Der Überrest der Supernova Cassiopeia A

Eine runde, zerfledderte Wolke füllt das Bild. Ihre rosaroten und weißen Fasern, die an Rauch erinnern, umgeben den Überrest einer Supernova im Sternbild Kassiopeia.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI; D. Milisavljevic (Purdue University), T. Temim (Princeton Universität), I. De Looze (Universität Gent)

Massereiche Sterne in der Milchstraße haben eine aufregende Existenz. Sie entstehen aus weiten kosmischen Wolken, die in sich zusammenstürzen. Dann zünden sie ihr nukleares Feuer und bilden schwere chemische Elemente in ihrem Zentrum. Nach nur wenigen Millionen Jahren schleudern die Sterne mit den größten Massen angereichertes Material zurück in den Raum zwischen den Sternen. Damit kann die Sternbildung wieder von vorne beginnen.

Die Wolke, die sich hier ausdehnt, kennt man unter dem Namen Cassiopeia A. Sie ist ein Beispiel für die Endphase im Zyklus eines Sterns. Dieser Überrest entstand bei der Explosion der Supernova. Ihr Licht war am Himmel des Planeten Erde vor ca. 350 Jahren zu sehen. Es brauchte allerdings 11.000 Jahre, um bei uns anzukommen.

Das scharfe Bild stammt von der NIRCam am Weltraumteleskop James Webb. Es zeigt Fasern und Knoten im Supernova-Überrest, die immer noch heiß sind. Die weißliche äußere Hülle der expandierenden Stoßwelle erinnert an Rauch. Sie durchmisst etwa 20 Lichtjahre.

Bei der gewaltigen Explosion des massereichen Sterns entstand eine Reihe von Lichtechos. Auch diese erkannte man auf Detailaufnahmen, die Webb von dem umgebenden interstellaren Medium machte.

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Rima Hyginus

Die Mondoberfläche wirkt bunt, weil die Farben verstärkt wurden. Die Farben zeigen verschiedene mineralische Zusammensetzungen. Teile sind gebirgig, andere sind flach, dazwischen sind Krater und eigenartige Rillen verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: Vincenzo Mirabella

Rima Hyginus ist eine eindrucksvolle, etwa 220 Kilometer lange Spalte nahe des Zentrums der Vorderseite des Mondes. Sie ist im Teleskop leicht zu erkennen und erstreckt sich in dieser Nahansicht des Mondes von links oben nach rechts unten. Das Bild wurde farbverstärkt, um die mineralogische Zusammensetzung des Mondbodens darzustellen.

In der Nähe des Zentrums der engen Kluft befindet sich der Mondkrater Hyginus. Er hat einen Durchmesser von etwa 10 Kilometern und ist in Wirklichkeit eine vulkanische Caldera, also einer der größeren Krater auf der Mondoberfläche, die nicht durch Einschläge entstanden sind.

Rima Hyginus ist mit kleinen Löchern übersät, die durch den Einsturz der Oberfläche entstanden sind. Die Spalte selbst hat sich wahrscheinlich durch Spannungen beim Aufquellen und in sich Zusammenfallen von Magma entlang einer langen Oberflächenverwerfung gebildet. Die faszinierende Region war ein möglicher Landeplatz für die abgesagte Apollo-19-Mission.

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Woher eure Elemente kommen

Die Grafik zeigt den Ursprung aller Elemente des Periodensystems

Bildcredit und Lizenz: Wikipedia: Cmglee; Daten: Jennifer Johnson (OSU)

Der Wasserstoff in eurem Körper, der in jedem Wassermolekül enthalten ist, stammt vom Urknall. Anderen nennenswerten Quellen von Wasserstoff gibt es im Universum nicht. Der Kohlenstoff im Körper entstand durch Kernfusion im Inneren von Sternen, ebenso wie der Sauerstoff.

Ein Großteil des Eisens im Körper entstand vor langer Zeit bei weit entfernten Supernova-Explosionen. Das Gold in eurem Schmuck* entstand wahrscheinlich vor langer Zeit bei Zusammenstößen von Neutronensternen, die als kurze Gammablitze oder Gravitationswellenereignisse sichtbar waren. Elemente wie Phosphor und Kupfer sind im Körper nur in Spuren vorhanden, doch sie sind für das Funktionieren allen bekannten Lebens unverzichtbar.

Diese Periodentabelle ist farbcodiert, sie veranschaulicht die beste Hypothese der Menschheit, was die Nukleosynthese aller bekannten Elemente betrifft. Die Orte der Nukleosynthese mancher Elemente wie Kupfer sind nicht gut bekannt und werden weiterhin durch Beobachtungen und Computermodelle erforscht.

*In fast allen elektronischen Bauteilen, zB. in Autos, Smartphones oder Computern, wird Gold verwendet. (Anm. d. Ü.)

Forschung und Öffentlichkeitsarbeit: Forschungsstelle bei APOD frei

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Der Ursprung der Elemente

Dieses farbcodierte Periodensystem zeigt die Einschätzung der Menschheit, was den nuklearen Ursprung aller bekannten Elemente betrifft.

Bildcredit und Lizenz: Wikipedia: Cmglee; Daten: Jennifer Johnson (OSU)

In jedem Wassermolekül in eurem Körper steckt Wasserstoff. Er stammt vom Urknall. Sonst gibt es im ganzen Universum keine wesentliche Quelle für Wasserstoff. Der Kohlenstoff im Körper entstand durch Kernfusion im Inneren von Sternen. Das gilt auch für Sauerstoff.

Ein Großteil des Eisens in eurem Körper entstand in Supernovae von Sternen vor langer Zeit und in weiter Ferne. Das Gold in eurem Schmuck entstand wahrscheinlich bei Kollisionen von Neutronensternen. Sie lösten kurze Gammablitze und Gravitationswellen aus. Elemente wie Phosphor und Kupfer gibt es im Körper nur in winzigen Spuren. Sie sind aber notwendig für alles bekannte Leben.

Dieses Periodensystem ist farbcodiert. Es zeigt die Vermutung über den nuklearen Ursprung aller bekannten Elemente. Die atomare Entstehung einiger Elemente wie Kupfer ist nicht genau bekannt. Sie bleiben Gegenstand von beobachtender und computergestützter Forschung.

Beinahe Hyperraum: APOD-Zufallsgenerator

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Eisen im Schmetterlingsnebel NGC 6302

NGC 6302, der Schmetterlingsnebel, hat eine Flügelspanne von mehr als 3 Lichtjahre, und eine Oberflächentemperatur von mehr als 200.000 Grad C.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Lizenz: Judy Schmidt

Können sich Sterne wie Raupen in Schmetterlinge verwandeln? Nein, doch der Schmetterlingsnebel NGC 6302 sieht so aus. Seine Flügel sind mehr als 3 Lichtjahre breit, und die Temperatur seiner Oberfläche wird höher als 200.000 Grad Celsius geschätzt. Der vergehende Zentralstern im planetarischen Nebel NGC 6302 ist außergewöhnlich heiß. Er strahlt in sichtbarem und ultraviolettem Licht hell, doch er ist hinter einem dichten Staubwulst vor direkter Sicht verborgen.

Die scharfe Nahaufnahme stammt vom Weltraumteleskop Hubble. Das Bild wurde überarbeitet, um die interessanten Details im komplexen planetarischen Nebel zu zeigen. Das von Eisen abgestrahlte Licht wurde extra betont. Es ist in Rot abgebildet.

NGC 6302 ist etwa 4000 Lichtjahre entfernt und liegt im arachnologisch korrekten Sternbild Skorpion. Planetarische Nebel entstehen aus den äußeren Atmosphären von Sternen wie unserer Sonne. Sie verblassen jedoch für gewöhnlich nach ungefähr 20.000 Jahren.

Große Diskussionen in der Astronomie: 2020: Wie entdecken Menschen erstmals außerirdisches Leben?

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Der bunte Mond

Das Mondgelände im Bild wirkt sehr bunt. Die Farben hängen mit der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche zusammen. Krater, Gebirge, Ebenen und Strahlen sind im Bild verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: Alain Paillou

Der Mond wird meist in zarten Grauschattierungen dargestellt. Dieses Mosaik entstand aus hoch aufgelösten Bildern. Sie wurden etwa zur vollen Mondphase aufgenommen. Kleine, aber messbare Farbunterschiede sind hier übermäßig verstärkt. So entstand die bunte Mondlandschaft.

Es zeigte sich, dass verschiedene Farben echte Unterschiede im mineralischen Aufbau der Mondoberfläche zeigen. Regionen, die viel Titan enthalten, schimmern blau. Manche Gebiete sind orange oder violett gefärbt. Dort gibt es relativ wenig Titan und Eisen.

Unten in der Mitte liegt das Meer der Dünste (Mare Vaporum). Darüber verläuft der weite Bogen der lunaren Apenninen (Montes Apenninus). Links über der Mitte ist der Krater Archimedes mit seinem dunklen Boden im Regenmeer (Mare Imbrium). Er ist 83 Kilometer groß. Die Landestelle von Apollo 15 liegt oben bei der Lücke im Bogen der Apenninen.

Bilder von Raumsonden, die ähnlich farbig sind, kalibrierte man mit Gesteinsproben der Apollo-Missionen, die zur Erde gebracht wurden. So wird die globale Zusammensetzung der Mondoberfläche bestimmt.

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Woher stammen eure Elemente?

Dieses Periodensystem zeigt - anders als die üblichen Grafiken - den vermuteten Ursprung der Elemente, also ihre Entstehung in Sternen.

Bildcredit und Lizenz: Wikipedia: Cmglee; Daten: Jennifer Johnson (OSU)

Jedes Wassermolekül in eurem Körper enthält Wasserstoff. Er stammt vom Urknall. Im ganzen Universum gibt es keine weiteren nennenswerten Quellen für Wasserstoff. Der Kohlenstoff im Körper entstand im Inneren von Sternen durch Kernfusion. Das gilt auch für Sauerstoff.

Ein Großteil des Eisens in eurem Körper entstand vor langer Zeit in weiter Ferne bei Explosionen von Supernovae. Das Gold in eurem Schmuck entstand wahrscheinlich, wenn Neutronensterne kollidierten. Das löse vielleicht auch kurze Gammablitze und Gravitationswellen aus. Elemente wie Phosphor und Kupfer sind in unseren Körpern nur in Spuren vorhanden. Sie sind aber lebensnotwendig für alles bekannte Leben.

Dieses Periodensystem farbcodiert. Es zeigt die Vermutungen zum nuklearen Ursprung aller bekannten Elemente. Bei manchen Elementen wie Kupfer ist nicht klar, an wo sie entstehen. Daran forscht man weiterhin durch Beobachtung und Berechnungen.

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GW170817: Spektakuläre Verschmelzung in mehreren Wellenlängen entdeckt

Erklärungsvideo-Credit: Bildgebungslabor der NASA

Bei einer explosiven Verschmelzung wurden erstmals kurz nacheinander Gravitationswellen und elektromagnetische Strahlung gemessen. Die Daten des Ausbruchs passen zu einer Spirale, auf der zwei Neutronensterne in einem Binärsystem am Ende verschmelzen. Der Vorgang ähnelte einer Explosion. Er wurde am 17. August in der elliptischen Galaxie NGC 4993 beobachtet, die nur 130 Millionen Lichtjahre entfernt ist.

Erst kamen die Gravitationswellen an. Die Observatorien LIGO und Virgo auf der Erde wurden gemeinsam eingesetzt, um sie zu messen. Sekunden später sah das Fermi-Teleskop im Orbit Gammastrahlen. Ein paar Stunden später beobachteten Hubble und andere Observatorien ihr Licht im ganzen elektromagnetischen Spektrum.

Dieses Erklärvideo zeigt den wahrscheinlichen Ablauf. Heiße Neutronensterne nähern sich auf spiralförmigen Bahnen. Dabei senden sie Gravitationswellen aus. Als sie verschmelzen, bricht ein mächtiger Strahl hervor. Es ist ein kurzer Gammablitz. Dann werden Wolken ausgeworfen. Später folgt eine optische Art von Supernovae, die als Kilonova bezeichnet wird.

Erstmals passen die Entdeckungen zusammen. Sie bestätigen, dass bei LIGO-Ereignissen kurze Gammablitze auftreten. Wenn große Neutronensterne verschmelzen, verteilen sie vermutlich viele schwere Atomkerne im Universum. Dazu gehört Jod, das für Leben notwendig ist. Uran und Plutonium brauchen wir für Kernspaltung. Vielleicht habt auch ihr ein Andenken solcher Explosionen. Sie sind vermutlich die ursprüngliche Quelle von Gold.

Artikel von LIGO und LCO

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