Nasa-Illustrationen: Impressionen aus dem Weltraum

Regelmässig entwerfen Künstler und Künstlerinnen Illustrationen für die Nasa, die einen Einblick in Ereignisse im Weltraum geben, die (noch) kein Teleskop der Welt bildlich einfangen kann. Hier etwa wächst ein junger Stern, indem er Material aus seiner protoplanetaren Scheibe aufnimmt.

Denselben Prozess in einer etwas anderen Darstellung zeigt diese Illustration. Protoplanetare Scheiben bestehen aus Staub und Gas, die nicht nur das Zentralgestirn füttern - auch die Planeten des Sternensystems entstehen aus dem Material der Scheibe.

Die Nasa bildet in ihren Illustrationen auch Schwarze Löcher ab - hier gleich zwei supermassive Schwarze Löcher. Solche Paare finden sich nur, wenn ganze Galaxien kollidieren und zu einer verschmelzen.

Diese Darstellung zeigt einen dichten Ring aus Staub um ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie. Der auch Jet genannte Strahl, der vom Schwarzen Loch ausgeht, schleudert Materie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit einige Tausend Lichtjahre weit ins All.

Supermassive Schwarze Löcher sind so dicht, dass sie die Masse von Millionen, teils Milliarden Sonnen in sich vereinen. Ihrer Gravitation entkommt nicht einmal das Licht.

Kommt ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe, kann es passieren, dass dieser nicht mehr entkommen kann. Der Stern wird dabei auseinandergezogen und gibt grosse Mengen an Energie ab, bevor er für immer im Schwarzen Loch verschwindet. Diese Illustration bildet ein solches Ereignis ab.

Eine kleinere Form der Zerstörung illustriert dieses Bild: die Kollision zweier Planeten. Warmer Staub im Doppelsternsystem BD +20 307 liess Forscher die Vermutung aufstellen, dass zwei Exoplaneten etwa 300 Lichtjahre von der Erde entfernt dieses Schicksal erleiden mussten.

In dem Ring aus Staub um den jungen Stern HD 100546 entsteht ein Gasriese. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vermuten, dass es in dem System noch einen anderen, grösseren Planeten gibt, der den Stern näher umkreist.

Diese Darstellung zeigt einen Schwarm Kometen um einen Planeten des Sterns Eta Corvi. Grundlage für die Illustration sind Daten des Spitzer-Teleskops, die nahelegen, dass ein Komet mit einem Gesteinsplaneten kollidiert ist. Das System Eta Corvi befindet sich, so vermuten die Forschenden, in einer Phase, durch die wohl auch unser Sonnensystem in seiner Entwicklung gegangen ist: Das "Late Heavy Bombardment", während dem ein wahrer Kometenregen stattgefunden haben soll.

Im nur zehn Lichtjahre entfernten System Epsilon Eridani sollen sich Spitzer-Daten zufolge nicht nur Planeten, sondern gleich zwei Asteroidengürtel befinden. Der innere Gürtel wäre ähnlich weit vom zentralen Stern entfernt wie der Asteroidengürtel in unserem Sonnensystem (3 Astronomische Einheiten), der äussere Gürtel befände sich in etwa so weit weg wie Uranus von der Sonne (20 AE). 1 AE ist im Übrigen ...

... die mittlere Distanz von der Erde zur Sonne. Alle bekannten Planeten des Trappist-1-Systems liegen ihrem Stern sehr viel näher: Trappist-1h, der äusserste bekannte Planet des Systems, umkreist seinen Stern im Abstand von nur 0,06 AE. Trotzdem würden sich die Planeten nie so nahekommen wie in dieser Illustration.

Die sieben bekannten Planeten des Trappist-1-Systems haben alle in etwa die Grösse der Erde. Ihr Zentralgestirn ist aber wesentlich kleiner als die Sonne und wird als massearmer Roter Zwerg bezeichnet. Die Darstellung zeigt, auf welchen der Planeten flüssiges Wasser auf der Oberfläche existieren könnte.

Noch einmal das Trappist-1-System: So könnte es aussehen, wenn sich ein Teleskop in der Nähe von Trappist-1f befände. Alle Planeten des Systems sind rotationsgebunden, das heisst sie zeigen ihrem Zentralgestirn stets dieselbe Seite.

Von der Oberfläche von Trappist-1f könnte sich dieser Blick bieten. Der rote Zwergstern am Himmel würde sich aufgrund der gebundenen Rotation des Planeten nicht vom Fleck bewegen - er stünde vom Betrachter aus gesehen immer kurz über dem Horizont.

Nicht nur die Planeten des Trappist-1-Systems wurden von der Nasa illustriert. Der Planet 55 Cancri e, der ungefähr doppelt so gross wie die Erde ist, könnte aussehen wie auf diesem Bild. Er weist starke Temperaturschwankungen auf, möglicherweise sind dafür Lava-Pools verantwortlich. Das ist allerdings nur eine von vielen möglichen Erklärungen.

CFBDSIR J214947.2-040308.9 ist ein Planet, der nicht um einen Stern kreist und somit auch nicht durch reflektiertes Licht leuchtet. Das schwache Leuchten, das der Planet von sich gibt, kann nur unter Infrarotlicht festgestellt werden.

Auch rein hypothetische Planeten werden von der Nasa illustriert. Anhand dieses erfundenen Wasserplaneten prüften Forscher, wie sich sein Klima verhalten würde, wenn der Planet das Doppelsternsystem Kepler-35A und B umkreisen würde.

Planeten, die einen Stern eines Doppelsternsystems umkreisen, wurden bereits entdeckt: Kepler-16-b ist so ein Fall. Auf dieser Darstellung ist er bei einem Transit vor den beiden Sternen seines Systems zu sehen.

Das Kepler-47-System war das erste entdeckte Doppelsternsystem, das nachweislich von mehr als einem Planeten umkreist wird. Der innere Planet Kepler-47b braucht dazu weniger als 50 Tage, der äussere Gasriese Kepler-47c braucht für eine Umrundung 303 Tage.

Der Stern Kepler-9 war der erste Stern ausser der Sonne, um den jemals mehrere Planeten entdeckt wurden. Die beiden saturngrossen Planeten wurden im Jahr 2010 von der Kepler-Mission entdeckt, die insgesamt mehr als 2.500 Exoplaneten aufgespürt hat.

Diese künstlerischen Darstellungen von entdeckten Exoplaneten bieten einen Grössenvergleich mit der Erde (r.). Es handelt sich von links nach rechts um Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler 62-e und Kepler-62f.

Der Exoplanet Corot-7b befindet sich so nah an seinem sonnenähnlichen Wirtsstern, dass auf ihm extreme Bedingungen herrschen müssen. Der Planet besitzt fünfmal die Masse der Erde und ist tatsächlich der am nächsten an seinem Wirtsstern gelegene Exoplanet, der bislang bekannt ist.

Die Nasa widmet sich mit ihren künstlerischen Darstellungen auch sogenannten Braunen Zwergen. Diese riesigen Gasbälle starten ihr Leben als Sterne, können aufgrund ihrer zu geringen Masse aber die Kernfusion in ihrem Inneren nicht aufrechterhalten, sodass sie abkühlen. Daten des Spitzer-Teleskops legen nahe, dass auf ihrer Oberfläche gigantische Stürme toben.

Rote Zwerge können ihre nukleare Reaktion im Inneren dagegen für sehr viel längere Zeit aufrechterhalten, als es beispielsweise unsere Sonne kann. Es wird vermutet, dass sie sehr oft sogenannte Flares oder Sonnenstürme ausstossen, zwar mit geringerer Intensität als es die Sonne könnte, aber für hypothetische Exoplaneten in der habitablen Zone trotzdem gefährlich.

Diese Darstellung zeigt einen Pulsar. Das sind schnell rotierende und sehr dichte Überbleibsel von explodierten Sternen.

Hier beginnen zwei Neutronensterne, miteinander zu verschmelzen. Dabei erzeugen sie einen Strahl aus Hochgeschwindigkeitsteilchen. Diese Gammastrahlenausbrüche sind die stärksten Ereignisse im Universum.

So stellen sich Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Nasa eine Kollision zweier Neutronensterne vor: eine heisse, dichte Wolke sich ausdehnender Überreste. Bei solchen Kollisionen wurden einige der schwersten Elemente des Universums erschaffen.

Eine grössere Explosion entdeckte das Spitzer-Weltraumteleskop der Nasa, das im Infrarotbereich operiert, in einer weit entfernten Galaxie: die Staub- und Gaswolke einer gigantischen Supernova. Die künstlerische Darstellung der Überreste der Sternenexplosion ist auf diesem Bild zu bewundern.