Schlagwort: Chandra

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Der einsame Neutronenstern im Supernovaüberrest E0102-72.3

Der runde Nebel im Bild hat außen einen blau-violetten Rand, innen sind wenig geordnete grüne und rote Nebel. Links unten ist ein blauer Punkt mitten in einem runden roten Nebel. Er ist der Neutronenstern, der vermutlich als Supernova explodierte.
Bildcredit: Röntgen: (NASA/CXC/ESO/F. Vogt et al.); Optisch: (ESO/VLT/MUSE und NASA/STScI)

Warum sitzt dieser Neutronenstern nicht in der Mitte? Vor einiger Zeit entdeckte man in den Trümmern einer alten Supernova-Explosion einen einsamen Neutronenstern. Es ist der blaue Punkt mitten im roten Nebel, der links unten in E0102-72.3 liegt.

Dieses Bild ist ein Komposit. Das Chandra-Observatorium der NASA nahm Röntgenlicht auf, das hier blau abgebildet ist. Aufnahmen in sichtbarem Licht sind rot und grün dargestellt. Sie stammen vom Very Large Telescope der ESO in Chile und dem Weltraumteleskop Hubble der NASA im Orbit.

Die versetzte Position des Neutronensterns ist unerwartet, denn der dichte Stern ist vermutlich der Kern des Sterns, der als Supernova explodierte und den äußeren Nebel schuf. Vielleicht wurde der Neutronenstern in E0102 bei der Supernova aus der Mitte des Nebels gestoßen. Doch dann wäre es seltsam, dass der kleinere rote Ring auf den Neutronenstern zentriert bleibt. Alternativ entstand der äußere Nebel womöglich durch ein anderes Szenario, vielleicht sogar unter dem Einfluss eines anderen Sterns. Der Nebel und sein Neutronenstern werden weiterhin beobachtet. Dabei wird sich wohl dieses Rätsel lösen.

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Kosmische Kollision formt galaktischen Ring

Rechts im Bild ist eine irreguläre Galaxie, die von einem ovalen blauen Ring aus Sternen umgeben ist. Die Galaxie sitzt innen beim oberen Rand des Ringes. Wahrscheinlich wurde sie von der Galaxie rechts durchdrungen. Rosarote Flecken im Bild zeigen helle Röntgenquellen.
Bildcredit: Röntgen: Chandra (NASA, CXC, INAF, A. Wolter et al.); Optisch: Hubble (NASA, STScI)

Warum ist die Galaxie AM 0644-741 wie ein Ring geformt? Rechts ist der blaue Rand einer Galaxie abgebildet. Er ist eine gewaltige, ringähnliche Struktur, die 150.000 Lichtjahre groß ist. Sie besteht aus neuen, extrem hellen und massereichen Sternen. Die Galaxie AM 0644-741 ist auch als Ringgalaxie bekannt. Sie entstand bei einer gewaltigen Kollision.

Wenn Galaxien kollidieren, durchdringen sie einander. Ihre Einzelsterne stoßen selten zusammen. Die ringähnliche Form ist das Ergebnis der gravitativen Störung. Ausgelöst wurde die Störung von einer kleinen Galaxie, welche die große Galaxie durchdrang. Als das geschah, wurden das Gas und der Staub zwischen den Sternen komprimiert. Das löste eine Welle an Sternbildung aus. Diese Welle wanderte vom Einschlagspunkt nach außen wie Wellen auf der Oberfläche eines Teiches.

Links ist die Galaxie, die wahrscheinlich eingedrungen ist. Das Bild kombiniert Daten der Weltraumteleskope Hubble in sichtbarem Licht und Chandra in Röntgenstrahlung. Röntgenlicht ist rosarot dargestellt. Es zeigt, wo energiereiche Schwarze Löcher oder Neutronensterne hausen. Wahrscheinlich entstanden sie kurz nach der Kollision der Galaxien.

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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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M1: Die Krabbe im All

Eine helle Struktur in der Bildmitte ist von blauen und violetten Nebeln umgeben. Die Farben sind nicht echt. Zwei konzentrische Ellipsen leuchten mitten im Bild, nach links unten strömt ein heller Strahl. Er ist etwa so lang, wie die größere Ellipse hoch ist.

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

Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert. Er ist das erste Objekt auf Charles Messiers berühmter Liste von Dingen, die keine Kometen sind. Heute weiß man, dass die Krabbe der Überrest einer Supernova ist. Sie besteht aus Resten, die bei der finalen Explosion eines massereichen Sterns übrig blieben. Sie treiben auseinander.

Das faszinierende Bild in Falschfarben kombiniert Daten der Weltraumteleskope Chandra, Hubble und Spitzer. Sie erforschen die Wolke der Trümmer in Röntgen (blau-weiß), sichtbarem Licht (violett) und Infrarot (rosarot).

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

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Immersive Visualisierung des galaktischen Zentrums Sgr A*

Videocredit: NASA, CXC, Pontifical Catholic Univ. of Chile, C. Russell et al.

Was sieht man, wenn man aus dem Zentrum unserer Galaxis nach außen schaut? Dieses Video zeigt zwei wissenschaftlich ermittelte Möglichkeiten. Das immersive Video umfasst 360 Grad. Man kann es in jede Richtung drehen. Die Computersimulation basiert auf Infrarotdaten des Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile und Röntgendaten des NASA–Röntgenobservatoriums Chandra im Orbit.

Im Video erreicht ihr zu Beginn rasch Sgr A* (Sagittarius A Stern). Dort ist das sehr massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis. Wenn ihr dann nach außen seht, zeigt die 500-Jahre-Zeitraffersimulation leuchtendes Gas und viele Lichtpunkte, die um euch kreisen. Viele der Punkte sind junge Wolf-Rayet-Sterne. Von diesen strömen sichtbare heiße Winde in die umgebenden Nebel.

Wolken, die näher kommen, werden länglich. Gleichzeitig fallen Objekte, die zu nahe kommen, hinein. Gegen Ende des Videos wiederholt sich die Simulation. Diesmal stößt die dynamische Region um Sgr A* heißes Gas aus, das die näher kommende Materie zurückstößt.

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Unerwartete Röntgenstrahlen vom Perseus-Galaxienhaufen

Mitten im Bild strahlt ein helles Licht. Es ist von einem violetten Schimmer umgeben, noch weiter außen verläuft ein breiter, dunkelblauer ovaler Ring. Im Bild sind einige Sterne und Galaxien verteilt.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXO/Oxford University/J. Conlon et al.; Radio: NRAO/AUI/NSF/Univ. of Montreal/Gendron-Marsolais et al.; Optisch: NASA/ESA/IoA/A. Fabian et al.; DSS

Warum leuchtet der Galaxienhaufen im Perseus so seltsam in einer bestimmten Wellenlänge von Röntgenlicht? Das ist nicht bekannt. Eine viel diskutierte Hypothese besagt, dass diese Röntgenstrahlen ein Hinweis auf die lange gesuchte Form Dunkler Materie sind. Das Rätsel dreht sich um eine Röntgenfarbe von 3,5 Kiloelektronenvolt (KeV). Sie leuchtet anscheinend nur dann stark, wenn man Bereiche weit außerhalb vom Haufenzentrum beobachtet. Im Bereich um das zentrale, sehr massereiche Schwarze Loch, das sich wahrscheinlich dort befindet, gibt es nur wenig 3,5 KeV-Röntgenstrahlung.

Ein ziemlich umstrittener Lösungsvorschlag lautet, dass es sich um etwas handeln könnte, das man nie zuvor sah: fluoreszierende Dunkle Materie (FDM). Diese Art Dunkler Teilchenmaterie könnte 3,5-KeV-Röntgenstrahlung absorbieren. Falls dem so ist, strahlt FDM nach Absorption dieses Röntgenlicht vielleicht später aus dem ganzen Haufen ab. Dabei entsteht eine bestimmte Emissionslinie. Sieht man sie jedoch vor der Zentralregion um das Schwarze Loch, müsste die Absorption von FDM deutlicher ausfallen und eine Absorptionslinie erzeugen.

Das Kompositbild zeigt den Galaxienhaufen im Perseus. Sichtbares Licht und Radiolicht leuchten rot. Das Röntgenlicht wurde vom Weltraumobservatorium Chandra aufgenommen. Es ist blau dargestellt.

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Cassiopeia A wiederverwerten

Die verworrene leuchtende runde Wolke im Bild ist der Überrest einer Supernova. Er ist als Cassiopeia A bekannt. Das Bild wurde mit dem Röntgenobservatorium Chandra im Weltraum aufgenommen.

Bildcredit: NASA, CXC, SAO

Die massereichen Sterne in der Milchstraße haben eine spektakuläre Existenz. Erst kollabieren sie aus riesigen kosmischen Wolken. Dann zünden ihre Kernbrennöfen. Durch Kernfusion entstehen im Inneren schwere Elemente. Nach ein paar Millionen Jahren explodiert das angereicherte Material und wird in den interstellaren Raum gesprengt. Dort kann die Sternbildung von Neuem beginnen.

Diese expandierende Trümmerwolke ist als Cassiopeia A bekannt. Sie ist ein Beispiel für diese Schlussphase im stellaren Zyklus. Das Licht der Explosion, die diesen Überrest einer Supernova erzeugte, war erstmals vor etwa 350 Jahren am Himmel des Planeten Erde zu sehen. Doch das Licht brauchte etwa 11.000 Jahre, um zu uns zu gelangen.

Dieses Bild ist in Falschfarben dargestellt. Es stammt vom Röntgen-Observatorium Chandra und zeigt die Fasern und Knoten im Überrest Cassiopeia-A, die noch heiß sind. Die energiereiche Strahlung bestimmter Elemente wurden farbcodiert. Silizium ist rot gefärbt, Schwefel ist gelb, Kalzium grün und Eisen violett. So erkennt man die Wiederverwertung von Sternenstaub in unserer Galaxis besser. Die Explosionswelle breitet sich immer noch aus. Es ist der blaue äußere Ring.

Das scharfe Röntgenbild ist in der geschätzten Entfernung von Cassiopeia A etwa 30 Lichtjahre breit. Nahe der Mitte ist ein heller Fleck. Es ist ein Neutronenstern, also der unglaublich dichte kollabierte Überrest des massereichen Sternkerns.

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Das Grinsen der Gravitation

Mitten im Bild leuchten Galaxien, die von einem violett leuchtenden Nebel umgeben sind. Weitere Galaxien, die zu Bögen verzerrt sind, umgeben den Nebel. Alles zusammen lässt das Gebilde wie ein lächelndes Gesicht erscheinen.

Bildcredit: Röntgen – NASA / CXC / J. Irwin et al.; Optisch – NASA/STScI

Albert Einstein publizierte die Allgemeine Relativitätstheorie vor mehr als 100 Jahren. Sie sagte den Effekt der Gravitationslinsen vorher. Dieser verleiht fernen Galaxien so eine wunderliche Erscheinung, wenn man sie auf Bildern betrachtet, die mit den Spiegeln der Weltraumteleskope Chandra und Hubble aufgenommen wurden. Sie zeigen eine Galaxiengruppe in Röntgen- und sichtbarem Licht.

Die Gruppe hat den Spitznamen Grinsekatzen-Galaxiengruppe. Vielsagende Bögen rahmen die beiden großen elliptischen Galaxien der Gruppe. Die Bögen sind Bilder ferner Galaxien im Hintergrund. Die Verteilung der Gravitationsmasse in der vorderen Gruppe krümmt sie. Diese Masse besteht vorwiegend aus Dunkler Materie.

Die beiden großen elliptischen „Augen“-Galaxien sind die hellsten in der Gruppe, die verschmelzen. Die relative Geschwindigkeit der Kollision beträgt fast 1350 km/s. Sie erhitzt das Gas auf Millionen Grad. Dabei entsteht das violett gezeigte Leuchten in Röntgenlicht. Neugierig auf die Verschmelzung der Galaxiengruppe? Die Grinsekatze lächelt im Sternbild Große Bärin. Sie ist etwa 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernt.

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