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Expandierendes Universum: Lichtwege in der Kosmologie. Raum-Zeit-Diagramme und Lichtbirne

Was sehen wir eigentlich von unserem Universum? Die endliche Lichtgeschwindigkeit und die Ausdehnung des Kosmos bewirken, dass wir zu jedem Zeitpunkt nur ausgewählte Lichtteilchen empfangen können. Wir überblicken insgesamt nur einen kleinen Ausschnitt des Universums, der eine eigenartige, zeitlich veränderliche Form hat. Welche Wege nimmt das Licht von kosmischen Objekten zu uns, und wie weit sind sie entfernt?
Galaxienzoo, Herkules, Welteninseln

An Weihnachten 2021 ist der Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble, benannt nach James Webb, erfolgreich gestartet und hat im vergangenen Jahr die ersten Bilder an uns übermittelt. Schon jetzt ist klar, dass die neuen Messungen uns bei der Beantwortung einiger Fragen über unser Universum helfen können. Sie werden jedoch auch das ein oder andere Kopfkratzen hervorrufen. Zum einen, weil kosmologische Beobachtungen hin und wieder an sich für Verwirrung sorgen, zum anderen aber auch, weil sie unsere bisherigen Erkenntnisse tatsächlich in Frage stellen könnten: Noch nie zuvor war ein Teleskop in der Lage, kosmisch derart junge, aus heutiger Sicht alte, Galaxien zu beobachten. Aber warum alt? Müsste es nicht »weit entfernt« heißen? Tatsächlich geht in der Kosmologie beides eng miteinander einher. Warum und wie genau, werden wir etwas später besprechen.

Auf den Sensoren des James-Webb-Teleskops (JWST) kommen in jedem Moment unzählige Lichtteilchen (Photonen) an, deren Ursprungsrichtung wir über die Orientierung des Teleskops und die Position des entsprechend helleren Pixels in der Kamera feststellen können. Außerdem können wir über die Farbe der ankommenden Strahlung Auskunft erhalten, denn das JWST ist zusätzlich mit Instrumenten ausgestattet, die eintreffende Lichtstrahlen in ihre farblichen Bestandteile zerlegen können – in ein Spektrum.

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Sterne und Weltraum – Schwarze Löcher - Gibt es Singularitäten doch nicht?

Der Mathematiker Roy Kerr fand einen vermeintlichen Fehler in der Beschreibung schwarzer Löcher durch Roger Penrose und Stephen Hawking. Lesen Sie, weshalb seine Argumente nicht stichhaltig sind. Der Asteroid Apophis wird sich im April 2029 der Erde dicht annähern. Die ESA plant mit ihrer Mission RAMSES den etwa 350 Meter großen Gesteinsbrocken zu begleiten. Wir stellen die Initiative „Astronomie als Kickstarter“ in Schulen vor und komplettieren unsere Serie „Der Weg zum Deep-Sky-Foto“ anhand konkreter Arbeitsschritte in Bildbearbeitungsprogrammen.

Spektrum - Die Woche – Der Umbau der Chemieindustrie

Täglich entstehen in riesigen Fabriken zahllose Stoffe, die wir in unserem Alltag nutzen – allerdings nur dank fossiler Rohstoffe und eines extrem hohen Energieverbrauchs. In dieser »Woche« geht es um den Umbau der Chemieindustrie hin zur Klimaneutralität. Außerdem: Gibt es sie, die »Zuckersucht«?

Spektrum der Wissenschaft – Leere im Kosmos

Es gibt riesige, Voids genannte, Bereiche im Universum, in denen praktisch keine Materie vorkommt. Ihre ungeheure Leere könnte helfen, einige hartnäckige Rätsel der modernen Kosmologie zu lösen. Außerdem: Viele Menschen haben angeblich einen Mangel an Vitamin D. Studien zeigen, von einer zusätzlichen Vitamin-D-Gabe profitieren wohl deutlich weniger Menschen als gedacht. Mehrere Forschungsgruppen und Unternehmen machen Jagd nach dem Majorana-Quasiteilchen, da dieses Quantencomputer dramatisch verbessern könnte. Wie kann Aufforstung angesichts von Klimawandel und Schädlingsbefall gelingen? Natürliche Erneuerung und andere Baumarten lassen auf einen gesunden Wald hoffen.

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