Astrophysik

26. März 2019

Wie es im Inneren von Neptun oder Uranus aussieht

Das Innere von Riesenplaneten zu erforschen, ist keine leichte Aufgabe. Bis auf Weiteres werden wir es nicht schaffen, mit Sonden an Ort und Stelle zu messen, deshalb sind die Forscher auf Modelle angewiesen. Diese Modelle basieren auf dem, was sie über die Stoffe wissen, aus denen Eisriesen wie Neptun und Uranus bestehen. Dabei sind Irrtümer allerdings nicht ausgeschlossen. Bisher nahm man zum Beispiel an, dass Kohlenstoff unter dem hohen Druck stets die Gestalt von Diamant annimmt. Kohlenstoff und Wasserstoff sind unter den häufigsten Elementen im Universum, und Neptun besteht wie Uranus zu großen Teilen daraus, etwa in Form von Methan.…

Physiker drehen die Zeit zurück – ein bisschen

Astrophysik

14. März 2019

Physiker drehen die Zeit zurück – ein bisschen

"Ach, könnte ich doch die Zeit zurückdrehen!" Physikern scheint das gerade gelungen zu sein – zumindest im Quantenreich und mit kleinsten Teilchen. Das berichten sie im Wissenschaftsmagazin Scientific Reports. Eigentlich ist es unmöglich, das Rad der Zeit zu manipulieren. Das liegt daran, dass der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik zwischen Vergangenheit und Zukunft unterscheidet. Die meisten anderen physikalischen Gesetze sind reversibel. Aber wenn der Zweite Hauptsatz ins Spiel kommt, verhält sich die Natur bockig, dann entwickelt sich alles immer nur in eine Richtung. Das Kartenhaus bricht von selbst zusammen, baut sich aber nicht von selbst wieder auf. Wärme fließt von…

Wie kann man in ein Schwarzes Loch hineinsehen?

Astrophysik

7. März 2019

Wie kann man in ein Schwarzes Loch hineinsehen?

Wenn Masse so stark konzentriert ist, dass der von ihr ausgehenden Gravitation nicht einmal mehr Licht entkommen kann, dann sprechen Physiker von einem Schwarzen Loch. Der Name trifft die physikalische Natur des Phänomens eigentlich nur unzureichend. Denn auch von einem Schwarzen Loch geht Strahlung aus, die so genannte Hawking-Strahlung. Außerdem versetzen Schwarze Löcher ihre Umgebung dermaßen in Aufruhr, dass sie auf keinen Fall unsichtbar bleiben: Da gibt es eine Akkretionsscheibe von Materie, die gerade in das Loch einströmt, es gibt jede Menge wirbelnder Magnetfelder – Sie brauchen kaum zu befürchten, aus Versehen in ein Schwarzes Loch zu fallen. Aber…

Warum verhält sich Dunkle Materie in kleinen Galaxien anders als in großen?

Astrophysik

3. März 2019

Warum verhält sich Dunkle Materie in kleinen Galaxien anders als in großen?

Das wichtigste Kennzeichen Dunkler Materie besteht darin, dass sie nur über die Gravitation wechselwirkt. Und Gravitation ist als einzige der vier Grundkräfte immer anziehend. Dunkle Materie müsste sich deshalb eigentlich, egal wo man sie trifft, immer im Massenzentrum der jeweiligen Struktur ballen, ob es sich nun um eine kleine Galaxie oder einen riesigen Galaxienhaufen handelt. Aber in der Realität sieht es anders aus: In Galaxienhaufen zeigt Dunkle Materie das erwartete Verhalten, in kleineren Galaxien jedoch verteilt sie sich deutlich stärker, als es der Fall sein dürfte. Das ließe sich damit erklären, dass die Dunkle-Materie-Teilchen wie Billard-Kugeln voneinander abprallen, also…

Wo versteckt das Universum seine fehlende Masse?

Astrophysik

18. Feb. 2019

Wo versteckt das Universum seine fehlende Masse?

Schwarz macht schlank, sagt man ja gern. Diesen Trick nutzt anscheinend auch das Universum. Jedenfalls sieht es für die Astronomen deutlich schlanker aus, als es in Wirklichkeit ist. Beim Urknall wurde, das lässt sich ausrechnen, eine bestimmter Betrag an Materie freigesetzt (die Rede ist hier nur von gewöhnlicher, nicht von Dunkler Materie). Zählt man aber alles zusammen, was heute am Himmel zu sehen ist, kommen die Astronomen nur auf zwei Drittel dieses Betrags. Wo versteckt das Universum das restliche Drittel? Dieses "Missing Baryon Problem" ist eine wichtige Frage, verrät sie doch einiges über die Struktur des Alls. Und bevor…

Dunkle Materie + Dunkle Energie = Flüssigkeit mit negativer Masse?

Astrophysik

5. Dez. 2018

Dunkle Materie + Dunkle Energie = Flüssigkeit mit negativer Masse?

Das Konzept der Dunklen Materie haben die Physiker eingeführt, nachdem sie festgestellt haben, dass u.a. den Galaxien Masse fehlt, um ihre Rotation zu erklären. Die Dunkle Energie mit ihren seltsamen Eigenschaften brauchen sie, um zum Beispiel die Entwicklung des Universums in seiner frühen Kindheit zu erklären, als es plötzlich einen gewaltigen Wachstumsschub gehabt haben muss. Beide Konzepte werden im aktuellen Modell des Universums, LambdaCDM genannt, zusammengefasst. Dieses Modell hat allerdings einen kleinen Nachteil: Es sagt nichts darüber, woraus Dunkle Materie und Dunkle Energie bestehen. Die Experimentalphysiker sind der Antwort auf diese Frage in den letzten Jahren auch kein Stück…

Dunkle Materie: Das Universum ist klumpiger geworden

Astrophysik

18. Nov. 2018

Dunkle Materie: Das Universum ist klumpiger geworden

Vier Fünftel der Materie im Universum ist unsichtbar. Trotzdem bestimmt diese »Dunkle Materie« das Schicksal des Kosmos. Aber wie ist sie verteilt? Das lässt sich feststellen, indem man die Wirkung ihrer Gravitation misst. Gravitation verändert auch den Weg, den das Licht ferner Galaxien nimmt. Die Hyper Suprime-Cam (HSC) des japanischen Subaru-Teleskops hat das für etwa zehn Millionen Galaxien untersucht. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto tiefer kann man über sie in die Vergangenheit eintauchen. So lässt sich nicht nur die heutige Verteilung Dunkler Materie messen, sondern man kann auch Aussagen über die Vergangenheit treffen. (mehr …)

Kann man mit Gravitationswellen Daten übertragen?

Astrophysik

8. Nov. 2018

Kann man mit Gravitationswellen Daten übertragen?

Die Existenz von Gravitationswellen hat schon Albert Einstein vorhergesagt. Nachgewiesen wurden diese rhythmischen Veränderungen in der Struktur der Raumzeit erst 2016. Wäre es möglich, ihnen – ähnlich wie bei elektromagnetischer Strahlung – Informationen aufzuprägen und diese ohne Verzerrungen wieder abzulesen? Ja, hat ein russisches Forscherteam gezeigt. Das ist nicht selbstverständlich, denn die Raumzeit als »Medium« scheint spezielle Eigenschaften zu besitzen, die von der Allgemeinen Relativitätstheorie noch gar nicht behandelt werden. Die entscheidende Frage ist also: Sorgen diese Eigenschaften eventuell dafür, dass übertragene Daten stets verzerrt werden? (mehr …)