NGC 1232: Eine prachtvolle Spiralgalaxie

Eine Spiralgalaxie füllt das Bild. Wir sehen sie direkt von oben. In der Mitte leuchtet ein hellgelbes Zentrum, außen herum verlaufen stark strukturierte Spiralarme. Am rechten Bildrand ist eine kleine Galaxie.

Bildcredit: FORS, 8,2-Meter VLT Antu, ESO

Galaxien faszinieren – nicht nur wegen dem, was man sieht, sondern auch wegen dem, was man nicht sieht. Die prachtvolle Spiralgalaxie NGC 1232 ist ein gutes Beispiel. Sie wurde mit einem der Very Large Telescopes (VLT) detailreich abgebildet.

Das Sichtbare stammt von Millionen heller Sterne und dunklem Staub. Sie sind in einem Gravitationswirbel von Spiralarmen gefangen. Diese Arme rotieren um das Zentrum. Offene Haufen mit hellen, blauen Sternen sind an den Spiralarmen verteilt. Dazwischen verlaufen dunkle Bahnen aus dichtem interstellarem Staub.

Weniger gut sieht man die Milliarden blasser, normaler Sterne und die riesigen Mengen an interstellarem Gas. Sie sind aber dennoch nachweisbar und vereinen so viel Masse, dass sie die Dynamik der inneren Galaxie prägen.

Die gängigen Theorien vermuten, dass es noch größere Mengen an unsichtbarer Materie gibt. Sie existiert in einer Form, die wir noch nicht kennen. Diese Dunkle Materie durchdringt alles. Sie soll zum Teil die Bewegung der sichtbaren Materie in den äußeren Rändern von Galaxien erklären.

APOD-Vortrag am 9. Jänner 2024 vor der Vereinigung der Amateurastronomen in New York (online)

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Die Milchstraße geht auf

Hinter mehreren Teleskopkuppeln der Europäischen Südsternwarte ESO auf La Silla in Chile breitet sich die Milchstraße mit Dunkelwolken und leuchtenden Nebeln aus.

Bildcredit und Bildrechte: José Rodrigues

Das Observatorium La Silla steht auf einem Berggipfel in Chile. Hinten geht auf dieser Nachtlandschaft mit Himmel das Zentrum der Milchstraße auf. Wir sehen es im Sternbild Schütze. Links steht das Neue-Technologie-Teleskop (NTT) der Europäischen Südsternwarte ESO. Es leistete Pionierarbeit bei der Verwendung aktiver Optik. Damit wird die Form großer Teleskopspiegel präzise angepasst.

Rechts steht das 3,6 Meter große Teleskop der ESO. Daran sind die Spektrografen HARPS und NIRPS installiert. Mit diesen Instrumenten sucht man nach Exoplaneten. Dazwischen verläuft die zentrale Wölbung der Galaxis, die voller undurchsichtiger Wolken aus interstellarem Staub, heller Sterne, Sternhaufen und Nebel ist.

In der Mitte schimmern markante rötliche Emissionen von Wasserstoff. Sie stammen vom Lagunennebel M8, in dem Sterne entstehen. Links neben der kosmischen Lagune liegt der Trifidnebel M20. Er kombiniert das blaue Licht eines staubigen Reflexionsnebels mit rötlichem Leuchten. Beide Nebel sind beliebte Stationen bei Teleskopreisen in der Milchstraße.

Das Ergebnis entstand aus einzelnen Bildern von Boden und Himmel. Sie wurden im April 2023 nacheinander fotografiert. Bildausschnitt und Kameraausrüstung waren bei allen Bildern gleich.

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NGC 6744: Extragalaktische Nahaufnahme

Das Bild zeigt die innere Region der Spiralgalaxie NGC 6744 im Sternbild Pfau mit ihrem gelben Kern und Sternbildungsregionen an den Spiralarmen.

Bildcredit: NASA, ESA und das LEGUS-Team

Die schöne Spiralgalaxie NGC 6744 ist fast 175.000 Lichtjahre groß. Damit ist sie größer als die Milchstraße. Sie ist etwa 30 Millionen Lichtjahre entfernt und liegt im südlichen Sternbild Pfau. Ihre galaktische Scheibe ist zu unserer Sichtlinie geneigt.

Diese Hubble-Nahaufnahme des nahen Inseluniversums zeigt ungefähr 24.000 Lichtjahre der Zentralregion von NGC 6744. Die Hubble-Ansicht kombiniert Bilddaten in sichtbarem und ultraviolettem Licht. Der gelbliche Kern der gewaltigen Galaxie wird vom sichtbaren Licht alter, kühler Sterne bestimmt.

Außerhalb des Kerns sind Sternbildungsregionen und junge Sternhaufen an den inneren Spiralarmen entlang verteilt. Die jungen Sternhaufen in NGC 6744 leuchten hell in Ultraviolett-Wellenlängen, sie sind in Blau- und Magenta-Farbtönen abgebildet. Die gezackten Sterne, die im Bild verteilt sind, sind Vordergrundsterne und liegen weit innerhalb unserer Milchstraße.

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Ein Weg zu den Sternen

Das Bild zeigt die Straße zum La Silla Observatorium in Chile mit einem Teleskop am Horizont und Sternen, Galaxien, Planeten und Nachthimmellicht.

Bildcredit: ESO, Petr Horálek (ESOFoto-Botschafter, Institut für Physik in Opava)

Beschreibung: Das Bild zeigt eine malerische Straße zu den Sternen, die sich dem La-Silla-Observatorium in Chile nähert. Vorne steht das 3,6-Meter-Teleskop der ESO, links seht ihr einige futuristisch anmutende Tragwerke für die geplanten BlackGEM-Teleskope. Diese Anordnung optischer Teleskope soll dabei helfen, visuelle Gegenstücke zu Entdeckungen von Gravitationswellen durch LIGO und andere Detektoren zu orten.

Doch hier gibt es noch viel mehr zu sehen. Rechts leuchtet rotes Nachthimmellicht, und schräg über die Bildmitte verläuft das Zentralband unserer Milchstraße. Jupiter steht in der Mitte knapp über dem Band, während Saturn über der 3,6-Meter-Teleskopkuppel steht. Ganz rechts prangen die beiden größten Begleitgalaxien unserer Milchstraße, die GMW und die KMW.

Dieses Panoramabild entstand aus vielen 15-Sekunden-Aufnahmen vom 30. Juni 2019. Zwei Tage später war auf La Silla eine seltene totale Sonnenfinsternis zu beobachten.

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Illustration: Ein früher Quasar

Künstlerische Darstellung eines sehr Quasars im frühen Universum. In der Mitte ist ein heller Bereich, um den orangefarbenes und rotes Gas wirbelt. Nach links oben schießt ein heller Strahl.

Illustrationscredit und Lizenz: ESO, M. Kornmesser

Wie sahen die ersten Quasare aus? Von den Quasaren, die uns am nächsten sind, wissen wir heute, dass sie sehr massereiche Schwarze Löcher in den Zentren aktiver Galaxien waren. Gas und Staub, die auf einen Quasar fallen, leuchten hell und überstrahlen manchmal ihre ganze Heimatgalaxie.

Doch Quasare aus den ersten Milliarden Jahren des Universums sind noch rätselhafter. Jüngste Daten machen diese künstlerische Darstellung möglich. Sie zeigt, wie ein Quasar aus der Frühzeit des Universums vielleicht aussah: Im Zentrum ist ein massereiches Schwarzes Loch, das von Hüllen aus Gas und einer Akkretionsscheibe umgeben ist. Es stößt einen mächtigen Strahl aus.

Quasare gehören zu den fernsten Objekten, die wir sehen. Sie liefern der Menschheit einzigartige Information über das frühe Universum und den Bereich, der dazwischen liegt. Die ältesten Quasare, die wir derzeit kennen, haben eine Rotverschiebung von knapp 8 – das war nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall. Das Universum hatte nur ein paar Prozent seines heutigen Alters.

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HD 163296: Strahlen eines neuen Sterns

Dieses Bild des Sternsystems HD 163296 wurde von Atacama Large Millimeter Array (ALMA) und Very Large Telescope (VLT) der ESO aufgenommen.

Bildcredit: Sichtbares Licht: VLT/MUSE (ESO); Radiowellen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Beschreibung: Wie entstehen diese Strahlströme bei der Sternbildung? Das ist nicht bekannt, doch aktuelle Bilder des jungen Sternsystems HD 163296 sind sehr aufschlussreich. Der Zentralstern auf diesem Bild befindet sich noch in der Entstehung, er ist aber bereits von einer rotierenden Scheibe und einem nach außen strömenden Strahl umgeben.

Die Scheibe wurde in Radiowellen abgebildet, die mit dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chile aufgenommen wurden. Die Lücken darin sind wahrscheinlich durch die Schwerkraft sehr junger Planeten entstanden.

Der Strahlstrom wurde vom Very Large Telescope (VLT, ebenfalls in Chile) in sichtbarem Licht aufgenommen, er verströmt schnell bewegtes Gas – großteils Wasserstoff – vom Zentrum der Scheibe aus. Das System reicht über das Hundertfache der Entfernung Erde-Sonne (AE).

Die Details dieser neuen Beobachtungen werden nun ausgewertet, um die Vermutung zu untermauern, dass die Strahlen zumindest teilweise von Magnetfeldern in der rotierenden Scheibe erzeugt und geformt werden. Künftige Beobachtungen von HD 163296 und ähnlicher Sternbildungssysteme können helfen, die Details zu klären.

Astrophysiker*innen: Mehr als 2500 Codes in der Astrophysics Source Code Library
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Die gekrümmten Magnetfelder von Centaurus A

Das Infrarot-Teleskop SOFIA zeigt die Magnetfeldlinien der Galaxie Centaurus A.

Bildcredit und Bildrechte: Optisch: Europäische Südsternwarte (ESO) Wide Field Imager; Submillimeter: Max-Planck-Institut für Radioastronomie/ESO/Atacama Pathfinder Experiment (APEX)/A.Weiss et al; Röntgen und Infrarot: NASA/Chandra/R. Kraft; JPL-Caltech/J. Keene; Text: Joan Schmelz (USRA)

Wenn Galaxien kollidieren, was passiert dann mit ihren Magnetfeldern? Um das herauszufinden, richtete die NASA das Infrarot-Teleskop SOFIA auf die galaktische Nachbarin Centaurus A. Dabei beobachtete SOFIA polarisierten Staub, der die Magnetfelder zeigt. SOFIA wird in einer fliegenden Boeing 747 betrieben.

Cen A erhielt ihre ungewöhnliche Form, als zwei Galaxien zusammenstießen. Dabei entstanden mächtige Strahlströme. Sie werden von Gas gespeist, das in ein zentrales, sehr massereiches Schwarzes Loch fällt. Dieses Ergebnisbild zeigt die magnetischen Feldlinien, die SOFIA fand. Sie wurden über die Bilder von ESO (sichtbares Licht: weiß), APEX (Submillimeter: orange), Chandra (Röntgenstrahlung: blau) und Spitzer (Infrarot: rot) gelegt.

Es zeigte sich, dass die Magnetfelder an den Außenbereichen der Galaxie parallel zu den Staubbahnen verlaufen. Doch nahe beim Zentrum sind sie verzerrt. Die Gravitationskräfte nahe beim Schwarzen Loch beschleunigen die Ionen und verstärken das Magnetfeld.

Fassen wir zusammen: Die Kollision vereinigte nicht nur die Massen der Galaxien, sondern verstärkte auch ihre Magnetfelder. Diese Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse, wie sich Magnetfelder im frühen Universum entwickelten. Damals kamen Verschmelzungen noch häufiger vor.

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Mit Laserstrahlen den Himmel zähmen

Die Teleskope am Paranal-Observatorium der ESO sind mit Lasern ausgerüstet, um die Turbulenzen der Atmosphäre zu neutralisieren.

Bildcredit und Bildrechte: Juan Carlos Munoz; Text: Juan Carlos Munoz

Beschreibung: Warum funkeln Sterne? Das liegt an unserer Atmosphäre. Lufttaschen mit geringfügig anderer Temperatur, die sich ständig bewegen, verzerren die Lichtpfade ferner astronomischer Objekte. Turbulenzen in der Atmosphäre sind in der Astronomie der Grund dafür, dass Bilder von Quellen, die man erforschen möchte, verschwommen abgebildet werden.

Dieses Teleskop am Paranal-Observatorium der ESO ist mit vier Lasern ausgerüstet, um diese Turbulenzen zu neutralisieren. Die Laser sind so eingestellt, dass sie Natriumatome hoch oben in der Erdatmosphäre anregen. Das Natrium gelangte durch vorbeiziehende Meteore dorthin. Diese leuchtenden Natriumflecken verhalten sich wie künstliche Sterne, deren Funkeln unmittelbar aufgezeichnet und an einen flexiblen Spiegel weitergeleitet wird. Dieser verformt sich Hunderte Male pro Sekunde. So werden die Turbulenzen der Atmosphäre ausgeglichen, was zu knackig scharfen Bildern führt.

Das Entfunkeln von Sternen ist ein wachsendes Technologiefeld und liefert in manchen Fällen Bilder mit HubbleQualität vom Boden aus. Diese Technik führte auch zu Weiterentwicklungen in der Augenheilkunde, wo sie verwendet wird, um sehr scharfe Bilder der Netzhaut zu erhalten.

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