Die Einsteinkreuz-Gravitationslinse

Das Einsteinkreuz im Sternbild Pegasus.

Bildcredit und Lizenz: J. Rhoads (Arizona State U.) et al., WIYN, AURA, NOIRLab, NSF

Beschreibung: Die meisten Galaxien haben einen einzigen Kern – hat diese Galaxie vier? Die seltsame Antwort führt Astronominnen und Astronomen zu dem Schluss, dass der eigentliche Kern der umgebenden Galaxie auf diesem Bild gar nicht sichtbar ist, sondern dass das Kleeblatt in der Mitte vielmehr Licht ist, das von einem Quasar im Hintergrund abgestrahlt wird. Das Gravitationsfeld der sichtbaren Galaxie im Vordergrund bricht das Licht des fernen Quasars in vier Einzelbilder.

Damit wir eine Fata Morgana wie diese sehen, muss der Quasar exakt hinter dem Zentrum einer massereichen Galaxie liegen. Der Effekt wird allgemein als Gravitationslinseneffekt bezeichnet, dieser spezielle Fall ist als Einsteinkreuz bekannt. Noch seltsamer ist, dass die relativen Helligkeiten der Bilder des Einsteinkreuzes schwanken, weil sie gelegentlich durch einen zusätzlichen gravitativen Mikrolinseneffekt einzelner Sterne in der Vordergrundgalaxie verstärkt werden.

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NGC 289: Wirbel am Südhimmel

Die prächtige Spiralgalaxie NGC 289 im Sternbild Bildhauer ist ungefähr 70 Millionen Lichtjahre entfernt und größer als unsere Milchstraße.

Bildcredit und Bildrechte: Mike Selby

Beschreibung: Die prächtige Spiralgalaxie NGC 289 ist ungefähr 70 Millionen Lichtjahre entfernt und größer als unsere Milchstraße. Sie ist fast von oben zu sehen, ihr heller Kern und die farbige zentrale Scheibe gehen in erstaunlich blasse, bläuliche Spiralarme über. Die ausgedehnten Spiralarme reichen mehr als 100.000 Lichtjahre über das Zentrum der Galaxie hinaus.

Auf diesem scharfen Galaxien-Teleskopporträt trifft der Hauptspiralarm rechts unten anscheinend auf eine kleine, verschwommene elliptische Begleitgalaxie, die mit der gewaltigen Galaxie NGC 289 wechselwirkt. Die gezackten Sterne liegen natürlich im Vordergrund der Szene, sie liegen in der Milchstraße im südlichen Sternbild Bildhauer.

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NGC 4676: Wenn Mäuse kollidieren

NGC 4676 liegt etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Haar der Berenike (Coma Berenices).

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Bildrechte: William Ostling (The Astronomy Enthusiast)

Beschreibung: Diese beiden mächtigen Galaxien reißen sich gegenseitig auseinander. Sie sind wegen ihrer langen Schweife als „die Mäuse“ bekannt, und wahrscheinlich hat bereits jede der beiden Spiralgalaxien die andere durchquert. Die langen Schweife entstehen durch den relativen Unterschied zwischen der Anziehungskraft im nahen und im fernen Bereich jeder Galaxie. Weil die Entfernungen so groß sind, verläuft die kosmische Wechselwirkung in Zeitlupe – sie dauert viele Hunderte Millionen Jahre.

NGC 4676 liegt etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Haar der Berenike (Coma Berenices) und gehören wahrscheinlich zum Coma-Galaxienhaufen. Das Bild wurde 2002 mit der verbesserten Kamera für Himmelsdurchmusterung des Weltraumteleskops Hubble aufgenommen.

Die galaktischen Mäuse kollidieren wahrscheinlich im Laufe der nächsten Milliarden Jahre immer wieder, sodass sie, statt sich gegenseitig zu zerreißen, zu einer einzigen Galaxie verschmelzen werden.

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Die Wasserstoffwolken von M33

Die riesigen HII-Regionen in der Dreiecksgalaxie M33.

Bildcredit und Bildrechte: Luca Fornaciari

Beschreibung: Die prächtige Spiralgalaxie M33 besitzt anscheinend mehr als genug leuchtenden Wasserstoff. M33 ist ein markantes Mitglied der Lokalen Gruppe, sie ist auch als Dreiecksgalaxie bekannt und ungefähr drei Millionen Lichtjahre entfernt.

Die riesigen HII-Regionen, die entlang der losen, zum Kern gewundenen Spiralarme von M33 verteilt sind, gehören zu den größten Sternentstehungsgebieten, die wir kennen. In diesen Gebieten entstehen kurzlebige, aber sehr massereiche Sterne. Die intensive Ultraviolettstrahlung der leuchtstarken massereichen Sterne ionisiert den Wasserstoff in der Umgebung und erzeugt so das charakteristische rote Leuchten.

Um die HII-Regionen auf diesem Teleskopbild zu betonen, wurde mit Breitbanddaten eine Farbansicht der Galaxie erstellt. Diese wurde mit Schmalband-Bilddaten kombiniert, welche mit einem H-alpha-Filter aufgenommen wurden, der für das Licht der stärksten Wasserstoff-Emissionslinie durchlässig ist.

In den Seitenleisten sind Nahaufnahmen der katalogisierten HII-Regionen zu sehen. Anhand der Nummer findet ihr die jeweilige Position in der Dreiecksgalaxie. Die riesige HII-Region NGC604 zum Beispiel befindet sich in der rechten Seitenleiste sowie auf Position 15 – das ist auf diesem Porträt von M33 vom Galaxienzentrum aus gesehen etwa die 4-Uhr-Position.

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Rubins Galaxie

Die Spiralgalaxie UGC 2885 war Teil der bahnbrechenden Studie der Astronomin Vera Rubin zur Rotation von Galaxien im Zusammenhang mit Dunkler Materie.

Bildcredit: NASA, ESA, B. Holwerda (University of Louisville)

Beschreibung: Dieses Bild des Weltraumteleskops Hubble entstand im heroischen nördlichen Sternbild Perseus, die hellen, gezackten Sterne liegen im Vordergrund weit innerhalb unserer Milchstraße.

Dahinter liegt UGC 2885 im Fokus, sie ist eine helle, ungefähr 232 Millionen Lichtjahre entfernte Spiralgalaxie, etwa 800.000 Lichtjahre groß. Der Durchmesser der Milchstraße beträgt im Vergleich dazu etwa 100.000 Lichtjahre. Die Zahl ihrer Sterne beträgt ungefähr eine Billion, das sind etwa 10-mal so viele Sterne wie in der Milchstraße.

UGC 2885 war Gegenstand einer Untersuchung, um zu verstehen, wie Galaxien zu einer so gewaltigen Größe anwachsen können. Außerdem war UGC 2885 auch Teil der interessanten Reise und bahnbrechenden Studie der Astronomin Vera Rubin zur Rotation von Spiralgalaxien. Ihre Arbeit war die erste, welche die alles bestimmende Präsenz Dunkler Materie in unserem Universum überzeugend nachweisen konnte.

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Reflektierter Nachthimmel

Nachthimmel mit Milchstraße, Großer und Kleiner Magellanscher Wolke in Mostardas in Südbrasilien.

Bildcredit und Bildrechte: Egon Filter

Beschreibung: Was ist da im Spiegel? Auf diesem Bild des dunklen Südhimmels sind die drei hellsten Galaxien der Nacht leicht zu erkennen. Es sind von links beginnend die Kleine Magellansche Wolke (KMW), die Große Magellansche Wolke (GMW) und ein Teil des Zentralbandes unserer Milchstraße. Alle drei spiegeln sich auch in einem seichten Teich. Doch was zeigt der Spiegel, den der verspielte Astrofotograf positionierte? Ihr seht darin die Staubwolken beim Zentrum der Milchstraße – und den Planeten Jupiter.

Das Komposit wurde sorgfältig geplant und aus Bildern erstellt, die Mitte 2019 mit derselben Kamera am selben Ort in einer einzigen Nacht in Mostardas in Südbrasilien fotografiert wurden. Es belegt den ersten Platz in der Sparte „Verbindung mit der Dunkelheit“ beim Wettbewerb „Erfasse die Finsternis“ 2021 der internationalen Gesellschaft für dunklen Nachthimmel.

Quiz: Was zeigt die Doppelreflexion unter dem Spiegel?

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Details am Himmel Richtung Andromeda

Die Andromedagalaxie M33 und ihre Umgebung in der Lokalen Gruppe.

Bildcredit und Lizenz: Stefan Ziegenbalg

Beschreibung: Was umgibt die Andromedagalaxie? Im All ist Andromeda (M31) im näheren Umfeld von mehreren kleinen Begleitgalaxien umgeben, in der weiteren Umgebung liegt sie in der Lokalen Gruppe, zu der auch unsere Milchstraße zählt. Am Himmel ist M31 scheinbar von Gaswolken in unserer Milchstraße umgeben, ähnlich wie wenn Wasserwolken in der Erdatmosphäre scheinbar den Mond einhüllen. Die Gaswolken um Andromeda sind jedoch zu blass, um sie zu sehen.

Dieses 45 Grad hohe Bild ist eines der detailreicheren, die je von der weiten Andromeda-Region fotografiert wurden. Die Aufnahme entstand im Licht, das von Wasserstoff abgestrahlt wird, es zeigt die blassen, fremdartigen Wolken beispiellos detailreich.

Doch das Bild zeigt noch mehr. Oben befindet sich die Dreiecksgalaxie (M33), die drittgrößte Galaxie in der Lokalen Gruppe und das am weitesten entfernte Objekt, das mit bloßem Auge zu sehen ist. Unter M33 befindet sich der helle rote Milchstraßenstern Mirach. Die Abbildung wurde digitale aus mehreren lang belichteten Aufnahmen kombiniert, die zwischen 2018 und 2021 in Pulsnitz (Deutschland) fotografiert wurden.

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NGC 520: Kollidierende Galaxien von Hubble

Das Weltraumteleskop Hubble zeigt ein Porträt der Galaxie NGC 520 im Sternbild Fische.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Bildrechte: William Ostling (The Astronomy Enthusiast)

Beschreibung: Ist das eine Galaxie oder sind es zwei? Das Durcheinander aus Sternen, Gas und Staub in NGC 520 besteht vermutlich aus den Überresten zweier einzelner Scheibengalaxien. Ein wichtiger Bestandteil von NGC 520 ist – wie dieses Bild des Weltraumteleskops Hubble sehr detailreich zeigt – ein Band aus komplex verschlungenem Staub, das senkrecht entlang des Rückgrats der kollidierenden Galaxien abwärts läuft.

Eine ähnlich aussehende Kollision ist in wenigen Milliarden Jahren zu erwarten, wenn unsere Milchstraßenscheibe mit unserer großen benachbarten Galaxienscheibe in Andromeda (M31) kollidiert. Die Kollision, bei der NGC 520 entstand, begann vor zirka 300 Millionen Jahren.

NGC 520 ist auch als Arp 157 bekannt, sie ist etwa 100 Millionen Lichtjahre entfernt, umfasst ungefähr 100.000 Lichtjahre und ist mit einem kleinen Teleskop im Sternbild Fische (Pisces) zu sehen. Die Geschwindigkeiten der Sterne in NGC 520 sind zwar hoch, doch die Entfernungen sind so gewaltig, dass das kämpfende Paar seine Form sicherlich nicht zu unseren Lebenszeiten merklich ändern wird.

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M51: Die Strudelgalaxie

Das Galaxienpaar Messier 51, auch NGC 5194 und NGC 5195, im Sternbild Jagdhunde unter dem Großen Wagen.

Bildcredit und Bildrechte: Josep Drudis

Beschreibung: Sucht den Großen Wagen und folgt der Deichsel vom Kasten aus, bis ihr zum letzten hellen Stern gelangt. Wenn ihr nun euer Teleskop ein bisschen südwestlich schiebt, gelangt ihr zu diesem faszinierenden Paar wechselwirkender Galaxien, dem 51. Eintrag in Charles Messiers berühmtem Katalog.

Die große Galaxie mit klar definierter Spiralstruktur ist vielleicht der ursprünglichste Spiralnebel, sie ist auch als NGC 5194 katalogisiert. Ihre Spiralarme und Staubbahnen verlaufen eindeutig vor ihrer Begleitgalaxie NGC 5195 (oben).

Das Paar ist ungefähr 31 Millionen Lichtjahre entfernt und liegt offiziell innerhalb der Grenzen des kleinen Sternbildes Jagdhunde (Canes Venatici). M51 wirkt zwar für das Auge blass und verschwommen, doch detailreiche Bilder wie dieses zeigen ihre markanten Farben und die galaktischen Gezeitentrümmer.

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Tanzende Geister: Gekrümmte Strahlen aktiver Galaxien

Seltsam gekrümmte Ströme aus den Kernen aktiver Galaxien.

Bildcredit: Jayanne English und Ray Norris, EMU-ASKAP, DES; Text: Jayanne English (U. Manitoba)

Beschreibung: Warum senden Galaxien Strahlen aus, die wie Geister aussehen? Und warum tanzen sie scheinbar? Die gekrümmten, verschwommenen Ströme aus den sehr massereichen Schwarzen Löchern in den Zentren ihrer Galaxien oben in der Mitte und links unten sind mit nichts Bekanntem vergleichbar. Forschende entdeckten sie mithilfe des Radioteleskops Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) beim Erstellen von Karten, welche die Entwicklung von Galaxien aufzeigen.

Auf früheren Bildern dieser Entwicklungslandkarte des Universums waren nur verwaschene Kleckse zu sehen. Schließlich zeigte ein Vergleich der relativen Menge an abgestrahlter Energie, dass die leuchtenden länglichen Strukturen von Elektronen erzeugt werden, die um Magnetfeldlinien strömen.

Eine Überlagerung der Radiodaten mit einer visuellen Himmelsansicht (der Dark Energy Survey) bestätigte, dass die Elektronenströme aus den Zentren aktiver Galaxien stammten. Meist erzeugen solche Aktiven Galaxienkerne (AGN) gerade Strahlen. Eine führende Hypothese für den geometrischen Ursprung dieser ungewöhnlichen Formen basiert auf dem Strom großräumiger intergalaktischer Winde.

Astrophysik: 2500+ Codes in der Astrophysik-Quellcodebibliothek

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Abell 3827: Gravitationslinse eines Galaxienhaufens

Der Haufen Abell 3827 streut das Licht einer fernen Hintergrundgalaxie, sodass wir mehrere Bilder dieser Galaxie sehen.

Bildcredit: ESA/Hubble und NASA, R. Massey

Beschreibung: Ist das eine Galaxie oder sind es drei? Auf diesem Hubblebild des massereichen Galaxienhaufens Abell 3827 befindet sich rechts eine anscheinend höchst ungewöhnliche Galaxie – sie ist gekrümmt und hat drei Zentren. Eine genaue Analyse zeigt jedoch, dass es drei Bilder derselben Hintergrundgalaxie sind – und dass es mindestens vier weitere Bilder gibt.

Das Licht, das wir von dieser einzelnen blauen Galaxie im Hintergrund sehen, nimmt mehrere Wege durch die komplexe Gravitation des Haufens, so wie ein einzelnes fernes Licht mehrere Wege durch den Stiel eines Weinglases nehmen kann. Wenn man erforscht, auf welche Weise ein Haufen wie Abell 3827 und seine Bestandteile fernes Licht ablenkt, erhält man Information darüber, wie die Masse und die dunkle Materie darin verteilt sind.

Abell 3827 ist mit einer Rotverschiebung von 0,1 so weit entfernt, dass das Licht, das wir von ihm sehen, vor etwa 1,3 Milliarden Jahren abgestrahlt wurde, noch vor der Zeit, als Dinosaurier die Erde bewohnten. Daher sind die zentralen Galaxien des Haufens mittlerweile sicherlich bei einem Fest an galaktischem Kannibalismus zu einer riesigen Galaxie nahe dem Haufenzentrum verschmolzen.

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