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Kosmologie: Die Kartierung des Alls

Systematische Vermessungen erfassen Millionen von Galaxien, die sich über Jahrmilliarden im Weltraum verteilt haben. Anhand dabei entstandener Muster könnten sich wichtige Fragen zur Entwicklung des Universums beantworten lassen.

Angesichts der unvorstellbaren Dimensionen des Kosmos ist es eine gewaltige Aufgabe, herausfinden, wie groß er wirklich ist und wie er im Detail funktioniert. Viele Astronominnen und Astronomen haben ihre Karrieren der Erstellung von Karten des Universums auf allen Maßstäben gewidmet. Inzwischen hat das Projekt Sloan Digital Sky Survey (SDSS), an dem wir mitgewirkt haben, nach zwei Jahrzehnten Arbeit die größte dreidimensionale Übersicht des Kosmos angefertigt, die jemals zur Verfügung stand. Während sich das Projekt bereits in der nächsten Phase der Datensammlung befindet, umfasst das bis 2021 veröffentlichte Material sämtliche Regionen des Alls - von unserer unmittelbaren Umgebung bis zu den entferntesten noch sichtbaren Objekten - und enthält die Positionen von mehreren Millionen Galaxien. Diese sind wie Wegmarken über viele Milliarden Lichtjahre verteilt und reichen bis in die frühesten Epochen des Universums zurück.

Dabei erscheinen die Galaxien keineswegs wie völlig zufällig verstreut. Stattdessen bilden sie Strukturen: in einigen Gebieten fadenartige »Filamente« und Schichten mit dicht gedrängten Galaxien, in anderen weitgehend leere »Voids«. Vermutlich haben sich die grundlegenden Muster schon vor der Entstehung der ersten Galaxien herausgebildet, also weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall. Indem wir das All so umfangreich wie möglich kartieren, können wir das Wachstum der Strukturen nachvollziehen und die tiefer liegenden Gesetze ableiten, die dazu geführt haben. Ein solcher galaktischer Atlas liefert womöglich Antworten auf einige der größten Fragen der Physik, etwa zur Natur der Dunklen Energie, die den Kosmos immer schneller expandieren lässt …

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Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Sterne und Weltraum – Swing-by – Raumsonde JUICE im Billardspiel mit Mond und Erde

Die europäische Raumsonde JUICE führte ein wichtiges Swing-by-Manöver am Erde-Mond-System durch, um mittels der Schwerkraft zu beschleunigen. Dabei half erstmals auch der Mond mit. Bis 2029 folgen drei weitere Planetenvorbeiflüge, um 2031 dann Jupiter und seine Galileischen Monde zu erreichen. Wir informieren Sie über die Details der Mission. Im zweiten Teil unserer Serie über Observatorien berichten wir über das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird. Ein langjähriger ESO-Mitarbeiter beschreibt uns den Fortschritt des Großprojekts. Das ELT soll ähnliche Durchbrüche wie die Weltraumteleskope Hubble und James Webb ermöglichen. Darüber hinaus beleuchten wir die wissenschaftshistorische Bedeutung der Werke des Philosophen Immanuel Kant, der dieses Jahr 300 Jahre alt geworden wäre, und zeigen in unserem Praxisbericht, wie Sie vom Boden aus mit amateurastronomischen Mitteln Raumstationen am Himmel fotografieren können.

Spektrum Kompakt – Rätsel der Teilchenphysik

Das Standardmodell sollte das Universum erklären, doch manche Fragen bleiben offen. Um Antworten zu erhalten, werden aufwändige Untersuchungen durchgeführt: zu der Masse von Neutrinos, dem Rätsel der Dunklen Materie und warum sich Materie über Antimaterie durchsetzte.

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