M101 im 21. Jahrhundert

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Bildcredit: NASA, ESA, CXC, JPLCaltech, STScI

Beschreibung: Die große, schöne Spiralgalaxie M101 ist einer der letzten Einträge in Charles Messiers berühmtem Katalog, aber sicherlich nicht einer der geringsten. Diese Galaxie ist gewaltig – sie misst etwa 170.000 Lichtjahre und ist somit fast doppelt so groß wie unserer Milchstraße. M101 war auch einer der ursprünglichen Spiralnebel, die mit Lord Rosses großem Teleskop des 19. Jahrhunderts beobachtet wurden, dem Leviathan von Parsonstown.

Im Gegensatz dazu ist diese Ansicht des großen Inseluniversums in mehreren Wellenlängen ein Komposit aus Bildern, die im 21. Jahrhundert mit Teleskopen im Weltraum aufgenommen wurden. Das Bild ist von Röntgen bis Infrarot- Wellenlängen (hohe bis niedrige Energien) farbcodiert. Die Bilddaten stammen vom Chandra-Röntgenteleskop (violett), dem Galaxy Evolution Explorer (blau), dem Weltraumteleskop Hubble (gelb) und dem Weltraumteleskop Spitzer (rot).

Die Röntgendaten zeigen Orte in M101, an denen sich viele Millionen Grad heißes Gas um explodierte Sterne sowie Doppelsysteme mit Neutronensternen oder Schwarzen Löchern befindet. Die Daten mit niedriger Energie zeigen Sterne und Staub, welche die prächtigen Spiralarme von M101 bilden. M101 ist auch als Feuerradgalaxie bekannt. Sie liegt innerhalb der Grenzen des nördlichen Sternbildes Ursa Major, etwa 25 Millionen Lichtjahre entfernt.

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Der Spinnennebel in Infrarot

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Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Weltraumteleskop Spitzer, 2MASS

Beschreibung: Wird die Spinne jemals die Fliege fangen? Nicht, wenn beide große Emissionsnebel im Sternbild Fuhrmann (Auriga) sind. Die spinnenförmige Gaswolke links ist eigentlich ein Emissionsnebel mit der Bezeichnung IC 417, die kleinere fliegenförmige Wolke rechts wird als NGC 1931 bezeichnet und ist sowohl Emissionsnebel als auch Reflexionsnebel. Beide Nebel sind ungefähr 10.000 Lichtjahre entfernt und enthalten junge offene Sternhaufen. Um die Größenordnung zu veranschaulichen: Der kompaktere NGC 1931 (Fliege) ist ungefähr 10 Lichtjahre groß.

Dieses Bild in wissenschaftlich zugeordneten Infrarotfarben kombiniert Bilder des Weltraumteleskops Spitzer und der Two Micron All Sky Survey (2MASS). Spitzer feiert sein 16. Jahr in einer Bahn um die Sonne in Erdnähe.

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Spitzers Orion

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Bildcredit: NASA, JPL-Caltech

Beschreibung: Nur wenige kosmische Aussichten regen die Fantasie so an wie der Orionnebel, ein riesiges, etwa 1500 Lichtjahre entferntes Sternbildungsgebiet. Dieses Infrarotbild des Weltraumteleskops Spitzer zeigt etwa 40 Lichtjahre dieser Region und wurde aus Daten erstellt, welche die Helligkeit junger Sterne im Nebel erfassen sollten, von denen viele noch von staubigen, Planeten bildenden Scheiben umgeben sind.

Orions junge Sterne sind nur etwa eine Million Jahre alt, das Alter der Sonne beträgt im Vergleich dazu 4,6 Milliarden Jahre. Die heißesten Sterne der Region befinden sich im Trapezhaufen, dieser ist der hellste Haufen nahe der Bildmitte.

Spitzer wurde am 25. August 2003 in eine Umlaufbahn um die Sonne gestartet. Das Kühlmittel des Teleskops – flüssiges Helium – ging im Mai 2009 zur Neige. Das Infrarot-Weltraumteleskop wird jedoch weiter betrieben, das Ende seiner Mission ist für 30. Januar 2020 vorgesehen. Diese Falschfarbenansicht wurde 2010 in zwei Kanälen aufgenommen, die trotz Spitzers wärmerer Betriebstemperatur immer noch für Infrarotlicht empfindlich sind.

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Der Nordamerikanebel in Infrarot

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Bildcredit und Bildrechte: NASA, JPL-Caltech, L. Rebull (SSC, Caltech); Optische Überlagerung: DSS, D. De Martin

Beschreibung: Der Nordamerikanebel kann, was die meisten Nordamerikaner nicht können: Sterne bilden. Wo genau diese Sterne im Nebel entstehen, ist meist hinter einem Teil des dichten Staubs im Nebel, der in sichtbarem Licht undurchlässig ist, versteckt. Doch diese Ansicht, die das Weltraumteleskop Spitzer des Nordamerikanebels im Infrarotlicht erstellte, lugt durch einen Großteil des Staubs und enthüllt Tausende neu entstandener Sterne.

Wenn Sie den Mauspfeil über dieses wissenschaftlich gefärbte Infrarotbild schieben, sehen Sie ein entsprechendes optisches Bild der Region zum Vergleich. Das Infrarotbild zeigt fein säuberlich junge Sterne in unterschiedlichen Entstehungsstadien, manche noch eingebettet in dichte Knoten aus Gas und Staub, andere umgeben von Scheiben und ausgeworfenen Strahlen, wieder andere schon frei von ihren Entstehungskokons.

Der Nordamerikanebel (NGC 7000) ist etwa 50 Lichtjahre groß, ungefähr 1500 Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Schwan (Cygnus). Doch obwohl so viele Sterne im Nordamerikanebel bekannt sind, wird immer noch erörtert, welche massereichen Sterne das energiereiche Licht aussenden, welches den ionisierten roten Lichtschein erzeugt.

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Der Höhlennebel in Infrarot von Spitzer

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Bildcredit: NASA, Juno, SwRI, MSSS; Bearbeitung und Lizenz: Gerald Eichstädt und Sean Doran

Beschreibung: Was passiert in und um den Höhlennebel? Um das herauszufinden, beobachtete das Weltraumteleskop Spitzer der NASA diese optisch dunkle Sternbildungsregion in vier Farben des Infrarotlichts. Der Höhlennebel ist als Sh2-155 katalogisiert. In Infrarot strahlt er ziemlich hell, man erkennt Details sowohl von Gas- und Staubsäulen im Inneren als auch des beleuchteten Sternhaufens – alle liegen nahe am oberen Bildrand.

Das rote Leuchten um den Höhleneingang stammt von Staub, der von hellen jungen Sternen aufgeheizt wird. Rechts daneben liegt Kepheus B, ein Sternhaufen, welcher in der gleichen Gas- und Staubwolke entstand. Andere interessante Sterne in Kepheus leuchten im Infraroten ebenfalls hell, unter anderem jene, die einen noch jüngeren Nebel am unteren Bildrand beleuchten, sowie ein Ausreißerstern, der eine rötliche Bugstoßwelle vor sich herschiebt – diese liegt nahe der Bildmitte.

Die gezeigte Region umfasst etwa 50 Lichtjahre und liegt ungefähr 2500 Lichtjahre entfernt im Sternbild des Königs von Aithiopia (Kepheus).

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Die Galaxie, der Strahl und das Schwarze Loch

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Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Event Horizon Telescope Collaboration

Beschreibung: Die helle elliptische Galaxie Messier 87 (M87) enthält das sehr massereiche Schwarze Loch auf dem historischen ersten Bild eines Schwarzen Lochs, das vom Event Horizon Telescope auf dem Planeten Erde aufgenommen wurde. M87 ist eine Riesin im etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernten Virgo-Galaxienhaufen. Die große Galaxie wurde auf diesem Infrarotbild des Weltraumteleskops Spitzer in blauen Farbtönen gerendert.

M87 erscheint fast strukturlos und wolkenartig, doch das Spitzer-Bild zeigt Details der relativistischen Jets, die aus der Zentralregion der Galaxie schießen. Die Strahlen im Einschub rechts oben sind Tausende Lichtjahre lang. Der hellere Strahl rechts strömt in unsere Richtung und liegt in der Nähe unserer Sichtlinie. Gegenüber erzeugt ein unsichtbarer fortströmender Strahl eine Erschütterung, welche einen blassen Materiebogen beleuchtet.

Der Einschub rechts unten zeigt das historische Bild des Schwarzen Lochs, das sich im Zentrum der riesigen Galaxie und der relativistischen Strahlen befindet. Das sehr massereiche Schwarze Loch ist im Spitzer-Bild völlig unaufgelöst, es ist von einfallender Materie umgeben und liefert die gewaltige Energie, welche die relativistischen Strahlen aus dem Zentrum der aktiven Galaxie M87 treibt.

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Das zentrale magnetische Feld der Zigarrengalaxie

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Bildcredit: NASA, SOFIA, E. Lopez-Rodriguez; NASA, Spitzer, J. Moustakas et al.

Beschreibung: Sind Galaxien gewaltige Magnete? Ja, aber die Magnetfelder in Galaxien sind typischerweise viel schwächer als auf der Erdoberfläche, außerdem komplexer und schwieriger zu messen. Kürzlich jedoch erfasste das Instrument HAWC+ an Bord des luftgestützten SOFIA-Observatoriums (747) erfolgreich die Details ferner Magnetfelder durch die Beobachtung von Infrarotlicht, das durch Reflexion an Staubkörnchen polarisiert wurde.

M82, die Zigarrengalaxie, wurde mit HAWC+ beobachtet. Die gewonnenen Daten zeigen, dass das zentrale Magnetfeld lotrecht zur Scheibe und parallel zum starken galaktischen Superwind verläuft. Diese Beobachtung stärkt die Hypothese, dass das zentrale Magnetfeld von M82 ihrem Wind hilft, die Masse von Millionen Sternen von der zentralen Sternausbruchsregion hinauszutransportieren. Dieses Bild zeigt Magnetfeldlinien, die über ein Bild des Kitt-Peak-Nationalobservatoriums gelegt wurden, das in sichtbarem Licht (grau) und Wasserstoffleuchten (rot) fotografiert und mit Infrarotbildern (gelb) von SOFIA und dem Weltraumteleskop Spitzer kombiniert wurde.

Die Zigarrengalaxie ist ungefähr 12 Millionen Lichtjahre entfernt und mit Fernglas im Sternbild Großer Bär sichtbar.

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Die Sombrerogalaxie in Infrarot

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Bildcredit: R. Kennicutt (Steward Obs.) et al., SSC, JPL, Caltech, NASA

Beschreibung: Dieser schwebende Ring hat die Größe einer Galaxie. Und es ist tatsächlich eine Galaxie – oder zumindest ein Teil davon: die fotogene Sombrerogalaxie, eine der größten Galaxien im nahen Virgo-Galaxienhaufen. Das dunkle Band aus Staub, das den mittleren Bereich der Sombrerogalaxie im sichtbaren Licht verdeckt, leuchtet im Infrarotlicht hell.

Dieses digital geschärfte Bild zeigt das Infrarotleuchten, das vom Weltraumteleskop Spitzer in der Erdumlaufbahn fotografiert wurde, es wurde in Falschfarben mit einem bereits vorhandenen Bild des Weltraumteleskops Hubble in sichtbarem Licht überlagert. Die Sombrerogalaxie, die auch als M104 bekannt ist, hat einen Durchmesser von etwa 50.000 Lichtjahren und ist 28 Millionen Lichtjahre entfernt. M104 ist schon mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Jungfrau zu sehen.

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Die Krabbe aus dem All

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Bildcredit: NASA – Röntgen: CXC, Optisch: STSCI, Infrarot: JPL-Caltech

Beschreibung: Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert, er ist das erste Objekt auf Charles Messiers berühmter Liste von Dingen, die keine Kometen sind. Die Krabbe nun als Supernovaüberrest bekannt, wobei die Trümmer der Todesexplosion eines massereichen Sterns auseinanderfliegen. Dieses faszinierende Falschfarbenbild kombiniert Daten der Weltraumobservatorien Chandra, Hubble und Spitzer, um die Trümmerwolke in Röntgen (blau-weiß), sichtbarem Licht (violett) und Infrarot (rosarot) zu erforschen.

Der Krebsnebel ist eines der exotischsten Objekte, das zeitgenössische Astronomen kennen – ein Neutronenstern, der 30-mal pro Sekunde rotiert. Es ist der helle Punkt nahe der Bildmitte. Dieser kollabierte Überrest des Sternkerns liefert wie ein kosmischer Dynamo die Energie für die Strahlung der Krabbe, die im gesamten elektromagnetischen Spektrum leuchtet. Der Krebsnebel ist ungefähr 12 Lichtjahre groß und steht 6500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Stier.

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NGC 2623: Verschmelzende Galaxien von Hubble

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Bildcredit: ESA/Hubble und NASA

Beschreibung: Wo entstehen Sterne, wenn Galaxien kollidieren? Um das herauszufinden, fotografierten Astronomen die nahe Galaxienverschmelzung NGC 2623 hoch aufgelöst mit dem Weltraumteleskop Hubble. Untersuchungen dieses und anderer Hubblebilder sowie Bilder von NGC 2623 im Infrarotlicht vom Weltraumteleskop Spitzer, im Röntgenlicht von XMM-Newton sowie im Ultraviolettlicht von GALEX lassen vermuten, dass die beiden ursprünglichen Spiralgalaxien nun stark gefaltet erscheinen und ihre Kerne zu einem aktiven galaktischen Kern (AGN) vereint wurden.

In der Nähe dieses Kerns nahe der Bildmitte und an den gedehnten Gezeitenschweifen an beiden Seiten geht die Sternentstehung weiter, und überraschenderweise auch in einer Region außerhalb des Kerns links oben, wo Haufen heller blauer Sterne vorhanden sind. Galaxienkollisionen können Hunderte Jahrmillionen dauern und mehrere gravitationsbedingt zerstörerische Annäherungen durchlaufen.

NGC 2623, auch als Arp 243 bekannt, ist etwa 50.000 Lichtjahre groß und liegt zirka 250 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Krebs. Die Rekonstruktion der Ursprungsgalaxien und der Ablauf von Galaxienverschmelzungen sind oft schwierig, manchmal unmöglich, aber allgemein wichtig, um die Entwicklung unseres Universums zu verstehen.

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Der Ausreißerstern Zeta Oph

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NASA, JPL-Caltech, Spitzer Space Telescope

Beschreibung: Wie ein Schiff, das durch kosmische Meere pflügt, bildet der Ausreißerstern Zeta Ophiuchi die gewölbte interstellare Bugstoßwelle auf diesem atemberaubenden Infrarotporträt. Der bläuliche Zeta Oph ist in Falschfarben dargestellt. Er besitzt etwa 20 Sonnenmassen, liegt nahe der Bildmitte und wandert mit 24 Kilometern pro Sekunde nach links. Sein starker Sternenwind eilt ihm voraus, komprimiert und erhitzt die staubige interstellare Materie und formt die gekrümmte Stoßfront. Wie kam der Stern in Bewegung? Zeta Oph war wahrscheinlich Teil eines Doppelsternsystems, mit einem massereicheren und daher kurzlebigeren Begleitstern.

Als der Begleiter als Supernova explodierte und katastrophal an Masse verlor, wurde Zeta Oph aus dem System geschleudert. Zeta Oph ist etwa 460 Lichtjahre entfernt und 65.000 Mal lichtstärker als die Sonne. Er wäre einer der helleren Sterne am Himmel, wenn er nicht von Staub verdunkelt wäre. Das Bild umfasst in der geschätzten Entfernung von Zeta Ophiuchi zirka 1,5 Grad oder 12 Lichtjahre.

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