Schlagwort: Chandra

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Ein Neutronenstern kühlt ab

Der Supernovaüberrest Cas A ist von einer Wolke umgeben, die sich ausdehnt. Rechts unten ist eine Illustration des Neutronensterns, so könnte er aussehen.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/UNAM/Ioffe/D.Page, P. Shternin et al; Optisch: NASA/STScI; Illustration: NASA/CXC/M. Weiss

Die helle Quelle in der Mitte ist ein Neutronenstern. Das ist der unglaublich dichte, kollabierte Rest eines Sternkerns mit viel Masse. Der Supernovaüberrest Cassiopeia A (Cas A) umgibt ihn. Er ist angenehme 11.000 Lichtjahre entfernt.

Cas A ist die finale Explosion eines massereichen Sterns. Das Licht der Supernova erreichte die Erde erstmals vor etwa 350 Jahren. Die Trümmerwolke dehnt sich aus, sie ist etwa 15 Lichtjahre groß. Das Bildkomposit entstand Röntgendaten und optischen Aufnahmen.

Der Neutronenstern in Cas A kühlt ab. Er ist aber noch so heiß, dass er Röntgenlicht abstrahlt. Jahrelange Beobachtungen mit dem Röntgenteleskop Chandra im Erdorbit zeigen, dass der Neutronenstern rasch abkühlt. Das geschieht so schnell, dass man vermutet, dass ein großer Teil vom Kern des Neutronensterns eine reibungsfreie Supraflüssigkeit aus Neutronen bildet. Chandras Beobachtungen sind die ersten Hinweise auf diesen seltsamen Zustand der Neutronenmaterie.

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NGC 602 und dahinter

Der Sternhaufen NGC 602 ist von malerischen Staubwolken umgeben, die am Rand zu dichten Graten komprimiert wurden.

Bildcredit: Röntgen: Chandra: NASA/CXC/Univ.Potsdam/L.Oskinova et al; Optisch: Hubble: NASA/STScI; Infrarot: Spitzer: NASA/JPL-Caltech

Die Kleine Magellansche Wolke ist eine Begleitgalaxie der Milchstraße. Sie ist etwa 200.000 Lichtjahre von uns entfernt. An ihrem Rand liegt der 5 Millionen Jahre junge Sternhaufen NGC 602. Das faszinierende Hubble-Bild zeigt NGC 602, der von dem Gas und Staub umgeben ist, in dem er entstand.

Bilder im Röntgenlicht von Chandra und in Infrarot von Spitzer ergänzen die Ansicht. Die fantastischen Grate und zurückgefegten Formen sind klare Hinweise, dass die energiereiche Strahlung und die Stoßwellen der massereichen jungen Sterne in NGC 602 die staubige Materie erodiert haben. Dabei lösten sie eine Serie an Sternbildung aus, die vom Zentrum des Sternhaufens ausgeht.

In der Distanz der Kleinen Magellanschen Wolke ist das Bild etwa 200 Lichtjahre breit. Doch die scharfe vielfarbige Ansicht zeigt auch eine reizende Auswahl an Galaxien, die dahinter liegen. Sie sind Hunderte Millionen Lichtjahre oder mehr von NGC 602 entfernt.

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Die Materie des Geschoßhaufens 1E 0657-558

Mitten im Bild liegt der Geschoßhaufen, er ist von Sternen und Galaxien umgeben. Zwei rote Wolken zeigen Gas, das in Röntgenlicht leuchtet. Außen sind zwei blaue Wolken, sie zeigen die Verteilung der Dunklen Materie, falls es sie gibt.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/CfA/ M. Markevitch et al.; Gravitationslinsenkarte: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/ D.Clowe et al.; Optisch: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Was ist mit dem Geschoßhaufen los? Der massereiche Galaxienhaufen (1E 0657-558) verzerrt Galaxien im Hintergrund durch Gravitationslinsen. Das gilt als starkes Indiz für die führende Theorie, nämlich dass es darin Dunkle Materie gibt.

Doch aktuelle Analysen zeigen, dass es eine weniger beliebte Möglichkeit gibt. Sie geht von veränderlicher Gravitation aus. Das könnte das Spiel der Kräfte im Haufen ohne Dunkle Materie erklären. Diese Möglichkeit bietet auch ein Szenario für die Entstehung, das manche für wahrscheinlicher halten. Beide wissenschaftliche Hypothesen wetteifern um die Erklärung der Beobachtungen. Gibt es nun unsichtbare Materie oder modifizierte Gravitation?

Die Diskussion ist spannend. Sie ist nämlich ein gutes Beispiel dafür, wie die Existenz Dunkler Materie die Einfachheit der Theorie mit veränderter Gravitation zunichte machen würde. Der Streit um den Geschoßhaufen wird in naher Zukunft wahrscheinlich fortgeführt, wenn es neue Beobachtungen, Analysen und Simulationen mit Computern gibt.

Für das Bild wurden Daten von Hubble, Chandra und Magellan kombiniert. Rot zeigt die Röntgenstrahlung, die von heißem Gas ausgeht. Die vermutete Verteilung der getrennten Dunklen Materie ist blau abgebildet.

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NGC 6357: Wunderwelt mit Sternen

Der Nebel NGC 6357 enthält komplex verschlungene Fasern aus Staub und Gas. Daten von optischen Teleskopen sind blau dargestellt. Dazwischen verlaufen rote Nebelbänder in Orange. Einige Bereiche um die hellen Sterne schimmern purpurfarben.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/PSU/L. Townsley et al; Optisch: UKIRT; Infrarot: NASA/JPL-Caltech

Aus unerfindlichen Gründen entstehen NGC 6357 einige der massereichsten Sterne, die je entdeckt wurden. Das komplexe Wunderland der Sternbildung besteht aus zahlreichen Fasern aus Staub und Gas. Sie umgeben riesige Höhlen, in denen sich in denen sich Sternhaufen mit viel Masse befinden. Die verschlungenen Muster entstehen durch komplexe Wechselwirkungen. Diese finden zwischen interstellaren Winden, Strahlungsdruck, Magnetfeldern und Gravitation statt.

Dieses Bild entstand aus Aufnahmen, die im sichtbaren Licht (blau) mit dem Teleskop UKIRT auf Hawaii aufgenommen wurden. Das geschah im Rahmen der SuperCosmos-Durchmusterung des Himmels. Ergänzt wurden das Bild mit Infrarot-Daten des Spitzer-Teleskops der NASA (orange) und Röntgen-Daten des Röntgen-Teleskops Chandra (purpur).

Der Nebel NGC 6357 ist ungefähr 100 Lichtjahre groß. Er ist etwa 5500 Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Skorpion. In 10 Millionen Jahren sind die meisten massereichen Sterne, die man derzeit in NGC 6357 sieht, sicherlich explodiert.

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Tychos Supernovaüberrest expandiert

Videocredit: NASA, CXC, GSFC, B. Williams et al.

Welcher Stern erzeugte diesen riesigen Bovist, der immer noch wächst? Hier ist das erste Video der Ausdehnung, das je von Tychos Supernovaüberrest erstellt wurde. Der Überrest entstand bei einer Sternexplosion, die der berühmte Astronom Tycho Brahe vor 400 Jahren beobachtete. Das Video dauert 2 Sekunden. Es ist ein Zeitraffer-Komposit aus Röntgenbildern, die von 2000 bis 2015 mit dem Röntgenteleskop Chandra im Weltraum aufgenommen wurden. Sie wurden mit einer Auswahl optischer Bilder ergänzt.

Die expandierende Gaswolke ist extrem heiß. Die Ausdehnung erfolgt mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit. Dadurch erscheint die Wolke bauschig. Der Stern, aus dem SN 1572 entstand, löste sich wahrscheinlich ganz auf. Doch ein Stern mit der Bezeichnung Tycho G war vermutlich sein Begleiter. Er ist zu blass, um ihn hier zu erkennen.

Es ist wichtig, nach Vorläufern der Überreste von Tychos Supernova zu suchen. Es handelt sich nämlich um eine Supernova vom Typ Ia. Solche Supernovae sind wichtige Elemente der Entfernungsskala, mit der man den Maßstab des sichtbaren Universums kalibriert. Die Spitzenhelligkeit einer Typ-Ia-Supernova ist gut erklärbar. Das macht sie sehr wertvoll, um die Beziehung zwischen Blässe und Entfernung im fernen Universum zu erforschen.

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M101 im 21. Jahrhundert

Die Feuerradgalaxie M101 füllt das Bild. Ihre Spiralarme sind auf dieser Aufnahme von hellrot leuchtenden Sternbildungsgebieten gesäumt, nach außen hin verlaufen sie blau, was offene Sternhaufen andeutet.

Bildcredit: NASA, ESA, CXC, JPL, Caltech STScI

Die große, schöne Spiralgalaxie M101 ist einer der letzten Einträge in Charles Messiers berühmtem Katalog. Doch sie ist nicht unbedeutend. Die Galaxie ist gewaltige 170.000 Lichtjahre groß. Sie misst also fast doppelt so viel wie unsere Milchstraße. M101 war einer der Spiralnebel, die mit Lord Rosses großem Teleskop beobachtet wurden. Das Teleskop war der Leviathan von Parsonstown aus dem 19. Jahrhundert.

Diese Ansicht des großen Inseluniversums entstand in mehreren Wellenlängen. Sie ist im Vergleich dazu ein Komposit aus Bildern, die im 21. Jahrhundert von Weltraumteleskopen aufgenommen wurden. Die Bilddaten sind farbcodiert, von Röntgenstrahlen bis Infrarotwellenlängen (hohe bis niedrige Energie). Sie stammen vom Röntgenobservatorium Chandra (violett), dem Galaxy Evolution Explorer (GALEX, blau) sowie den Weltraumteleskopen Hubble (gelb) und Spitzer (rot).

Die Röntgendaten zeigen Gas um explodierte Sterne, Neutronensterne und Doppelsternsysteme mit Schwarzen Löchern in M101. Dieses Gas ist viele Millionen Grad heiß. Die Daten mit niedriger Energie zeigen Sterne und Staub, aus denen die prächtigen Spiralarme von M101 bestehen.

M101 ist auch als Feuerradgalaxie bekannt. Sie liegt etwa 25 Millionen Lichtjahre entfernt im nördlichen Sternbild Große Bärin (Ursa Major).

(Hinweis der Herausgeber: Das Bild, das ursprünglich hier gezeigt war, wurde am 25. Jänner zurückgezogen.)

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Röntgen-Echos von Circinus X-1

Um einen hellen Stern verlaufen bunte konzentrische Ringe, es sind Lichtechos in Wolken, die vom Röntgenteleskop Chandra gemessen wurden.

Bildcredit: Röntgen – NASA/CXC/Univ. Wisconsin-Madison/S.Heinz et al, Optisch – DSS

Circinus X-1 ist ein Röntgen-Doppelstern. Er ist bekannt für seine sprunghafte Veränderlichkeit. Im seltsamen System Circinus X-1 kreist ein dichter Neutronenstern um einen gewöhnlicheren Stern. Ein Neutronenstern ist der kollabierte Rest eines Sterns nach einer Supernova-Explosion.

Im Jahr 2013 zeigte die Quelle einen heftigen Röntgenausbruch. Danach wurde das Röntgen-Binärsystem monatelang beobachtet. Nach und nach entstanden auffällige konzentrische Ringe. Es sind helle Röntgen-Lichtechos von vier dazwischen liegenden Wolken aus interstellarem Staub.

Das Kompositbild entstand aus Röntgendaten und sichtbarem Licht. Es zeigt die Teil-Umrisse der Ringe, die man in den Röntgendaten von Chandra sieht, in Falschfarben. Die zeitliche Bestimmung der Röntgen-Echos führte – zusammen mit den bekannten Entfernungen zu den interstellaren Staubwolken – dazu, dass die vorher sehr ungenau bekannte Entfernung zu Circinus X-1 exakt bestimmt werden konnte. Sie beträgt genau 30.700 Lichtjahre.

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ESO 137-001 verliert ihre interstellare Materie

Eine Spiralgalaxie rast unglaublich schnell diagonal durchs Bild nach rechts oben. Sie zieht einen langen, blau leuchtenden Strahl aus abgestreiftem Gas und Staub hinter sich her.

Bildcredit: NASA, ESA, CXC

Die Spiralgalaxie ESO 137-001 rast durch den massereichen Galaxienhaufen Abell 3627. Er ist 220 Millionen Lichtjahre entfernt. Auf dem farbigen Kompositbild von Hubble und Chandra seht ihr die Galaxie zwischen Sternen im Vordergrund. Diese befinden sich in der Milchstraße im Sternbild Südliches Dreieck.

Die Spirale rast mit fast 7 Millionen Kilometern pro Stunde dahin. Deshalb wird alles an Gas und Staub abgestreift, das sich darin befindet. Der Staudruck der heißen, dünnen interstellaren Materie im Haufen ist nämlich stärker als die Gravitation der Galaxie. Die Hubble-Daten wurden in sichtbarem Licht aufgenommen. Sie zeigen, dass im abgestreiften Material in den kurzen, nachziehenden blauen Strahlen helle Sternhaufen entstanden sind.

Chandras Daten in Röntgenlicht zeigen die gewaltige Menge an heißem, abgestreiftem Gas als diffuse, dunkle blaue Streifen. Sie reichen mehr als 400.000 Lichtjahre nach rechts unten. Der beträchtliche Verlust an Staub und Gas erschwert neue Sternbildung in dieser Galaxie. Rechts neben ESO 137-001 ist eine gelbliche elliptische Galaxie, der es an Staub und Gas fehlt, womit sie Sterne bildenden könnte.

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