Schlagwort: Chandra

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Aufbereitung von Kassiopeia A

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Bildcredit: Röntgen – NASA, CXC, SAO; Optisch – NASA, STScI

Beschreibung: Massereiche Sterne in unserer Milchstraße haben ein eindrucksvolles Leben. Ihre Kernschmelzöfen, die durch den Kollaps gewaltiger kosmischer Staubwolken entstehen, entzünden sich und erzeugen in ihrem Inneren schwere Elemente. Nach wenigen Millionen Jahren wird die angereicherte Materie in den interstellaren Raum zurückgestoßen, wo die Sternbildung erneut beginnen kann.

Diese expandierende Trümmerwolke ist als Cassiopeia A bekannt und ein Beispiel für die Schlussphase im Lebenszyklus eines Sterns. Das Licht der Explosion, bei der dieser Supernovaüberrest entstand, wäre erstmals vor etwa 350 Jahren am Himmel des Planeten Erde zu sehen gewesen, doch dieses Licht brauchte ungefähr 11.000 Jahre, um zu uns zu gelangen.

Dieses Falschfarbenbild wurde aus Röntgen- und optischen Bilddaten des Chandra-Röntgenobservatoriums und des Weltraumteleskops Hubble zusammengesetzt. Es zeigt die immer noch heißen Fasern und Knoten im Überrest. In der geschätzten Entfernung von Cassiopeia A ist das Bild zirka 30 Lichtjahre breit. Energiereiche Röntgenemissionen bestimmter Elemente wurden farbcodiert: Silizium rot, Schwefel gelb, Kalzium grün und Eisen violett. Diese Farbcodierung hilft Astronomen, die Wiedergewinnung des Sternstaubs in unserer Galaxis zu untersuchen.

Die äußere, immer noch expandierende Druckwelle ist in blauen Farbtönen abgebildet. Der helle Fleck nahe der Mitte ist ein Neutronenstern – der unglaublich dichte kollabierte Überrest des massereichen Sternkerns.

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Elemente im Nachleuchten einer Supernova

Ein puffiger runder Nebel leuchtet mitten im Bild in violetten und purpurfarbenen Tönen. Er ist von weißen Fasern durchzogen.

Bildcredit: NASA/CXC/SAO

Sterne mit großer Masse haben eine kurze Existenz. Sie verbrennen ihren nuklearen Brennstoff rasend schnell. Sterne fusionieren in ihrem Kern leichte Elementen wie Wasserstoff und Helium zu schwereren Elementen. Die Dichte und die Temperatur sind dabei extrem hoch.

Bei der Fusion entstehen neue Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff etc. Die Reihe endet mit Eisen. Zum Schluss schleudert die Explosion einer Supernova Materie in den Weltraum, die mit schwereren Elementen angereichert ist. Diese landen später in anderen Sternen und Planeten (auch in Menschen!). – Eine Supernova ist das Ende eines massereichen Sterns.

Dieses detailreiche Röntgenbild in Falschfarben stammt vom Weltraumteleskop Chandra. Es zeigt die heiße Trümmerwolke eines Sterns, die sich ausdehnt. Sie ist etwa 36 Lichtjahre groß. Der junge Supernovaüberrest ist als G292.0+1.8 katalogisiert. Er liegt im südlichen Sternbild Zentaur. Das Licht der Supernova erreichte die Erde vor ungefähr 1600 Jahren.

Bläuliche Farben zeigen Fasern aus Gas, die viele Millionen Grad heiß sind. Sie enthalten besonders viel Sauerstoff, Neon und Magnesium. Bei der Explosion der Supernova entstand auch ein Pulsar, das ist ein rotierender Neutronenstern. Es ist der Überrest des kollabierten Sterns. Das Bild feiert den 20. Jahrestag des Röntgen-Observatoriums Chandra.

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Der Katzenaugennebel in sichtbarem Licht und Röntgenstrahlung

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble Legacy Archive; Röntgenobservatorium Chandra; Bearbeitung und Bildrechte: Rudy Pohl

Beschreibung: Manche sehen darin ein Katzenauge, andere vielleicht die Schale einer kosmischen Riesen-Flügelschnecke, doch er ist einer der hellsten und detailreichsten planetarischen Nebel, die wir kennen. Er besteht aus Gas, das in der kurzen, aber prächtigen Phase nahe dem Lebensende eines sonnenähnlichen Sterns abgestoßen wird. Der sterbende Zentralstern dieses Nebels erzeugte vielleicht die äußeren kreisrunden konzentrischen Hüllen, indem er die äußeren Hüllen in einer Serie gleichmäßiger Erschütterungen abstieß. Die Entstehung der schönen, komplexen und symmetrischen inneren Strukturen ist jedoch nicht gut erklärbar.

Dieses Bild ist ein Komposit aus einem digital geschärften Bild des Weltraumteleskops Hubble, das mit einem im Röntgenlicht aufgenommenen Bild des Chandra-Observatoriums kombiniert wurde. Die erlesene schwebende Weltraumstatue ist größer als ein halbes Lichtjahr. Ein Blick in das Katzenauge könnte der Menschheit das Schicksal unserer Sonne zeigen, wenn sie in die Entwicklungsphase eines planetarischen Nebels eintritt – aber erst in etwa 5 Milliarden Jahren.

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Röntgen-Superblasen in der Galaxie NGC 3079

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Bildcredit: Röntgen: NASA, CXC, U. Michigan, J-T Li et al.; Optisch: NASA, STScI

Beschreibung: Wie entstanden diese gewaltigen galaktischen Superblasen? Zwei dieser ungewöhnlichen Blasen, von denen jede Tausende Lichtjahre misst, wurden kürzlich nahe dem Zentrum der Spiralgalaxie NGC 3079 entdeckt. Die Riesenblasen – rechts im Bild in Violett abgebildet – sind so heiß, dass sie Röntgenlicht abstrahlen, das vom Röntgenobservatorium Chandra der NASA in der Erdumlaufbahn detektiert wurde.

Da die Blasen über das Zentrum von NGC 3079 reichen, lautet eine führende Hypothese, dass sie irgendwie durch eine Wechselwirkung des zentralen, sehr massereichen Schwarzen Lochs mit dem umgebenden Gas erzeugt wurden. Andernfalls könnten die Riesenblasen vorwiegend durch die energiereichen Winde vieler junger, heißer Sternen in der Nähe des Galaxienzentrums entstanden sein. Das einzige ähnliche Phänomen, das wir kennen, sind Gammastrahlen emittierende Fermi-Blasen, die vom Zentrum unserer Milchstraße ausströmen, und die vor 10 Jahren auf Bildern des NASA-Satelliten Fermi entdeckt wurden.

Die Erforschung der NGC 3079-Superblasen wird sicherlich fortgesetzt, aber auch die Suche nach energiereichen Riesenblasen in anderen Galaxien.

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Tychos Supernovaüberrest in Röntgenlicht

Eine flauschige Kugel mit violett leuchtendem Rand füllt das Bild. Es ist der Überrest der Supernova, die Tycho Brahe vor 400 Jahren beobachtete.

Bildcredit: NASA / CXC / F.J. Lu (Chinese Academy of Sciences) et al.

Welcher Stern erzeugte diesen riesigen Bovisten? Das Bild zeigt einen heißen, expandierenden Nebel, der von Tychos Supernova übrig blieb. Er ist das Ergebnis einer Sternexplosion, die der berühmte Astronom Tycho Brahe vor mehr als 400 Jahren beschrieb. Dieses Bild ist ein Komposit in drei Röntgen-Spektralfarben, die mit dem Röntgen-Observatorium Chandra im All aufgenommen wurden.

Die expandierende Gaswolke ist extrem heiß. Leicht unterschiedliche Geschwindigkeiten bei der Ausdehnung führten dazu, dass die Wolke flauschig wirkt. Der Stern, der die Supernova SN 1572 erzeugte, löste sich wahrscheinlich ganz auf. Doch wahrscheinlich hatte er einen Begleiter. Es ist ein Stern mit dem Namen Tycho G. Er ist zu blass, um ihn hier zu erkennen.

Es ist wichtig, Überreste des Vorläufers von Tychos Supernova zu finden, denn es war eine Supernova vom Typ Ia. Diese Art Supernovae sind eine wichtige Stufe der Entfernungsskala, um die Größenordnung des sichtbaren Universums zu kalibrieren. Die Spitze der Helligkeit von Supernovae vom Typ Ia gilt als gut erforscht. Daher sind sie ziemlich wertvoll, um den Zusammenhang zwischen Blässe und Distanz im fernen Universum zu erforschen.

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Der einsame Neutronenstern im Supernovaüberrest E0102-72.3

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Bildcredit: Röntgen: (NASA/CXC/ESO/F. Vogt et al.); Optisch: (ESO/VLT/MUSE und NASA/STScI)

Beschreibung: Warum sitzt dieser Neutronenstern nicht in der Mitte? Vor einiger Zeit wurde ein einsamer Neutronenstern in den Trümmern einer alten Supernovaexplosion entdeckt. Der „einsame Neutronenstern“, um den es geht, ist der blaue Punkt in der Mitte des roten Nebels links unten in E0102-72.3.

Auf diesem Bildkomposit ist Röntgenlicht, das vom Chandra-Observatorium der NASA fotografiert wurde, blau abgebildet, während optisches Licht, das mit dem Very Large Telescope der ESO in Chile und dem Weltraumteleskop Hubble der NASA im Orbit fotografiert wurde, rot und grün dargestellt wird.

Die versetzte Position dieses Neutronensterns ist unerwartet, da der dichte Stern vermutlich der Kern jenes Sterns ist, der als Supernova explodierte und den äußeren Nebel bildete. Es wäre möglich, dass der Neutronenstern in E0102 durch die Supernova selbst aus der Mitte des Nebels gestoßen wurde, doch dann wäre es seltsam, dass der kleinere rote Ring auf den Neutronenstern zentriert bleibt. Alternativ könnte der äußere Nebel durch ein anderes Szenario entstanden sein – vielleicht sogar unter Einfluss eins anderen Sterns. Künftige Beobachtungen der Nebel und des Neutronensterns werden das Rätsel wahrscheinlich lösen.

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Kosmische Kollision formt galaktischen Ring

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Bildcredit: Röntgen: Chandra (NASA, CXC, INAF, A. Wolter et al.); Optisch: Hubble (NASA, STScI)

Beschreibung: Wie kann eine Galaxie die Form eines Ringes annehmen? Der Rand der rechts abgebildeten blauen Galaxie ist eine unermessliche, ringähnliche Struktur mit einem Durchmesser von 150.000 Lichtjahren, die aus neu gebildeten, extrem hellen massereichen Sternen besteht. Diese Galaxie, AM 0644-741, ist als Ringgalaxie bekannt und entstand durch eine gewaltige Galaxienkollision.

Wenn Galaxien kollidieren, durchdringen sie einander – ihre Einzelsterne kommen selten miteinander in Kontakt. Die ringähnliche Form ist das Ergebnis der gravitativen Störung, die durch eine kleine eindringende Galaxie verursacht wurde, welche die große Galaxie durchdrang. Als das geschah, wurden interstellares Gas und Staub komprimiert. Das löste eine Sternbildungswelle aus, die vom Einschlagspunkt auswärts wanderte, wie Wellen, die sich auf der Oberfläche eines Teiches ausbreiten.

Links ist die wahrscheinliche Eindringlingsgalaxie zu sehen. Das Bild ist eine Kombination aus Daten der Weltraumteleskope Hubble (sichtbares Licht) und Chandra (Röntgen). Röntgenlicht ist rosarot dargestellt und bildet Orte ab, an denen energiereiche Schwarze Löcher oder Neutronensterne hausen, die wahrscheinlich kurz nach der Galaxienkollision entstanden sind.

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Viele Singularitäten im Galaktischen Zentrum

Ein lila Nebel mit heller Mitte schimmert vor dunklem Grund. Viele kleine Lichtquellen sind mit roten und gelben Kreisen markiert. Die roten Kreise zeigen Doppelsysteme mit einem Schwarzen Loch. In der Mitte ist das Zentrum der Milchstraße, es ist mit Sgr A* beschriftet.

Bildcredit: NASA/CXC / Columbia Univ./ C. Hailey et al.

Kürzlich ergab eine informelle Studie, dass Astronomys noch keinen guten Sammelbegriff für Gruppen Schwarzer Löcher haben. Doch wir brauchen einen.

Das Bild stammt vom Röntgenteleskop Chandra. Die roten Kreise markieren eine Gruppe aus einem Dutzend Schwarzer Löcher in Doppelsternsystemen. Sie besitzen etwa 5 bis 30 Sonnenmassen und schwärmen ungefähr 3 Lichtjahre entfernt um das Zentrum der Milchstraße. Diese enthält ein sehr massereiches Schwarzes Loch. Es hat die Bezeichnung Sagittarius A* (Sgr A*). Die gelb eingekreisten Röntgenquellen sind wahrscheinlich Neutronensterne oder weiße Zwergsterne in Doppelsystemen mit weniger Masse.

Einzelne Schwarze Löcher sind unsichtbar. Doch in Doppelsystemen ziehen sie Materie von einem normalen Begleitstern ab. Dabei entsteht Röntgenstrahlung. Beim galaktischen Zentrum erkennt man Schwarze Löcher nur als punktförmige Röntgenquellen. Chandra kann nur die helleren dieser Doppelsysteme erkennen. Das ist ein Hinweis, dass es dort Hunderte schwächerer Doppelsysteme mit Schwarzen Löchern geben muss, die man aber noch nicht entdeckt hat.

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