Making Arp-Galaxies@home oder N-Body Simulationen mit Amuse

Kürzlich hatte ich ja schon mal eine Empfehlung zu Programmier-sprachen abgegeben. Ich will hier in Zukunft einige Beispiele für die Leistungsfähigkeit von Python einstellen. Los geht es mit einer N-Körper Simulation, bei der die Vorgänge in Galaxien wie NGC660, NGC4490 oder anderen Exemplaren aus dem Zoo der Arp-Galaxien illustriert werden sollen.

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Anstelle der Dunklen Energie …

Seit ein paar Wochen hab ich eine neue Idee zur Dunklen Energie, die bekanntermaßen dafür verantwortlich sein soll, dass das Universum seit einigen Milliarden Jahren in zunehmender Weise expandiert. Keiner weiß, was es mit diesem mysteriösen Stoff auf sich hat, der dafür Sorge trägt.

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29 Milliarden Lichtjahre …

Wenn ich ein neues Bild fertig habe, seh ich oft nach, welche Objekte noch da sind, die nicht sofort ins Auge fallen. Auf dem folgenden Bild ist der Galaxienhaufen Abell 2584 zu sehen. Mit einer Rotverschiebung von z=0.1196, kann man diesem schon keine Entfernung im herkömmlichen Sinne mehr zuordnen 1.4-1.8 Milliarden Lichtjahre. Das war bei Abell 370,

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default.sex

Wenn man ein Stück vom Himmel fotografiert hat, möchte man gelegentlich die Objekte im Feld zählen, katalogisieren, klassifizieren, fotometrieren … Zu diesem Zweck verwenden Astronomen gern den SExtractor, eine Software, die kostenlos unter diesem Link bezogen werden kann, bzw. unter Linux auch über die Paketmanager gefunden wird.

Der sextractor ist ein ziemlich schlaues Programm, das auf künstlicher Intelligenz basiert (heute unter „deep learning“ gehyped). Die Entwickler haben das System mit tausenden Bildern trainiert und ihm so z.B. beigebracht Sterne von Galaxien zu unterscheiden. „default.sex“ weiterlesen

Wie groß ist der Himmel ?

Gute Frage. Als Antwort kommt wahrscheinlich riesig, unendlich … kann sein, aber das meine ich nicht. Genauer gefragt, wieviele Quadratgrad hat die Kugel (Himmelskugel) ? Fangen wir dazu zweidimensional mit dem Kreis an.  Umfang U = 2*Pi*r also in Einheiten des Radius 2*Pi [rad] auch noch aus der Schule als Bogenmaß bekannt oder 360° im Winkelmaß. Somit entspricht 1 rad 360 / (2*Pi) = 180 / Pi = 57,29577951°…

Analog Kugel: Oberfläche 4*Pi*r^2 oder 4*Pi [rad^2], aha 41252.96… Quadratgrad (hat der Himmel). Wozu sollte man sich das merken ? Das ist nützlich wenn man ein Gefühl dafür bekommt, was es bedeutet wenn:

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Messier 87 mit Jet und vielen Kugelsternhaufen

Die 53 Millionen Lichtjahre entfernte Riesengalaxie M87 ist, in unserer näheren kosmischen Umgebung, das Monster schlechthin. Sie übertrifft unsere eigene Milchstraße in allen Vergleichen um einen Faktor 10-1000. So gehören zu unserer Galaxis z.B. weniger als 200 Kugelsternhaufen, bei M87 zählt man über 12000. Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum von M87 zählt mit ca. 7 Milliarden Sonnenmassen zu den größten bekannten überhaupt und ist damit 1000 x schwerer als das im Zentrum der Milchstraße. Was davon kann ich mit meinem neuen Fernrohr fotografieren ?

M87 dominiert den Virgo Galaxienhaufen, der sich über einen weitaus größeren Bereich, außerhalb des Bildfeldes erstreckt.
M87 dominiert den Virgo Galaxienhaufen, der sich über einen weitaus größeren Bereich, außerhalb des Bildfeldes erstreckt.

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Der Herkules Galaxienhaufen

Wenn man mit der Astronomie anfängt, dann interessiert man sich natürlich sofort für alle möglichen Rekordhalter. Welcher ist der größte Stern, welcher der hellste, der heißeste … , wie weit kann man sehen und was erkennt man da noch?

Ok, Sterne kommen zu Milliarden in einer einzigen Galaxie vor und diese wiederum bilden Gruppen und Haufen mit manchmal tausenden von Mitgliedern. Mich fasziniert immernoch die Frage: Wie weit kann ich mit meinen Fernrohren sehen, bzw. fotografieren …

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Justage die Zweite …

Das Wetter blieb schlecht und so wuchs der Wunsch irgendwo dran zu drehen, um Klarheit zu gewinnen.

Wenn justieren nicht hilft, ist insbesondere der Astigmatismus gefährlich. Er könnte wie bei einem Brillenglas in die Opik eingeschliffen sein (ungewollt, worst case) oder durch Verspannung eines Spiegels hervorgerufen werden.

Was tut ein Physiker, wenn er so nicht weiterkommt? Er macht ein Modell. In diesem Fall wollte ich die häßlichen Sternbildchen so gut wie möglich verstehen. Für anstehende Experimente dieser Art gibt es hervorragende Software zum download, die in der Lage ist solche Probleme zu studieren: Synopsis. (unbedingt ansehen)

Deformierter Stern in Synopsis bei verspanntem Sekundärspiegel
Deformierter Stern in Synopsis, wie ihn ein RC zeigt, dessen Fangspiegel zu stramm eingebaut ist.

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