Die Materie des Geschoßhaufens 1E 0657-558

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Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/CfA/ M. Markevitch et al.; Gravitationslinsenkarte: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/ D.Clowe et al.; Optisch: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Beschreibung: Was ist los mit dem Geschoßhaufen?

Dieser massereiche Galaxienhaufen (1E 0657-558) erzeugt Gravitationslinsenverzerrungen bei Hintergrundgalaxien auf eine Art, die als starkes Indiz für die führende Theorie gewertet wurde: dass es darin Dunkle Materie gibt.

Andere aktuelle Analysen lassen jedoch vermuten, dass eine weniger bekannte Möglichkeit – veränderliche Gravitation – das Kräftespiel im Haufen ohne Dunkle Materie erklären könnte, was ein weiteres wahrscheinlicheres Vorläuferszenario wäre. Derzeit wetteifern die beiden wissenschaftlichen Hypothesen um die Erklärung der Beobachtungen: unsichtbare Materie kontra abgeänderte Gravitation.

Der Wettkampf ist dramatisch, da ein klares kugelsicheres Beispiel für Dunkle Materie die Einfachheit der Theorien zu veränderter Gravitation zerschlagen würde. In naher Zukunft wird der Streit um den Geschoßhaufen wahrscheinlich fortgeführt, wenn neue Beobachtungen, Computersimulationen und Analysen abgeschlossen werden.

Dieses Bild ist ein Komposit aus Hubble-, Chandra– und Magellan-Daten, Rot die zeigt Röntgenstrahlung des heißen Gases, die vermutete Verteilung der getrennten Dunkle Materie ist in Blau abgebildet.

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NGC 6357: Sternenwunderland

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Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/PSU/L. Townsley et al; Optisch: UKIRT; Infrarot: NASA/JPL-Caltech

Beschreibung: Aus unerfindlichen Gründen bildet NGC 6357 einige der massereichsten Sterne, die je entdeckt wurden. Dieses komplexe Wunderland der Sternbildung besteht aus zahlreichen Staub- und Gasfasern, diese umgeben riesige Höhlen massereicher Sternhaufen. Die komplexen Muster entstehen durch komplexe Wechselwirkungen zwischen interstellaren Winden, Strahlungsdruck, Magnetfelder und Gravitation.

Dieses Bild entstand aus Aufnahmen im sichtbaren Licht (blau) vom Teleskop UKIRT auf Hawaii, die im Rahmen der SuperCosmos-Himmelsdurchmusterungen aufgenommen wurde. Auch Infrarotdaten vom Spitzer-Teleskop der NASA (orange) und Röntgendaten vom NASARöntgenteleskop Chandra (pink) wurde verwendet.

NGC 6357 ist ungefähr 100 Lichtjahre groß und etwa 5500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Skorpion. In 10 Millionen Jahren sind die meisten massereichen Sterne, die man derzeit in NGC 6357 sieht, sicherlich explodiert.

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Röntgen-Echos von Circinus X-1

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Bildcredit: Röntgen – NASA/CXC/Univ. Wisconsin-Madison/S.Heinz et al, Optisch – DSS

Beschreibung: Circinus X-1 ist ein Röntgen-Doppelstern, er ist bekannt für seine sprunghafte Veränderlichkeit. Im seltsamen Circinus-X-1-System kreist ein dichter Neutronenstern – der kollabierte Rest einer Supernova-Explosion – um einen gewöhnlicheren Begleitstern. Monatelange Beobachtungen des Röntgen-Doppels nach einem heftigen Röntgenausbruch der Quelle 2013 zeigten nach und nach auffällige konzentrische Ringe – helle Röntgen-Lichtechos von vier dazwischen liegenden Wolken aus interstellarem Staub. Auf diesem Komposit aus Röntgendaten und sichtbarem Licht sind die Schneisen der Chandra-Röntgenbilddaten, welche teilweise die Umrisse der Ringe zeigen, in Falschfarben dargestellt. Interessanterweise ergab die zeitliche Bestimmung der Röntgen-Echos zusammen mit den bekannten Entfernungen zu den interstellaren Staubwolken, dass die zuvor sehr ungenau bekannte Entfernung zu Circinus X-1 exakt 30.700 Lichtjahre beträgt.

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Schnelle Gasgeschoße der kosmischen Explosion N49

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Credit: Röntgenstrahlen: NASA/CXC/Penn State/S. Park et al.;Sichtbares Licht: NASA/STScI/UIUC/Y. H. Chu und R. Williams et al.

Beschreibung: Was ist der seltsame blaue Klecks rechts? Das weiß niemand genau, aber es könnte der rasende Überrest einer mächtigen Supernova sein, die unerwarteterweise einseitig ist. Verstreute Teile der Supernovaexplosion N49 erhellen den Himmel auf diesem herrlichen Kompositbild, das aus Daten des Chandra– und Hubble-Weltraumteleskops erstellt wurde.

Leuchtende Fasern im sichtbaren Licht sind hier gelb dargestellt, röntgenheißes Gas ist blau gefärbt. Das Gebilde ist etwa 30 Lichtjahre groß und befindet sich in unserer Nachbargalaxie, der Großen Magellanschen Wolke. Licht des Sterns, der ursprünglich explodierte, erreichte die Erde vor Tausenden Jahren, doch N49 markiert auch den Ort einer weiteren energiereichen Explosion – eines extrem intensiven Ausbruchs an Gammastrahlen, der vor etwa 30 Jahren am 5. März 1979 von Satelliten erfasst wurde.

Die Quelle des Ereignisses vom 5. März wird nunmehr als Magnetar bezeichnet – ein stark magnetisierter, rotierender Neutronenstern, der ebenfalls bei der Sternexplosion in ferner Vergangenheit entstand, welche den Supernovaüberrest N49 erzeugte. Der Magnetar nahe dem oberen Bildrand rast mit mehr als 70.000 Kilometern pro Stunde durch die Supernova-Trümmerwolke. Die blaue Blase rechts könnte asymmetrisch ausgestoßen worden sein, als zur gleichen Zeit ein massereicher Stern explodierte. Wenn das der Fall war, bewegt sie sich jetzt mit mehr als 7 Millionen Kilometern pro Stunde.

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M81: Ein Schwarzes Loch füttern

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Credit: Röntgenstrahlen: NASA/CXC/Wisconsin/D.Pooley und CfA/A.Zezas; Optisch: NASA/ESA/CfA/A.Zezas; UV: NASA/JPL-Caltech/CfA/J.Huchra et al.; IR: NASA/JPL-Caltech/CfA

Beschreibung: Dieses eindrucksvolle Farbkomposit zeigt die Spiralgalaxie M81 im gesamten elektromagnetischen Spektrum. Es kombiniert Röntgenstrahlendaten (blau) vom Chandra-Observatorium, Infrarotdaten (rosa) vom Weltraumteleskop Spitzer und ein Ultraviolettbild (violett) vom Satelliten GALEX mit einem Bild im sichtbaren Licht (grün) von Hubble. Der Kasten hebt die Gammastrahlen einiger Schwarzer Löcher in M81 hervor, darunter Schwarze Löcher in Doppelsternsystemen mit etwa 10 Sonnenmassen sowie das zentrale Schwarze Loch mit mehr als 70 Million Sonnenmassen. Wenn man Computermodelle des Energieausstoßes dieses gigantischen Schwarzen Loches mit den Multiwellenlängen-Daten vergleicht, lässt das darauf schließen, dass dieses Monster relativ einfach zu füttern ist – Energie und Strahlung wird erzeugt, wenn Materie in die Zentralregion hineinstrudelt und eine Akkretionsscheibe bildet. Der Prozess scheint ansonsten genauso wie der Akkretionsprozess der Schwarzen Löcher mit Sternenmasse in M81abzulaufen, obwohl das zentrale Schwarze Loch Millionen Mal massereicher ist. M81 misst etwa 70.000 Lichtjahre im Durchmesser und  ist nur 12 Millionen Lichtjahre entfernt im nördlichen Sternbild Ursa Major.

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Haufenkollision beleuchtet Rätsel um Dunkle Materie

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Credits: Röntgen: NASA / CXC / U. Victoria / A. Mahdavi et al.; Optisch/Linseneffekt: CFHT / U. Victoria / A. Mahdavi et al.

Beschreibung: In Abell 520 kollidieren riesige Galaxienhaufen – soviel steht fest. Astrophysiker können jedoch nicht mit Sicherheit sagen, warum die Dunkle Materie von der normalen Materie getrennt wird. Dieses Kompositbild in verschiedenen Wellenlängen zeigt die Dunkle Materie in Falschfarbenblau, indem sorgfältig ermittelt wurde, auf welche Weise der Haufen das Licht weiter entfernten Galaxien verzerrt. Sehr heißes Gas – eine Form normaler Materie – ist in Falschfarbenrot dargestellt. Dieses Gas wurde mit dem Röntgen-Weltraumteleskop Chandra im Erdorbit detektiert. Einzelne Galaxien, in denen normale Materie vorherrscht, leuchten gelblich oder weiß.

Nach herkömmlicher Meinung wird normale und Dunkle Materie gleichermaßen durch Gravitationskraft zusammengehalten und sollten daher in Abell 520 gleich verteilt sein. Bei genauer Betrachtung des Bildes zeigt sich jedoch ein überraschender Mangel in der Konzentration sichtbarer Galaxien in der Dunklen Materie.

Eine mögliche Erklärung besagt, dass diese Diskrepanz durch die großen Galaxien verursacht wird, die in eine Art herkömmliche Gravitationsschleuder geraten sind. Eine umstrittenere Hypothese besagt, dass die Dunkle Materie auf eine nie zuvor beobachtete, nicht-gravitative Weise mit sich selbst kollidiert.

Weitere Simulationen und Beobachtungen dieses Haufens könnten dieses Rätsel lösen.

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