Im Netz gefangen: Schwarze Löcher im Tarantelnebel verschmelzen

Die Illustration zeigt das Ergebnis einer Simulation. Zwei Schwarze Löcher verschmelzen vor dem Hintergrund des Tarantelnebels in der Großen Magellanschen Wolke. Das Ereignis ist fiktiv.
Bildcredit und Bildrechte: Artwork: Carl Knox OzGrav, Technische Universität Swinburne; Astrofotografie: Blake Estes und Christian Sasse, iTelescope.net; Text: Cecilia Chirenti (NASA GSFC, UMCP, CRESST II)

Wie können wir etwas sehen, das eigentlich unsichtbar ist? Schwarze Löcher sind in der dunklen kosmischen Nacht nicht leicht erkennbar. Aber in der Astronomie kann man sie aufspüren, indem man die Auswirkung ihrer Gravitation auf Materie, Licht und die Raumzeit erforscht.

Für diese Illustration simulierte man ein System aus zwei Schwarzen Löchern bei seinem finalen „Tanz“ und kombinierten es mit einer lang belichteten Aufnahme des Tarantelnebels, die dahinter gelegt wurde. Schwarze Löcher senden zwar selbst kein Licht aus. Doch sie krümmen den Pfad der Lichtstrahlen. Dabei wirken sie wie eine Gravitationslinse, die den Nebel extrem verzerrt. Das führt zu sogenannten Einsteinringen und Mehrfachbildern.

Der Tarantelnebel liegt in der Großen Magellanschen Wolke. Sie ist eine Zwerggalaxie und eine Satellitengalaxie unserer Milchstraße, die rund 160.000 Lichtjahre entfernt ist. Damit wäre dieses Ereignis mehr als 1.000-mal näher als jede Verschmelzung von binären Schwarzen Löchern, die man bisher beobachtet hat. Vermutlich sehen wir niemals eine Verschmelzung so nah an unserer galaktischen Heimat!

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Abflug! Zurück zum Mond

Artemis II und Orion: Eine Rakete hebt von einer Startrampe ab. Während sie aufsteigt, stößt sie nach unten einen gleißenden Feuerstrahl aus. Am Boden breiten sich dichte Staubwolken aus.
Bildcredit und Bildrechte: NASA/Bill Ingalls; Text: Ogetay Kayali (MTU)

Wir sind der Rückkehr zum Mond einen kleinen Schritt näher gekommen. Gestern begann mit dem Start der NASA-Mission Artemis II ein neues Kapitel bei der Erforschung des Weltraums. Artemis II startete an der Spitze des Weltraum-Startsystems (SLS) vom Kennedy-Raumfahrtzentrum. Vier Astronautys reisen an Bord des Raumschiffs Orion.

Der geplante Vorbeiflug am Mond ist der erste seit mehr als einem halben Jahrhundert. Dieser historische Testflug knüpft an den Erfolg von Apollo an und übertrifft ihn sogar. Er bringt eine Besatzung weiter von der Erde fort als Menschen jemals seit 1972 gelangten. Sie umrunden den Mond und kehren dann zur Erde zurück.

Die Reise dauert etwa zehn Tage. Dabei werden die Systeme der Orion im Weltraum getestet – von der Lebenserhaltung bis zur Navigation. Die Astronautys beobachten die Mondoberfläche. Dazu zählen auch beschattete Gebiete auf der Rückseite, die man nur aus dieser Perspektive direkt sieht. Nach der Umrundung des Mondes kehren sie zur Erde zurück. Ihre Reise endet mit einer Wasserung im Pazifischen Ozean.

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Hummerschere und Blase als Nebel

Teile der an sich dunklen Molekülwolke im Bild leuchten, weil sie von massereichen Sternen angeregt werden. Die Farben wurden in Blau und Orange übersetzt. Durch Pareidolie erkennt man in den Nebelmustern eine Klaue, die nach einer Blase greift.
Bildcredit und Bildrechte: Richard Whitehead; Text: Keighley Rockcliffe (NASA GSFC, UMBC CSST, CRESST II)

Welche unerwarteten Dinge seht ihr am Nachthimmel? Dieses Bild gleicht einem abstrakten Gemälde. Auf einer kosmischen Leinwand sind große Farbflecken scheinbar zufällig verteilt. Das Bild ist abstrakt. Trotzdem erkennt das menschliche Auge darin bekannte Muster, zum Beispiel eine große Klaue, die nach einer zarten Blase greift.

Die Strukturen entstehen scheinbar zufällig. Doch sie basieren auf physikalischen Gesetzen, welche die Wechselwirkung von Licht und Materie bestimmen. Die Farben der Nebelgebiete „Hummerschere“ (Sh2-157) und „Blase“ (NGC 7635) wurden hier in Gelb und Blau dargestellt. Sie markieren Wasserstoff und Sauerstoff. Das intensive Licht von Sternen, deren Masse ein Vielfaches der Sonnenmassen beträgt, ionisiert die Elemente und bringt sie zum Leuchten.

Das Bild zeigt das Chaos, aber auch die Struktur astronomischer Prozesse. Es zeigt, wie sowohl Kunst als auch Wissenschaft das Unerwartete suchen.

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Titania, Uranus‘ größter Mond

Der Uranus-Mond Titania ist etwas mehr als halb beleuchtet. Am Terminator ist oben ein großer Krater mit Zentralberg, der von kleineren Kratern übersät ist. In der Mitte ist eine tiefe, gefurchte Schlucht. Die ganze Oberfläche ist voller Krater und mit hellen Flächen bedeckt.
Bildcredit: NASA, Voyager 2; Bearbeitung und Lizenz: zelario12

Titanias zerklüftete Landschaft ist eine Mischung aus Schluchten, Klippen und Kratern. Dieses Bild nahm die interplanetare Roboter-Raumsonde Voyager 2 der NASA auf, als sie 1986 am größten Mond von Uranus vorbeiflog. Die Gräben auf Titania ähneln denen von Ariel, einem weiteren Uranusmond. Sie deutet auf hin, dass es auf der Oberfläche von Titania in der Vergangenheit Phasen mit gewaltigen Veränderungen gab. Wahrscheinlich spielte Wasser, das fror und sich ausdehnte, eine wichtige Rolle.

Titania ist zwar der größte Mond von Uranus, aber nur halb so groß wie Triton, Neptuns größter Mond. Triton ist wiederum nur etwa halb so groß wie der Erdmond.

1787 entdeckte William Herschel den Mond Titania. Vereinfacht kann man den Mond als großen, schmutzigen Eisball beschreiben. Er besteht zur Hälfte aus Wassereis und zur Hälfte aus Gestein. Jüngste Spekulationen besagen, dass ein Teil des Eises unter der Oberfläche zu Ozeanen geschmolzen ist. Als Grund vermutet man radioaktive Erwärmung.

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Die merkwürdige elliptische Galaxie Centaurus A

Die elliptische Galaxie Centaurus A wird von riesigen Hüllen aus Staub und Sternen umgeben. Über ihr Zentrum zieht eine undurchsichtige Staubbahn, nach rechts oben strömt ein Teilchenstrahl.
Bildcredit und Bildrechte: Jean-Christophe Dalouzy et al., das Team des SADR-Observatoriums

Was ist im Zentrum dieser Galaxie passiert? Auffällige Staubstreifen ziehen über das Zentrum der ungewöhnlichen elliptischen Galaxie Centaurus A. Diese Staubbahnen sind so dicht, dass sie das Zentrum der Galaxie im sichtbaren Licht fast vollständig verdecken. Das ist sehr ungewöhnlich.

Die alten Sterne und die ovale Form von Centaurus A sind typisch für riesige elliptische Galaxien. Doch dieser Galaxientyp enthält für gewöhnlich wenig dunklen Staub. Die detailreiche Aufnahme zeigt vorne ein komplexes Netzwerk aus Gas und Staub. Mehrere Hüllen aus blassen Sternen umgeben die Galaxie. Rechts oben ist ein Jet.

Cen A ist auch als NGC 5128 bekannt. Eine galaktische Kollision führte zu ihrem Entstehen. Diese führte auch zu vielen neuen Sterne, die Staub erzeugen. Wie das aktive Zentrum und die gewaltigen Staubstreifen entstanden sind, wird noch erforscht. Cen A ist 13 Millionen Lichtjahre entfernt und somit die nächstgelegene aktive Galaxie.

Knobelspiel: Astronomie-Puzzle des Tages

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Nachricht von der Erde

Die Botschaft wurde 1974 zum Kugelsternhaufen M13 gesendet. Sie besteht aus Nullen und Einsen. Damit die einzelnen Elemente besser erkennbar sind, wurden sie eingefärbt.
Bildcredit: Frank Drake et al., Arecibo-Observatorium; Lizenz: Arne Nordmann (Wikimedia)

Was wollen uns diese Erdlinge damit sagen? Diese Botschaft wurde 1974 von der Erde zum Kugelsternhaufen M13 geschickt. Damals wurde eine Erweiterung des AreciboObservatoriums eingeweiht. Zu diesem Anlass sandte man eine Folge von Nullen und Einsen, aus denen sich die Grafik ergibt. Arecibo war damals das größte einzelne Radioteleskop der Welt.

Dieser Versuch der außerirdischen Kommunikation war eher zeremoniell. Die Menschheit sendet unabsichtlich und permanent Radio- und Fernsehsignale ins All. Selbst wenn jemand diese Botschaft empfängt: M13 ist so weit entfernt, dass wir fast 50.000 Jahre auf eine Antwort warten müssten.

Die Nachricht ist als Arecibo-Botschaft bekannt. Sie enthält einige einfache Fakten über die Menschheit und ihr Wissen: Von links nach rechts sind das die Zahlen von eins bis zehn, Atome wie Wasserstoff und Kohlenstoff, einige interessante Moleküle, die DNA und ein Mensch mit Beschreibung. Am Ende folgen Fakten über unser Sonnensystem und das Teleskop, das die Botschaft sendete.

Auch heute gibt es noch mehrere Programme, die nach außerirdischer Intelligenz suchen.

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Robert Goddard und Nell

Goddard posiert neben der 3 Meter hohen Rakete und hält den Rahmen des Startgestells. Die Landschaft ist verschneit.
Bildcredit: Esther Goddard, aus dem Archiv der Clark-Universität

Robert H. Goddard gilt als Begründer moderner Raketentechnik. Er wurde 1882 in Worcester in Massachusetts geboren. Mit 16 Jahren las Goddard den Science-Fiction-Klassiker „Krieg der Welten“ von H.G. Wells und träumte von der Raumfahrt. 1926 hatte er bereits die erste Flüssigrakete der Welt entworfen, gebaut und gestartet.

Am 16. März 1926, also vor 100 Jahren, startete die Rakete mit dem Spitznamen „Nell“ auf der Farm seiner Tante Effie in Auburn (Massachusetts). Der Flug dauerte etwa 2 1/21/2 Sekunden. Dabei erreichte die Rakete eine Höhe von nicht einmal 14 Metern. Auf dem Foto posiert Goddard neben der 3 Meter hohen Rakete und hält den Rahmen des Startgestells. Damit ein stabiler Flug ohne Finnen gelang, montierte er den Raketenmotor oben. Leitungen speisten den Motor mit flüssigem Sauerstoff und Benzin aus den Tanks am unteren Ende.

Goddard gilt weithin als genialer Experimentator und Ingenieur. Seine Raketen waren ihrer Zeit viele Jahre voraus. Er erhielt über 200 Patente für Raketentechnik, die meisten davon nach seinem Tod im Jahr 1945. Im Jahr 1969 landeten Menschen auf dem Mond. Dabei kam eine Flüssigrakete zum Einsatz, die nach den von Goddard entwickelten Prinzipien konstruiert wurde.

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Hickson 44 im Löwen

Hinter Sternen ist ein Bündel Galaxien verteilt, die sehr verschieden aussehen: Elliptisch, aufgebauscht, spiralförmig oder wie ein Haken.
Bildcredit und Bildrechte: Peter Kennett

Als der kanadische Astronom Paul Hickson und seine Kollegen nach Galaxien suchten, fanden sie am Himmel ca. 100 kompakte Galaxienhaufen. Heute nennt man sie passend kompakte Hickson-Gruppen. Die vier markanten Galaxien auf dieser faszinierenden Fotografie gehören zu so einer Gruppe, nämlich Hickson 44. Sie ist 100 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und liegt im nördlichen Frühlingssternbild Löwe. Die Sterne liegen im Vordergrund und gehören zur Milchstraße.

Die beiden Spiralgalaxien mitten im Bild sehen wir von der Seite. Es sind NGC 3190 – sie hat einen markanten gewellten Staubstreifen – und die S-förmige NGC 3187. Zusammen mit der hellen elliptischen Galaxie NGC 3193 (links oben) kennt man sie auch als Arp 316. Die Spirale rechts unten ist NGC 3185. Sie ist das vierte Mitglied der Hickson-Gruppe.

Galaxien in Hickson-Gruppen zeigen häufig Anzeichen von Verzerrung und verstärkter Sternbildung. Hickson 44 ist keine Ausnahme. Es liefert Hinweise auf ein Tauziehen durch Gravitation. Auf einer kosmischen Zeitskala führt das am Ende dazu, dass Galaxien verschmelzen. Das gilt heute als normaler Vorgang bei der Entwicklung von Galaxien, auch bei unserer Milchstraße.

Zum Größenvergleich: NGC 3190 hat bei der geschätzten Entfernung von Hickson 44 einen Durchmesser von ca. 75.000 Lichtjahren.

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