Animation: Rätselhafte Radiokreise


Videocredit: Illustration: Sam Moorfield; Daten: CSIRO, HST (HUDF), ESA, NASA; Bild: J. English (U. Manitoba), EMU, MeerKAT, DES (CTIO); Text: Jayanne English

Beschreibung: Wie nennt man ein kosmisches Rätsel, das niemand vorhergesehen hat? In diesem Fall sind es rätselhafte Radiokreise (Odd Radio Circles, kurz ORCs). ORC-1 steht für fünf seltsame Objekte, die 2019 zufällig mit dem neuen australischen SKA Pathfinder Radio-Array entdeckt wurden und die nur in Radiofrequenzen zu beobachten sind.

Das letzte Bild im Video enthält Daten des südafrikanischen MeerKAT-Arrays aus dem Jahr 2021, um mehr Details zu zeigen. Die türkis gefärbten Radiodaten wurden mit einer optischen und Infrarot-Karte der Durchmusterung Dunkler Energie kombiniert.

Die animierte künstlerische Darstellung folgt nur einer Idee zum Ursprung der ORCs. Wenn im Zentrum einer Galaxie zwei sehr massereiche Schwarze Löcher verschmelzen, könnten die dabei entstehenden Stoßwellen Ringe aus Radiostrahlung hervorrufen. Diese wachsen, bis sie das Videofeld füllen. Das Videobild wird erweitert, damit die Ausbreitung der ORC zu sehen ist, bis diese etwa eine Million Lichtjahre groß sind.

Glücklicherweise kann das bald verfügbare Square Kilometer Array helfen, dieses und andere vielversprechende Szenarien zu testen.

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Der Krebsnebel in vielen Wellenlängen

Der Krebsnebel Messier 1 im Sternbild Stier, abgebildet in vielen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums.

Bildcredit: NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-Universität von Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T. Temim et al.; F. Seward et al.; VLA/NRAO/AUI/NSF; Chandra/CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; Hubble/STScI

Beschreibung: Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert, er ist das erste Objekt auf Charles Messiers berühmter Liste an Dingen, die keine Kometen sind. Heute wissen wir, dass der Krebsnebel ein Supernovaüberrest ist, also die sich ausdehnenden Trümmer von der finalen Explosion eines massereichen Sterns. Diese Explosion wurde 1054 n. Chr. auf dem Planeten Erde beobachtet.

Dieses beeindruckende neue Bild zeigt eine Ansicht der Krabbe aus dem 21. Jahrhundert, es stellt Bilddaten aus dem gesamten elektromagnetischen Spektrum in Wellenlängen des sichtbaren Lichts dar. Daten aus dem Weltraum von Chandra (Röntgen), XMM-Newton (Ultraviolett), Hubble (sichtbares Licht) und Spitzer (Infrarot) sind in violetten, blauen, grünen und gelben Farbtönen abgebildet. Radio-Daten des Very Large Array vom Boden sind rot eingefärbt.

Der Krebs-Pulsar ist eines der exotischsten Objekte, die Astronominnen und Astronomen heute kennen. Es der helle Punkt nahe der Bildmitte – ein Neutronenstern, der 30 Mal pro Sekunde rotiert. Wie ein kosmischer Dynamo sorgt dieser kollabierte Überrest des Sternkerns für die Emissionen des Krebsnebels im gesamten elektromagnetischen Spektrum.

Der Krebsnebel ist ungefähr 12 Lichtjahre groß und 6500 Lichtjahre entfernt, ihr seht ihn im Sternbild Stier.

Wien, Ladenkonzept Nähe Votivkirche: Kostenlose Kalender (leichte Mängel)

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Orion über Green Bank

Das Robert-C. Byrd-Green-Bank-Teleskop in West Virginia mit Orion und dem Orionnebel im Hintergrund.

Bildcredit und Bildrechte: Dave Green

Beschreibung: Was entdeckt das riesige Green-Bank-Teleskop heute Nacht? Das hier abgebildete Robert-C. Byrd-Green-Bank-Teleskop (GBT) rechts unten ist das größte voll schwenkbare Radioteleskop der Welt mit nur einer Schüssel.

Die Zentralantenne des GBT ist größer als ein Football-Feld. Sie steht in den Hügeln von West Virginia in den USA in einer funkstillen Zone, wo die Verwendung von Mobiltelefonen, drahtlosen Netzwerken und sogar Mikrowellenherden eingeschränkt ist. Das GBT erforscht unser Universum nicht nur nachts, sondern auch tagsüber, da der Tageshimmel für Radiowellen in der Regel dunkel ist.

Dieses Bild wurde Ende Januar aufgenommen und zuvor monatelang geplant, sodass die Position des untergehenden Orion passte. Es ist eine Kombination aus einem Schnappschuss vom Vordergrund, der mehr als einen Kilometer vom GBT entfernt fotografiert wurde, und einer Hintergrundaufnahme aus lang belichteten Aufnahmen von der Nacht zuvor.

Das detailreiche Hintergrundbild von Orion ist sehr passend, denn das GBT ist unter anderem für die Kartierung des ungewöhnlichen Magnetfeldes im Orion-Molekülwolkenkomplex bekannt.

Wien, 26. Februar 2022, 18h: Führung im Sterngarten mit APOD-Übersetzerin
Wien, Ladenkonzept Nähe Votivkirche: Kostenlose Kalender (leichte Mängel)

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MeerKAT: Das galaktische Zentrum im Radiobereich

Das MeerKAT-Array aus 64 Radioantennen in Südafrika zeigt viele Details von Sgr A* im Zentrum der Milchstraße.

Bildcredit: Ian Heywood (Oxford U.), SARAO; Farbbearbeitung: Juan Carlos Munoz-Mateos (ESO)

Beschreibung: Was passiert im Zentrum unserer Galaxis? Das ist mit optischen Teleskopen schwer zu erkennen, da sichtbares Licht vom interstellaren Staub verdeckt wird. Doch in anderen Bandbreiten des Lichts wie Radio kann das galaktische Zentrum abgebildet werden und erweist sich als ziemlich interessanter, aktiver Ort.

Oben seht ihr das aktuellste Bild vom Zentrum unserer Milchstraße, aufgenommen mit dem MeerKAT-Array aus 64 Radioantennen in Südafrika. Es ist viermal so breit wie die Winkelgröße des Mondes (2 Grad), also beeindruckend groß und detailreich. Viele bekannte Quellen sind deutlich abgebildet, darunter etliche mit dem Kürzel Sgr, da das galaktische Zentrum in Richtung des Sternbildes Schütze (Sagittarius) liegt. In der Bildmitte seht ihr Sgr A* mit dem sehr massereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße. Andere hier gezeigte Quellen sind weniger gut erforscht, etwa der Bogen links neben Sgr A* sowie zahlreiche faserartige Strukturen.

Zu den Zielen für MeerKAT gehört die Suche nach Radioemissionen von neutralem Wasserstoff aus einem viel jüngeren Universum sowie kurze, weit entfernte Radioblitze.

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Quadrantiden des Nordens

Quadrantiden-Meteore über den Radioteleskopen des chinesischen Spektralradioheliografen der Minggatu-Beobachtungsstation in der Inneren Mongolei (China).

Bildcredit und Bildrechte: Cheng Luo

Beschreibung: Der Meteorstrom der Quadrantiden ist nach einem vergessenen Sternbild benannt und bietet Sternfreundinnen und -freunden auf der Nordhalbkugel der Erde ein jährliches Schauspiel.

Der Radiant des Stroms liegt im astronomisch veralteten Sternbild Mauerquadrant (Quadrans Muralis), nicht weit entfernt vom großen Wagen und an den Grenzen der modernen Sternbilder Bärenhüter (Bootes) und Drache (Draco). Der Polarstern liegt auf diesem Bild fast in der Mitte, der Asterismus Großer Wagen (manche kennen ihn als Pflug) liegt darüber, rechts davon liegt der Radiant des Meteorstroms.

Dieses Himmelspanorama entstand aus Bildern, die in den Stunden um den Höhepunkt des Schauers am 4. Januar 2022 fotografiert wurden. Die Quadrantiden-Meteore zeigen rückwärts zum Radianten. Im Vordergrund stehen Radioteleskope des chinesischen Spektralradioheliografen der Minggatu-Beobachtungsstation in der Inneren Mongolei (China). Als wahrscheinliche Quelle des Staubstroms der Quadrantiden-Meteore wurde 2003 ein Asteroid erkannt.

Wien, 8. Januar 2022, 16:30 Uhr: Führung im Sterngarten Mauer bei der Wotrubakirche mit APOD-Übersetzerin Maria Pflut-Hofmayr (Eintritt frei, Anmeldung erforderlich)
Aktuelles: Entfaltung des James-Webb-Weltraumteleskops
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Tanzende Geister: Gekrümmte Strahlen aktiver Galaxien

Seltsam gekrümmte Ströme aus den Kernen aktiver Galaxien.

Bildcredit: Jayanne English und Ray Norris, EMU-ASKAP, DES; Text: Jayanne English (U. Manitoba)

Beschreibung: Warum senden Galaxien Strahlen aus, die wie Geister aussehen? Und warum tanzen sie scheinbar? Die gekrümmten, verschwommenen Ströme aus den sehr massereichen Schwarzen Löchern in den Zentren ihrer Galaxien oben in der Mitte und links unten sind mit nichts Bekanntem vergleichbar. Forschende entdeckten sie mithilfe des Radioteleskops Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) beim Erstellen von Karten, welche die Entwicklung von Galaxien aufzeigen.

Auf früheren Bildern dieser Entwicklungslandkarte des Universums waren nur verwaschene Kleckse zu sehen. Schließlich zeigte ein Vergleich der relativen Menge an abgestrahlter Energie, dass die leuchtenden länglichen Strukturen von Elektronen erzeugt werden, die um Magnetfeldlinien strömen.

Eine Überlagerung der Radiodaten mit einer visuellen Himmelsansicht (der Dark Energy Survey) bestätigte, dass die Elektronenströme aus den Zentren aktiver Galaxien stammten. Meist erzeugen solche Aktiven Galaxienkerne (AGN) gerade Strahlen. Eine führende Hypothese für den geometrischen Ursprung dieser ungewöhnlichen Formen basiert auf dem Strom großräumiger intergalaktischer Winde.

Astrophysik: 2500+ Codes in der Astrophysik-Quellcodebibliothek

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PDS 70: Scheibe, Planeten und Monde

Innerhalb der Staubscheibe um den Stern PDS 70 befindet sich der Planet PDS 70c mit einer Staubscheibe, in der vermutlich Monde entstehen.

Bildcredit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); M. Benisty et al.

Beschreibung: Es ist nicht die große Scheibe, welche die Aufmerksamkeit auf sich zieht, obwohl die große Planeten bildende Scheibe um den Stern PDS 70 klar abgebildet und für sich genommen sehr interessant ist.

Es ist auch nicht der Planet rechts innerhalb der großen Scheibe, über den am meisten gesprochen wird, obwohl der Planet PDS 70c neu entstanden ist und interessanterweise eine ähnliche Größe und Masse besitzt wie Jupiter.

Es ist vielmehr der verschwommene Fleck um den Planeten PDS 70c, der die Aufregung hervorruft. Dieser verschwommene Fleck ist vermutlich ebenfalls eine staubhaltige Scheibe, aus der nun Monde entstehen. So etwas wurde noch nie zuvor beobachtet.

Das Bild wurde mit dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in der hoch gelegenen Atacamawüste im Norden Chiles fotografiert, das aus 66 Radioteleskopen besteht. Aus den ALMA-Daten schließen die Astronominnen und Astronomen, dass der Radius der exoplanetaren Scheibe, aus der Monde entstehen, ähnlich groß ist wie der unserer Erdbahn, und dass eines Tages ungefähr drei erdmondgroße Monde entstehen könnten, die sich nicht wesentlich von den vier unseres Jupiters unterscheiden.

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HD 163296: Strahlen eines entstehenden Sterns

Dieses Bild des Sternsystems HD 163296 wurde von Atacama Large Millimeter Array (ALMA) und Very Large Telescope (VLT) der ESO aufgenommen.

Bildcredit: Sichtbares Licht: VLT/MUSE (ESO); Radiowellen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Beschreibung: Wie entstehen diese Strahlströme bei der Sternbildung? Das ist nicht bekannt, doch aktuelle Bilder des jungen Sternsystems HD 163296 sind sehr aufschlussreich. Der Zentralstern auf diesem Bild befindet sich noch in der Entstehung, er ist aber bereits von einer rotierenden Scheibe und einem nach außen strömenden Strahl umgeben.

Die Scheibe wurde in Radiowellen abgebildet, die mit dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chile aufgenommen wurden. Die Lücken darin sind wahrscheinlich durch die Schwerkraft sehr junger Planeten entstanden.

Der Strahlstrom wurde vom Very Large Telescope (VLT, ebenfalls in Chile) in sichtbarem Licht aufgenommen, er verströmt schnell bewegtes Gas – großteils Wasserstoff – vom Zentrum der Scheibe aus. Das System reicht über das Hundertfache der Entfernung Erde-Sonne (AE).

Die Details dieser neuen Beobachtungen werden nun ausgewertet, um die Vermutung zu untermauern, dass die Strahlen zumindest teilweise von Magnetfeldern in der rotierenden Scheibe erzeugt und geformt werden. Künftige Beobachtungen von HD 163296 und ähnlicher Sternbildungssysteme können helfen, die Details zu klären.

Astrophysiker*innen: Mehr als 2500 Codes in der Astrophysics Source Code Library
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Das galaktische Zentrum mit Sternen, Gas und Magnetismus

Dieses detailreiche Panorama von Chandra und MeerKAT zeigt das galaktische Zentrum mit zahlreichen, komplexen Wechselwirkungen.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/UMass/Q.D. Wang; Radio: NRF/SARAO/MeerKAT

Beschreibung: Was passiert um das Zentrum unserer Galaxis? Um das herauszufinden, wurde kürzlich ein detailreiches Panorama erstellt, das die Regionen knapp über und unter der galaktischen Ebene in Radiowellen und Röntgenlicht erforscht. Das Röntgenlicht wurde mit dem Chandra-Observatorium aufgenommen, es ist orangefarben (heiß), grün (heißer) und violett (am heißesten) abgebildet und wurde über ein hochdetailliertes Bild in Radiowellen in Grau gelegt, das vom MeerKATTeleskop stammt.

Die Wechselwirkungen sind zahlreich und komplex. Galaktische Ungeheuer wie expandierende Supernovaüberreste, heiße Winde von neu entstandenen Sternen, ungewöhnlich starke, kollidierende Magnetfelder und ein zentrales, sehr massereiches Schwarzes Loch kämpfen in einem Raum, der nur 1000 Lichtjahre groß ist. Die dünnen, hellen Streifen stammen anscheinend von verdrehten und neu verknüpften Magnetfeldern in kollidierenden Regionen, die eine Art energiereiches innergalaktisches Weltraumwetter erzeugen, ähnlich wie jenes, das unsere Sonne erzeugt.

Weitere Beobachtungen und Forschungen versprechen, nicht nur mehr Licht auf die Geschichte und Entwicklung unserer Galaxis zu werfen, sondern auch auf die Entwicklung aller Galaxien.

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Mittfinsternis und Milchstraße

Hinter einer Radioteleskopschüssel des kalifornischen Owen's Valley Radio Observatory sinkt der Mond während einer totalen Mondfinsternis zu den zerklüfteten Bergen der Sierra Nevada hinunter.

Bildcredit und Bildrechte: John Kraus

Beschreibung: Gestern glitt der Perigäums-Vollmond im Mai durch den Erdschatten und erfreute Nachthimmelsbeobachter*innen in Regionen um den Pazifik. Auf dieser Zeitrafferserie der totalen Mondfinsternis vom Westen Nordamerikas sank er zu den zerklüfteten Bergen der Sierra Nevada hinunter.

Zur Mitte der Finsternis wurde der Mond tief am westlichen Horizont auf zwei Einzelaufnahmen fotografiert. Die Kombination der Bilder zeigt die rötliche Farbe des verfinsterten Mondes vor dem dunklen Nachthimmel und das diffuse Sternenlichtband der Milchstraße.

Weitere Bilder, die im Abstand von fünf Minuten mit einer fixierten Kamera aufgenommen wurden, zeigen den Ablauf der partiellen Finsternisphase in der Umgebung. Im Vordergrund zeigt eine Radioteleskopschüssel des kalifornischen Owen’s Valley Radio Observatory zum Himmel.

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Das vertikale Magnetfeld von NGC 5775

Die Spiralgalaxie NGC 5775 wurde bei der CHANG-ES-Durchmusterung (Continuum Halos in Nearby Galaxies) beobachtet, zeigt besitzt Ausläufer von Magnetfeldlinien.

Bildcredit: NRAO, NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Text: Jayanne English (U. Manitoba)

Beschreibung: Wie weit reichen Magnetfelder aus Spiralgalaxien hinaus und nach oben? Jahrzehntelang wussten Astronom*innen nur, dass einige Spiralgalaxien Magnetfelder besitzen. Doch nachdem die NRAORadioteleskope des Very Large Array (VLA) (bekannt aus dem Film Contact) im Jahr 2011 aufgerüstet wurden, entdeckte man wie erwartet, dass diese Felder von der Scheibe aus senkrecht mehrere Tausend Lichtjahre hinaus reichen.

Dieses Bild der von der Seite sichtbaren Spiralgalaxie NGC 5775, die im Rahmen der CHANG-ES-Durchmusterung (Continuum Halos in Nearby Galaxies), zeigt auch Ausläufer von Magnetfeldlinien, wie sie in Spiralgalaxien üblich sein können. Ähnlich wie Eisenfeilspäne um einen Stabmagneten zeichnet die Strahlung von Elektronen galaktische Magnetfeldlinien nach, indem sich die Elektronen fast mit Lichtgeschwindigkeit um diese Linien schrauben.

Die Fasern im Bild wurden aus solchen Spuren in den VLA-Daten konstruiert. Das Bild in sichtbarem Licht wurde aus Daten des Weltraumteleskops Hubble konstruiert. Es zeigt rosarote, gashaltige Regionen, in denen Sterne entstehen. Anscheinend tragen Winde aus diesen Regionen zur Ausbildung der prächtigen ausgedehnten galaktischen Magnetfelder bei.

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