Seltsames Signal zeigt Zerstörung eines Neutronensterns durch Schwarzes Loch


Illustrations-Videocredit: NASA, Dana Berry (Skyworks Digital)

Beschreibung: Was löste diese ungewöhnliche Explosion aus? Vor drei Wochen erfassten Gravitationswellendetektoren in den USA und Europa – die LIGO– und Virgo-Detektoren – einen Ausbruch an Gravitationswellen. Die Wellenform entsprach dem, was man erwarten würde, wenn ein Schwarzes Loch einen Neutronenstern zerstört. Ein Objekt des Ereignisses S190814sv passte am besten zu einer mehr als fünffachen Masse der Sonne – das machte es zu einem guten Kandidaten für ein Schwarzes Loch. Das andere Objekt hat anscheinend weniger als drei Sonnenmassen, weshalb es ein guter Kandidat für einen Neutronenstern ist.

Noch nie zuvor wurden bei einem ähnlichen Ereignis Gravitationswellen entdeckt. Leider war bei dieser Explosion kein Licht zu sehen, das von dem zerreißenden Neutronenstern stammen hätte können. Es ist theoretisch möglich, dass auch das Objekt mit geringerer Masse ein Schwarzes Loch war, doch es ist kein eindeutiges Beispiel eines Schwarzen Lochs mit einer so geringen Masse bekannt.

Dieses Video wurde erstellt, um eine zuvor vermutete Kollision zwischen einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern zu veranschaulichen, die 2005 durch Strahlung entdeckt wurde, insbesondere Gammastrahlen vom Ausbruch GRB 050724. Das animierte Video beginnt mit einem Neutronenstern im Vordergrund, der ein Schwarzes Loch umrundet, das von einer Akkretionsscheibe umgeben ist. Die Gravitation des Schwarzen Lochs zerreißt dann den Neutronenstern. Sobald Teile in das Schwarze Loch fallen, entsteht ein Strahl.

S190814sv wird weiterhin untersucht, wobei Hinweise auf die Natur der beteiligten Objekte vielleicht von künftigen Entdeckungen ähnlicher Systeme stammen werden.

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Fermis Wissenschaftsfinalisten

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Illustrationscredit: NASA, DOE, International Fermi LAT Collaboration, Jay Friedlander (Goddard Spaceflight Center)

Beschreibung: Mit der Fermi-Wissenschaftsstichwahl feiern wir 10 Jahre Forschung im Hochenergieuniversum mit dem Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi. Diese beiden Finalisten haben alle früheren Abstimmungsrunden im Wettbewerb gewonnen und treten als letzte gegeneinander an.

Die beiden digitalen Illustrationen aus einer Liste mit Fermis 16 interessantesten Entdeckungen sind die Spitzenkandidaten des Wettbewerbs, sie setzten sich im Semifinale gegen den 12. Kandidaten „Neue Hinweise auf Dunkle Materie“ und den 14. „Sternbeben in einem Magnetarsturm“ durch. Links sind neu entdeckte, unvorhergesagte Gammastrahlenblasen über und unter der Ebene unserer Milchstraße mit einem Durchmesser von 25.000 Lichtjahren abgebildet. Rechts kollidieren gewaltsam verschmelzende Neutronensterne des ersten Gravitationswellenereignisses, das je durch Gammastrahlen entdeckt wurde.

Wählen Sie eins der Bilder und geben Sie hier Ihre Stimme ab, um das beliebteste wissenschaftliche Ergebnis aus Fermis erster Dekade zu wählen.

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Endlich GLAST

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Bildcredit:  NASA, DOE, Arbeitsgemeinschaft Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi

Beschreibung: Diese Delta-II-Rakete, die vor langer Zeit von einem sehr nahen Planeten durch eine wogende Rauchwolke aufstieg, verließ am 11. Juni 2008 um 12:05 Uhr EDT die Startrampe 17-B der Luftwaffenstation Cape Canaveral. Gemütlich in der Ladebucht lag GLAST, das Gammastrahlen-Großflächen-Weltraumteleskop.

GLASTs Detektortechnologie wurde für den Einsatz in terrestrischen Teilchenbeschleunigern entwickelt. Daher kann GLAST im Orbit Gammastrahlen von extremen Umgebungen über der Erde und im fernen Universum aufspüren, darunter in sehr massereichen Schwarzen Löchern in den Zentren ferner aktiver Galaxien und die Quellen mächtiger Gammastrahlenausbrüche. Diese eindrucksvollen kosmischen Beschleuniger erreichen Energien, die in erdgebundenen Laboren nicht möglich sind.

Seine Bezeichnung lautet nun Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi. Am 10. Jahrestag seines Starts mögen die Fermi-Wissenschaftsendspiele beginnen.

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Fermi wissenschaftliche Stichwahl

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Bildcredit: NASA, DOE, International Fermi LAT Collaboration, Jay Friedlander (Goddard Spaceflight Center)

Beschreibung: Das Gammastrahlenteleskop Fermi der NASA wurde am 11. Juni 2008 in die Umlaufbahn gebracht. Seine Instrumente erkennen Gammastrahlen – diese sind Licht, das Tausende bis Hunderte Milliarden Mal energiereicher ist als das, was wir mit unseren Augen sehen.

Während der letzten zehn Jahre führte Fermis energiereiche Forschungsreise zu einer Fülle erstaunlicher Entdeckungen, von extremen Umgebungen über unserem schönen Planeten bis hin ins ferne Universum. Nun können Sie Fermis bisher bestes Ergebnis wählen.

Zu Fermis 10. Jahrestag wurden Bilder, welche 16 wissenschaftliche Ergebnisse darstellen, ausgewählt und zu Gruppen angeordnet. Folgen Sie diesem Link und wählen Sie in der ersten Runde aus jedem Paar Ihre Favoriten. Alle zwei Wochen findet die Wahl der nächsten Runde statt – kommen Sie wieder! Der Sieger des Fermi-Finales wird am 6. August veröffentlicht – zum zehnjährigen Jubiläum der ersten wissenschaftlichen Daten von Fermi.

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Ferne Neutrinos unter dem Eis der Antarktis aufgespürt

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Bildcredit: IceCube Collaboration, U. Wisconsin, NSF

Beschreibung: Woher kommen diese Neutrinos? Das IceCube-Neutrino-Observatorium in der Nähe des Südpols der Erde begann, fast unsichtbare Teilchen mit sehr hoher Energie aufzuspüren. Diese kaum wechselwirkenden Neutrinos durchdringen kurz vor ihrer Ortung fast die ganze Erde, und es ist ein Rätsel, woher sie stammen. Das antarktische Labor IceCube ist hier zusammen mit einer Skizze abgebildet, auf der lange Detektorstränge zu sehen sind, die in das kristallklare Eis darunter eingefroren sind. Mögliche Quellen dieser kosmischen Neutrinos sind die stürmischen Nahbereiche sehr massereicher Schwarzer Löcher in den Zentren ferner Galaxien sowie gigantische Sternexplosionen, die ihren Höhepunkt als Supernovae oder Gammablitze im fernen Universum erreichen. Wenn IceCube künftig immer mehr energiereiche Neutrinos aufspürt, könnten Übereinstimmungen mit bekannten Objekten dieses kosmische Rätsel lösen – vielleicht aber werden wir es nie erfahren.

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High Energy Stereoscopic System II

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Bild mit freundlicher Genehmigung von H.E.S.S. Collaboration

Beschreibung: Das größte seiner Art, das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) II-Teleskop, ist im Vordergrund dieses Fotos zu sehen. Es ist waagrecht geneigt und reflektiert die Landschaft der namibischen Wüste verkehrt herum. Sein segmentierter Spiegel hat eine Breite von 24 Metern und ist 32 Meter hoch, das entspricht der Fläche von zwei Tennisplätzen. Nachdem H.E.S.S. II am 26. Juli erstmals in Betrieb genommen wurde, beginnt es nun, das Universum in extremen Energien zu erforschen. Die meisten erdgebundenen Teleskope mit Linsen und Spiegeln werden durch die fürsorgliche, beschützende Atmosphäre der Erde behindert, da diese die Bilder weichzeichnet und Licht absorbiert und streut. Doch das H.E.S.S. II-Teleskop ist ein Tscherenkow-Teleskop, das gebaut wurde, um Gammastrahlen zu beobachten – das sind Photonen mit einer Energie von mehr als 100 Milliarden Mal jener von sichtbarem Licht – tatsächlich braucht es die Atmosphäre für seine Beobachtungen. Wenn Gammastrahlen auf die obere Atmosphäre treffen, erzeugen sie in der Luft Schauer aus hochenergetischen Teilchen. Eine riesige Kamera im Brennpunkt des Spiegels zeichnet detailreich die kurzen Blitze im sichtbaren Licht auf, das sogenannte Tscherenkow-Licht, das durch die Teilchenschauer in der Luft erzeugt wird. Das H.E.S.S. II-Teleskop wird zusammen mit einer Anordnung von vier weiteren 12-Meter-Tscherenkow-Teleskopen arbeiten, um mehrfache stereoskopische Ansichten der Luftschauer zu erhalten, die einen Rückschluss auf die Energien und die Richtungen der eintreffenden kosmischen Gammastrahlen zulassen sollen.

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Ferimis First Light

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Credit: NASA, DOE, das internationale LAT-Team

Beschreibung: Das Gamma-ray Large Aera Space Telescope (GLAST), das am 11. Juni gestartet wurde um das Universum in extremen Energiebereichen zu erforschen, wurde nun offiziell in Fermi Gamma-ray Space Telescope umbenannt, zu Ehren des Nobelpreisträgers Enrico Fermi (1901-1954), Pionier der Hochenergiephysik. Nach der Testphase senden nun die beiden Instrumente Fermis, der Gamma-ray Burst Monitor (GBM) und das Large Area Telescope (LAT), regelmäßig Daten.

Dieses Falschfarbenbild zeigt Fermis erste Karte des Gammastrahlen-Himmels von LAT. Es zeigt den ganzen Himmel, das Zentrum unserer Milchstraße und die galaktische Ebene wurden über die Bildmitte projiziert.

Was leuchtet am Gammastrahlenhimmel? In der galaktischen Ebene kollidiert energiereiche kosmische Strahlung mit Gas und Staub und erzeugt das diffuse Gammastrahlen-Leuchten. Starke Emissionen von rotierenden Neutronensternen oder Pulsaren und weit entfernten aktiven Galaxien, bekannt als blazars, sind zu erkennen, wenn Sie den Mauspfeil über die Karte schieben.

Als Vorspiel für künftige Entdeckungen kombiniert dieses bemerkenswerte Ergebnis die Beobachtungen von nur 4 Tagen, was einem Jahr an Beobachtungen mit dem Compton-Gammastrahlenteleskop in den 1990er-Jahren entspricht. Zusätzlich zur Möglichkeit Gammastrahlenblitze zu beobachten erlaubt die stark verbesserte Empfindlichkeit Fermi tiefer in das Hochenergie-Universum hinauszublicken.

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