Supernovakanone stößt den Pulsar J0002 aus

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Bildcredit: F. Schinzel et al. (NRAO, NSF), Canadian Galactic Plane Survey (DRAO), NASA (IRAS); Komposition: Jayanne English (U. Manitoba)

Beschreibung: Was kann einen Neutronenstern wie eine Kanonenkugel ausstoßen? Eine Supernova. Vor etwa 10.000 Jahren zerstörte die Supernova, die den nebelartigen Überrest CTB 1 erzeugte, einen massereichen Stern, doch zusätzlich schoss sie den neu entstandenen Kern eines Neutronensterns – einen Pulsar – in die Milchstraße hinaus.

Der Pulsar rotiert 8,7-mal pro Sekunde um seine Achse. Er wurde mithilfe der Software Einstein@Home entdeckt, die  Daten des Gammastrahlen-Weltraumteleskops Fermi der NASA durchsucht. Der Pulsar PSR J0002+6216 (kurz J0002) rast mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 Kilometern pro Sekunde dahin. Er hat den Supernovaüberrest CTB 1 bereits verlassen und ist schnell genug, um aus unserer Galaxis hinauszukommen. Die hier abgebildete Spur des Pulsars entspringt – wie man sieht – links unter dem Supernovaüberrest.

Dieses Bild ist eine Kombination aus Radiobildern des VLA– und des DRAO-Radioobservatoriums sowie Daten, die mit dem Infrarotobservatorium IRAS der NASA gewonnen wurden. Es ist bekannt, dass Supernovae sich wie Geschütze und Pulsare wie Kanonenkugeln verhalten können – doch wir wissen nicht, wie Supernovae das anstellen.

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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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Live: Kosmische Strahlen aus Minnesota

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Bildcredit: Fermilab, NuMI, NOvA Collaboration

Beschreibung: Kosmische Strahlung aus dem Weltraum rast jede Sekunde durch unsere Körper. Normalerweise schadet sie nicht. Dieses Bild zeigt einige dieser schnellen Teilchen als Streifen in Fermilabs NOvA Far Detector in Ash River (Minnesota, USA). Das Bild wird alle 15 Sekunden aktualisiert, doch es visualisiert nur kosmische Strahlen, die in einem (veränderlichen) kleinen Bruchteil dieser Zeit auftraten, und es zeigt hauptsächlich eine Teilchenart: Myonen.

Die Hauptaufgabe des NOvA Far Detector  besteht jedoch nicht darin, kosmische Strahlung zu messen, sondern einen Strahl Neutrinos, der in einer Entfernung von 810 Kilometern am Fermilab in Chicago (Illinois, USA) von NuMI durch die Erde geschossen wird. Es werden jedoch nur wenige Neutrino-Ereignisse pro Woche von NOvA erwartet. Das NuMINOvA-Experiment ermöglicht der Menschheit, die Nature von Neutrinos besser zu erforschen, zum Beispiel wie häufig sie auf ihrer Reise ihre Art wechseln.

Kosmische Strahlung wurde erst vor etwa 100 Jahren entdeckt und kann nicht nur das Gedächtnis eines Computers verändern, sondern hat vermutlich auch DNAMutationen hervorgerufen, die schließlich zum Menschen führten.

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Fermis Wissenschaftsfinalisten

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Illustrationscredit: NASA, DOE, International Fermi LAT Collaboration, Jay Friedlander (Goddard Spaceflight Center)

Beschreibung: Mit der Fermi-Wissenschaftsstichwahl feiern wir 10 Jahre Forschung im Hochenergieuniversum mit dem Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi. Diese beiden Finalisten haben alle früheren Abstimmungsrunden im Wettbewerb gewonnen und treten als letzte gegeneinander an.

Die beiden digitalen Illustrationen aus einer Liste mit Fermis 16 interessantesten Entdeckungen sind die Spitzenkandidaten des Wettbewerbs, sie setzten sich im Semifinale gegen den 12. Kandidaten „Neue Hinweise auf Dunkle Materie“ und den 14. „Sternbeben in einem Magnetarsturm“ durch. Links sind neu entdeckte, unvorhergesagte Gammastrahlenblasen über und unter der Ebene unserer Milchstraße mit einem Durchmesser von 25.000 Lichtjahren abgebildet. Rechts kollidieren gewaltsam verschmelzende Neutronensterne des ersten Gravitationswellenereignisses, das je durch Gammastrahlen entdeckt wurde.

Wählen Sie eins der Bilder und geben Sie hier Ihre Stimme ab, um das beliebteste wissenschaftliche Ergebnis aus Fermis erster Dekade zu wählen.

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Neutrino trifft zeitgleich mit fernem Blazarstrahl ein

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Illustrationscredit: DESY, Labor für Wissenschaftskommunikation

Beschreibung: Mit Geräten, die unter dem Südpol der Erde tief im Eis eingefroren sind, hat die Menschheit anscheinend ein Neutrino aus dem fernen Universum entdeckt. Falls das bestätigt wird, markiert es den ersten eindeutigen Nachweis kosmologisch weit entfernter Neutrinos und den Beginn eines beobachteten Zusammenhangs zwischen energiereichen Neutrinos und kosmischer Strahlung, die durch mächtige Ströme aus aufflackernden Quasaren (Blazare) erzeugt werden.

Nachdem der antarktische IceCube-Detektor im September 2017 ein energiereiches Neutrino gemessen hatte, begannen viele der weltweit größten Observatorien mit der Suche nach seinem Gegenstück im sichtbaren Licht. Und sie fanden es. Ein solches Gegenstück wurde unter anderem vom Weltraumobservatorium Fermi der NASA ermittelt, welches herausfand, dass der Gammastrahlenblazar TXS 0506+056 in der richtigen Richtung stand und die Gammastrahlen eines Blitzes fast exakt zeitgleich mit dem Neutrino eintrafen. Obwohl diese und weitere Übereinstimmungen von Position und Zeit statistisch stark sind, warten Astronomen weitere ähnliche Zusammenhänge zwischen Neutrinos und Blazar-Licht, um ganz sicher zu gehen.

Diese künstlerische Darstellung zeigt einen Teilchenstrahl, der von einem Schwarzen Loch im Zentrum eines Blazars ausströmt.

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Endlich GLAST

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Bildcredit:  NASA, DOE, Arbeitsgemeinschaft Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi

Beschreibung: Diese Delta-II-Rakete, die vor langer Zeit von einem sehr nahen Planeten durch eine wogende Rauchwolke aufstieg, verließ am 11. Juni 2008 um 12:05 Uhr EDT die Startrampe 17-B der Luftwaffenstation Cape Canaveral. Gemütlich in der Ladebucht lag GLAST, das Gammastrahlen-Großflächen-Weltraumteleskop.

GLASTs Detektortechnologie wurde für den Einsatz in terrestrischen Teilchenbeschleunigern entwickelt. Daher kann GLAST im Orbit Gammastrahlen von extremen Umgebungen über der Erde und im fernen Universum aufspüren, darunter in sehr massereichen Schwarzen Löchern in den Zentren ferner aktiver Galaxien und die Quellen mächtiger Gammastrahlenausbrüche. Diese eindrucksvollen kosmischen Beschleuniger erreichen Energien, die in erdgebundenen Laboren nicht möglich sind.

Seine Bezeichnung lautet nun Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi. Am 10. Jahrestag seines Starts mögen die Fermi-Wissenschaftsendspiele beginnen.

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Fermi wissenschaftliche Stichwahl

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Bildcredit: NASA, DOE, International Fermi LAT Collaboration, Jay Friedlander (Goddard Spaceflight Center)

Beschreibung: Das Gammastrahlenteleskop Fermi der NASA wurde am 11. Juni 2008 in die Umlaufbahn gebracht. Seine Instrumente erkennen Gammastrahlen – diese sind Licht, das Tausende bis Hunderte Milliarden Mal energiereicher ist als das, was wir mit unseren Augen sehen.

Während der letzten zehn Jahre führte Fermis energiereiche Forschungsreise zu einer Fülle erstaunlicher Entdeckungen, von extremen Umgebungen über unserem schönen Planeten bis hin ins ferne Universum. Nun können Sie Fermis bisher bestes Ergebnis wählen.

Zu Fermis 10. Jahrestag wurden Bilder, welche 16 wissenschaftliche Ergebnisse darstellen, ausgewählt und zu Gruppen angeordnet. Folgen Sie diesem Link und wählen Sie in der ersten Runde aus jedem Paar Ihre Favoriten. Alle zwei Wochen findet die Wahl der nächsten Runde statt – kommen Sie wieder! Der Sieger des Fermi-Finales wird am 6. August veröffentlicht – zum zehnjährigen Jubiläum der ersten wissenschaftlichen Daten von Fermi.

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Ferimis First Light

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Credit: NASA, DOE, das internationale LAT-Team

Beschreibung: Das Gamma-ray Large Aera Space Telescope (GLAST), das am 11. Juni gestartet wurde um das Universum in extremen Energiebereichen zu erforschen, wurde nun offiziell in Fermi Gamma-ray Space Telescope umbenannt, zu Ehren des Nobelpreisträgers Enrico Fermi (1901-1954), Pionier der Hochenergiephysik. Nach der Testphase senden nun die beiden Instrumente Fermis, der Gamma-ray Burst Monitor (GBM) und das Large Area Telescope (LAT), regelmäßig Daten.

Dieses Falschfarbenbild zeigt Fermis erste Karte des Gammastrahlen-Himmels von LAT. Es zeigt den ganzen Himmel, das Zentrum unserer Milchstraße und die galaktische Ebene wurden über die Bildmitte projiziert.

Was leuchtet am Gammastrahlenhimmel? In der galaktischen Ebene kollidiert energiereiche kosmische Strahlung mit Gas und Staub und erzeugt das diffuse Gammastrahlen-Leuchten. Starke Emissionen von rotierenden Neutronensternen oder Pulsaren und weit entfernten aktiven Galaxien, bekannt als blazars, sind zu erkennen, wenn Sie den Mauspfeil über die Karte schieben.

Als Vorspiel für künftige Entdeckungen kombiniert dieses bemerkenswerte Ergebnis die Beobachtungen von nur 4 Tagen, was einem Jahr an Beobachtungen mit dem Compton-Gammastrahlenteleskop in den 1990er-Jahren entspricht. Zusätzlich zur Möglichkeit Gammastrahlenblitze zu beobachten erlaubt die stark verbesserte Empfindlichkeit Fermi tiefer in das Hochenergie-Universum hinauszublicken.

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