronomen halten es für ein kosmisches Laboratorium mit hunderten von jungen Sternen, die sich vor etwa 100 Millionen Jahren gebildet haben. Die Wissenschaftler verwendeten Pleiaden, um zu verstehen, wie Sternhaufen entstehen. Es ist auch hilfreich als Basis-Messwerkzeug zur Bestimmung der Entfernung zu anderen Sternhaufen.
Anfänglich waren sich die Astronomen einig, dass die Plejaden ungefähr 430 Lichtjahre von der Erde entfernt waren. Aber dann berechnete Hipparcos, ein europäischer Satellit, der die Entfernung zu Tausenden von Sternen genauer messen sollte, die Entfernung zu den Plejaden als 390 Lichtjahre. "Das scheint kein großer Unterschied zu sein, aber um die physischen Eigenschaften der Pleiades-Sterne zu erfüllen, wurde unser allgemeines Verständnis darüber, wie Sterne entstehen und sich entwickeln, in Frage gestellt", erklärte Carl Mellis von der University of California.
Mit einem Netzwerk von Radioteleskopen maßen Astronomen die Entfernung zu Pleiaden mit der Parallaxentechnik, bei der Wissenschaftler die Verschiebung in Pleiaden untersuchten, wenn sie von den gegenüberliegenden Enden der Erdbahn um die Sonne aus betrachtet wurden. Diese neue Messung betrug 443 Lichtjahre, von der angenommen wird, dass sie innerhalb von 1 Prozent der genauen Entfernung von der Erde zu den Plejaden liegt. Dies bedeutet, dass Hipparcos sich geirrt hat, was neue Fragen zur Genauigkeit der Entfernungen auf 118.000 andere Sterne aufwirft.
3Wie groß ist unsere galaktische Nachbarschaft?
Die Astronomen entdeckten mit sensiblen Radioteleskopen, wo Supercluster von Galaxien Grenzen haben, und fanden heraus, dass unsere Milchstraße zu einem kürzlich definierten ginormösen Supercluster namens "Laniakea" ("ungeheurer Himmel" auf Hawaiianisch) gehört. Der Name wurde zu Ehren polynesischer Seefahrer gewählt, die den Pazifik mit den Himmeln segelten, um sie zu führen.
Der Laniakea Supercluster mit 100.000 Galaxien hat einen Durchmesser von 500 Millionen Lichtjahren und eine Masse von 100 Millionen Milliarden Sonnen. Die Milchstraße liegt am Rande von Laniakea. Astronomen entwickelten auch bessere Informationen über den Großen Attraktor, den Schwerpunkt der Schwerkraft in unserer Region des intergalaktischen Raums, der unsere lokale Galaxiengruppe nach innen zieht und die Bewegung anderer Galaxienhaufen beeinflusst.
"Wir haben endlich die Konturen festgelegt, die den Supercluster von Galaxien definieren, die wir als Zuhause bezeichnen können", sagte R. Brent Tully von der University of Hawaii. "Dies ist nicht anders als wenn Sie zum ersten Mal erfahren, dass Ihre Heimatstadt tatsächlich Teil eines viel größeren Landes ist, das an andere Nationen grenzt."
2Was ominöses Schicksal erwartet die Erde?
Astronomen beschäftigen sich mit einer Art Himmelsarchäologie, in der sie die Ruinen von Planeten untersuchen, nachdem ihre Gaststerne gestorben sind.Die ersten Ergebnisse legen ein ominöses Schicksal für die Erde nahe.
Alles begann als Mission, um das Geheimnis zu lösen, wie sterbende weiße Zwergsterne verschmutzt werden. Die Atmosphäre eines weißen Zwerges, die aus reinem Wasserstoff oder reinem Helium bestehen sollte, wird häufig durch schwerere Elemente wie Kohlenstoff, Eisen und Silizium verunreinigt.
Die Wissenschaftler glaubten ursprünglich, dass die Elemente durch extreme Strahlung aus der Tiefe des Sterns an die Oberfläche gedrückt würden. Mit einem leistungsstarken Teleskop für eine eingehende Analyse konnten die Astronomen jedoch die Fingerabdrücke von Elementen wie Kohlenstoff, Phosphor, Silizium und Schwefel erkennen, wenn sich diese Elemente in der Atmosphäre des weißen Zwerges befanden. Die Sterne mit kontaminierten Atmosphären zeigten ein höheres Verhältnis von Silizium zu Kohlenstoff als gewöhnlich bei Sternen. Tatsächlich war es das gleiche Verhältnis, das in felsigen Planeten gefunden wurde.
"Das Rätsel um die Zusammensetzung dieser Sterne ist ein Problem, das wir seit mehr als 20 Jahren lösen wollen", sagte Professor Martin Barstow von der University of Leicester. "Es ist spannend zu erkennen, dass sie die Reste von Planetensystemen verschlucken, vielleicht wie unsere eigenen."
Das ist also das ominöse Schicksal, das den Planeten Erde erwartet. In Milliarden von Jahren wird unser Planet kaum mehr als felsige Verschmutzung in den sterbenden Überresten der Sonne sein.
1Wie endet unsere Galaxie?
Durch die Lösung eines Rätsels über die Entwicklung der Galaxien haben die Forscher auch ein besseres Verständnis für das Schicksal unserer Milchstraße entwickelt. Sie wissen, dass die Entwicklung einiger Galaxien von supermassiven Schwarzen Löchern in ihren Zentren beeinflusst wird, genau wie in der Milchstraße. Diese schwarzen Löcher stoßen fast das gesamte kalte Gas aus den betroffenen Galaxien aus. Ohne kaltes Gas können diese Galaxien keine neuen Sterne bilden.
Während die Abflüsse von molekularem Wasserstoffgas ein akzeptierter Bestandteil der Theorie der galaktischen Evolution sind, waren die Forscher verblüfft darüber, wie diese Gasabflüsse beschleunigt wurden. Mit fortgeschrittenen Teleskopen zur Untersuchung der benachbarten Galaxie IC5063 fanden Wissenschaftler heraus, dass hochenergetische Elektronenstrahlen, die von zentralen Schwarzen Löchern angetrieben werden, den Abfluss von molekularem Wasserstoffgas beschleunigen.
Dies deutet auch auf das endgültige Ergebnis unserer Milchstraße hin, die voraussichtlich in etwa fünf Milliarden Jahren mit unserem galaktischen Nachbarn Andromeda kollidieren wird. Wenn die beiden Galaxien zusammenstoßen, sammelt sich Gas im Zentrum des Systems und treibt sein supermassives schwarzes Loch an. Dies führt dazu, dass sich Düsen bilden und jedes in der Galaxie verbleibende Gas ausstoßen wird. In diesem Fall kann die zusammengeführte Galaxie keine neuen Sterne bilden.
+ Ist das alles nur eine Illusion?
Wir glauben, dass wir immer mehr über unser Universum verstehen. Wissenschaftler des nationalen Fermi-Beschleunigerlabors des US-Energieministeriums verwenden jedoch ein Laseranalyseprojekt namens Holometer, um festzustellen, ob wir tatsächlich in einem Hologramm leben. Das würde bedeuten, dass unsere 3D-Welt nur eine Illusion ist, bei der wirklich alles in winzigen 2-D-Paketen verschlüsselt ist.
Es ist vergleichbar mit dem, wie Fernsehshow-Charaktere glauben, in einer 3-D-Welt zu leben, aber sie sind auf einem 2-D-Bildschirm gefangen. Wissenschaftler glauben, dass die Informationen in unserem Universum in Paketen enthalten sein könnten, wie beispielsweise die Pixel auf einem Fernsehbildschirm Datenpunkte enthalten. Wenn Sie sich in der Nähe Ihres Fernsehgeräts aufhalten, können Sie einzelne Pixel sehen. Wenn Sie sich jedoch weiter zurückbewegen, scheinen alle Pixel ein Bild zu bilden.
Es ist möglich, dass unsere Welt so definiert ist. Unser „Pixel“ des Raums entspricht einer Fläche, die etwa 10 Billionen Billionen Mal kleiner ist als ein Atom. "Wir möchten herausfinden, ob die Raumzeit ein Quantensystem ist, genau wie die Materie", sagte Craig Hogan von Fermilab. „Wenn wir etwas sehen, wird dies die Raumideen, die wir seit Tausenden von Jahren genutzt haben, völlig verändern.“
Vielleicht wird es unsere Welt sein Twilight Zone Moment.