Wie Leidenschaft für Astronomie Kunst erschafft: Diese prämierten Aufnahmen zeigen die mannigfaltige Schönheit des Universums

Der Komet 12P/Pons–Brooks, Gewinner in der Kategorie Planets, Comets and Asteroids des ZWO Astronomy Photographer of the Year. (Bildquelle: Dan Bartlett via Royal Museums Greenwich)

Es ist vielleicht die schönste Ausdrucksform, der sich je ein Feld der Wissenschaft bemächtigt hat: Astronomische Fotografie. Seit fast 20 Jahren steht ein Wettbewerb ganz besonders dafür, die Highlights vom Kosmos und seinen Phänomenen zu zeigen: ZWO Astronomy Photographer of the Year.

Wir nutzen einige der diesjährigen Werke, inklusive einiger der Gewinner, um euch die Wissenschaft hinter den Motiven näherzubringen.

Wer zufällig in London ist, kann all diese Werke und viele mehr sogar ausgestellt bestaunen. Sie sind im National Maritime Museum in Greenwich zu sehen.

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Der Teufelskomet

Den Anfang macht der Komet 12P/Pons–Brooks - er hat euch ganz zu Beginn des Textes bereits in all seiner Erhabenheit begrüßt.

Bei Komet denkt derzeit wohl eine Vielzahl an Menschen an den derzeit durchs Sonnensystem rasenden interstellaren 3I/Atlas. In diesem Fall hat Dan Bartlett aber einen heimischen Vertreter abgelichtet, der im Volksmund auch den Namen Teufelskomet trägt.

Dieser rührt daher, da es auf ihm bei Annäherung an die Sonne zu Gasausbrüchen kommt. Aufgrund ihrer typischen Lage schaut es dann so aus, als trüge der Komet Hörner zur Schau. Das Phänomen nennt sich Kryovulkanismus, wobei der Auswurf aus Stickstoff, Kohlenmonoxid und Staub besteht. Aus selbigen Stoffen ist auch der Koma genannte Schein um den rund 30 Kilometer durchmessenden Kometen selbst aufgebaut. Ähnliches gilt für den langen, bläulichen Schweif.

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12P/Pons–Brooks gehört zu einer in unserem Sonnensystem typischen Gattung von Kometen, den dreckigen Schneebällen. Den Großteil ihrer Masse macht Eis aus - größtenteils gefrorenes Wasser und daneben Kohlenstoffdioxid sowie Methan.

Staub färbt ihn entsprechend ein. Sobald dieser poröse Ball an Eis-Schnee-Staub-Brei der Sonne zu nah kommt, sublimiert die Masse und bildet sowohl Ausbrüche, Schweif und Koma aus. Unter Sublimation verstehen wir den direkten Übergang von fester zu gasförmiger Phase.

Bei jeder seiner rund 70 Jahre währenden Umrundungen der Sonne verliert der Komet also an Masse. Seit rund 4,6 Milliarden Jahren zieht er bereits seine Bahn in einem sich stets wandelnden Sonnensystem.

Die Andromeda-Galaxie

Weitang Liang, Qi Yang und Chuhong nehmen in dieser Auflistung den Spitzenplatz mit einer aufwendigen Darstellung des Zentrums der Andromeda-Galaxie ein. Sie gewannen die 2025er-Auflage des Wettbewerbs.

Das 2,5 Millionen Lichtjahre entfernte Gebilde gehört zu unserer Nachbargalaxie, die die Milchstraße von der Größe her deutlich übertrifft. Gegen ihre 1.000 Milliarden Sterne verblassen unsere höchstens 300 Milliarden buchstäblich.

Deshalb stellt sie aber auch ein derart tolles Fotomotiv für Amateure wie Profis zugleich dar, denn sie ist vergleichsweise riesig und hell - selbst mit bloßem Auge ist sie am Nachthimmel zu erkennen.

Die Einfärbung der Galaxie liegt in der Auswahl der Farbkanäle begründet. Die Künstler wollen abseits des Zentrums auch weitere Details regelrecht leuchten lassen, weshalb sie sich für diesen Bereich des Farbspektrums entschieden haben. Eine für unsere Augen natürlicher anmutende Optik könnt ihr bei einer Rekordaufnahme von Hubble betrachten:

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Eine Eigenschaft, die für uns heute vielleicht noch eher nebensächlich erscheint, berührt die Milchstraße in Zukunft wahrhaftig. Denn die Andromeda-Galaxie nähert sich uns unaufhörlich an und wird eventuell eines Tages mit unserer galaktischen Heimat verschmelzen.

Unsere Sonne

Sie ist der Star unseres Sonnensystems - sprachlich wie auch physikalisch. Niemand sonst kommt an ihre Masse und Größe heran - es braucht zehn Jupiter, um den Durchmesser auszulegen. 99,86 Prozent aller Materie befinden sich in ihr, nur 0,14 Prozent stecken in den Planeten, Monden, Kometen oder Asteroiden.

Und Jupiter allein nimmt bereits grob 0,1 Prozent in Anspruch, es bleiben also 0,04 Prozent für den Rest - inklusive unserer im kosmischen Maßstab absurd winzigen Erde. Doch entscheidend für unsere aller Existenz ist der Fusionsofen in ihrem Inneren.

Er ist der Urheber der brodelnd turbulenten Oberfläche aus Wasserstoff und Helium, die die Kugel aus Plasma aufblähen. Die zwei obigen Bilder demonstrieren eindrucksvoll die Schönheit und ihr ureigenes, mannigfaltiges Erscheinungsbild. Denn sie liegt nie zweimal identisch im Raum. Ständig zerren Magnetfelder an der Materie oder Ausbrüche von Strahlung und Materie verwandeln ihre Haut.

Was auf dieser dünnen, für uns einzig sichtbaren Schicht unseres Sternes geschieht, bestimmt maßgeblich das Weltraumwetter - mit teils gefährlichen Folgen für unsere Technik.

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Aus der Ferne wirkt sie geradezu friedlich und ebenmäßig, wölbten sich nicht an mehreren Stellen Blasen aus Plasma in den Weltraum oder fräste sich koronaler Massenauswurf ins All. Sie bestehen aus geladenen Teilchen, die wenn sie auf das Erdmagnetfeld treffen, starke elektrische Felder in allen leitenden Objekten induzieren können. Ferner sorgen sie aber auch für eines der eindrucksvollsten Schauspiele in unserer Atmosphäre: Polarlichter, Auroren.

Gemälde aus dem Sturmwind der Sonne: Aurora

Auroren (Polarlichter) sind sozusagen das Ergebnis einer solaren Karambolage. Wenn die Teilchen des Sonnenwindes auf die Erde treffen, lenkt sie das Magnetfeld ab und schirmt den Planeten somit vor ihnen ab. Allerdings weist unser Schutzschirm zwei Schwachstellen auf: Nord- und Südpol. Hier weist das Magnetfeld abwärts zur Erde und diese Schnellstraßen können Sonnenteilchen ausnutzen.

Sie rasen entlang der Magnetfeldlinien gen Oberfläche und krachen in zunehmend dichtere Luftschichten. Sauerstoff sowie Stickstoff dienen in diesem Fall quasi als Airbags für uns auf dem Boden - und werden zu kilometerlangen Neonröhren.

Denn bei der Kollision mit der geballten Sonnenenergie nehmen sie einen Teil davon auf, schwächen die Teilchen hierdurch und entfalten im Anschluss das Farbspektakel: Ähnlich wie die Leuchtstoffröhren erstrahlen sie bei der Abgabe der überschüssigen Energie. Je nach Höhe leuchtet das jeweilige Molekül für uns dann kurzzeitig in einer anderen Farbe:

• Grünes Licht (häufigste Farbe): Sauerstoff in rund 100 bis 200 Kilometern Höhe
• Rotes Licht: Sauerstoff in höheren Schichten (über 200 Kilometer)
• Violett/blau/lila: Stickstoff
• Gelb/Rosa: Mischung aus Rot und Grün

Je wilder das Weltraumwetter wütet, auf das die Erde trifft, desto näher am Äquator können Polarlichter auftreten. Die genaue Erklärung mag kompliziert geraten, deshalb begnügen wir uns mit der einfachen Version: Starke Sonnenstürme verformen das Magnetfeld, so wie ein starker Wasserstrahl einen sanft aufgeblasenen Luftballon eindellt. Hierdurch wandern die Auroraringe an den Polen entsprechend nord- bzw. südwärts.

Beispiele für Polarlichter in selten von ihnen besuchten Gefilden seht ihr auch unter den weiteren Beiträgen zum Wettbewerb.

Unser Mond

Unser Mond, vernarbt und zugleich glatt als wäre er poliert worden. Der Krater in der unteren Bildmitte heißt Aristarchus (40 Kilometer im Durchmesser) und scharrt neun weitere kleinere Mulden um sich. Auf den ersten Blick verblasst diese Aufnahme vielleicht gegenüber anderen hier gezeigten oder den zahlreichen weiteren auf der Website von ZWO Astronomy Photographer of the Year.

Und doch steht dieser Ort für eine verheißungsvolle Möglichkeit: Die 40 Millionen Quadratkilometer der Mondoberfläche sind in erreichbarer Nähe. Alle anderen Himmelskörper, selbst der Mars, entziehen sich uns durch die schiere Distanz, nur dieser abnormal große Trabant könnte relativ bald zu unserer zweiten Heimat werden - und das erneute Wettrennen läuft, inklusive mehrerer anvisierter Rekorde.

Was bleibt und womit alles beginnt: Nebel

Am Ende sind wir dazu verdammt, wieder das zu werden, was wir einst waren: lose umher driftende Materie in gigantischen Molekülwolken, die man umgangssprachlich kosmische Nebel nennt. Sie sind die Geburtsstätten neuer Sterne oder die prächtigen Leichentücher der alten, wenn diese ihr Leben aushauchen, entweder als filigrane planetarische Nebel oder als gewaltige Supernova-Überreste.

Diese riesigen, kalten Wolken aus Gas und Staub reagieren auf die energiereiche Strahlung naher Sterne: Sie leuchten dann auf, reflektieren Licht oder senden eigenes aus.

Je nach chemischer Zusammensetzung und Art der Anregung strahlen sie in bestimmten Wellenlängen. Genau diese Farben sind es, die wir auf Aufnahmen sehen: smaragdgrüner Sauerstoff, rubinroter Wasserstoff, tiefblaues oder violettes ionisiertes Gas.

M31 und der Perseid

Bewegung vor Stillstand zeigt diese Aufnahme. Erneut schwebt die Andromeda-Galaxie im Bild, aber dieses Mal nur in einer Nebenrolle. Dabei wollten Yurui Gong und Xizhen Ruan die dem Hauptpreis als Motiv dienende M31 ebenfalls ablichten. Doch es schlich sich heimlich, als sie schliefen und die Kamera aufzeichnete, ein Perseide ins Bild - und das überaus farbenprächtig.

Was sind die Perseiden? Hierbei handelt es sich um winzige Meteore, quasi Weltraumsand, die der Komet 109P/Swift-Tuttle während seines Orbits um die Sonne hinterlässt. Er zieht dieses Feld auf seiner 133 Jahre währenden Reise wie eine stellare Spur an Brotkrumen durchs Sonnensystem.

Stets im Spätsommer führt die Umlaufbahn der Erde hindurch, wobei wir quasi wie ein kosmischer Staubsauger mittels Gravitation die Partikel einsammeln. Sie verglühen in der Atmosphäre und veranstalten derweil alljährlich ein Spektakel für alle, die eine Chance haben, bei entsprechendem Wetter zuzuschauen.

Unter ideal dunklen Bedingungen können Beobachtende im Maximum bis zu 100 Meteore pro Stunde sehen, die wir aus der Materieschleppe einsammeln.