W5: Säulen der Sternbildung

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Bildcredit und Bildrechte: Lori Allen, Xavier Koenig (Harvard-Smithsonian CfA) et al., JPL-Caltech, NASA

Beschreibung: Wie entstehen Sterne? Eine Studie der Sternbildungsregion W5 anhand von Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer, das die Sonne umkreist, liefert klare Hinweise, dass massereiche Sterne nahe der Mitte von leeren Höhlungen älter sind als die Sterne an den Rändern. Ein wahrscheinlicher Grund dafür ist, dass die älteren Sterne in der Mitte die Bildung der jüngeren Sterne am Rand ausgelöst haben. Sternbildung wird ausgelöst, wenn heißes, ausströmendes Gas das kühlere Gas zu Knoten komprimiert, die dicht genug sind, um gravitativ zu Sternen zu kontrahieren. Spektakuläre Säulen, die langsam durch das heiße, ausströmende Gas zurückgelassen werden, liefern weitere visuelle Hinweise. Im obigen wissenschaftlich gefärbten Infrarotbild zeigt Rot aufgeheizten Staub, während Weiß und Grün besonders dichte Gaswolken aufzeigen. W5 ist auch als IC 1848 bekannt, und zusammen mit IC 1805 bildet er eine komplexe Sternbildungsregion, die im Volksmund Herz– und Seelenebel genannt wird. Das obige Bild zeigt einen Teil von W5, der etwa 2000 Lichtjahre umfasst und reich an Sternbildungssäulen ist. W5 steht zirka 6500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Kassiopeia.

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Die Strudelgalaxie in infrarotem Staub

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Credit: Infrarot: NASA, ESA, M. Regan und B. Whitmore (STScI) und R. Chandar (U. Toledo); Sichtbares Licht: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) und das Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Beschreibung: Wie bilden Spiralgalaxien Sterne? Um das herauszufinden fotografierte das Weltraumteleskop Hubble die nahe gelegene, fotogene Spirale M51 im Infrarotlicht, um den Staub zu beleuchten, der dem dichten Gas folgt, das am ehesten Sterne bildet. Um den Staub weiter zu isolieren wurde auch viel von dem optischen Licht der Sterne digital entfernt. Das sich ergebende einzigartige Bild zeigt auf den größten Skalen wirbelnde und komplexe Muster, während in kleineren Maßstäben zahlreiche helle Klumpen zuvor versteckter offener Sternhaufen erscheinen.

Schieben Sie Ihren Mauspfeil über das Bild, um im Vergleich dazu das detailreiche Bild im sichtbaren Licht zu sehen. Jeder, der ein gutes Fernglas besitzt, kann die Strudelgalaxie im Sternbild Jagdhunde (Canes Venatici) sehen. M51 ist etwa 30 Millionen Lichtjahre entfernt, während dieses Bildfeld von oben bis unten zirka 15.000 Lichtjahre umfasst. Astronomen vermuten, dass die Spiralstruktur von M51 mit der gravitativen Wechselwirkung mit einer benachbarten kleineren Galaxie zusammenhängt.

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IRAS 05437+2502: Hubble zeigt rätselhafte Sternwolke

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Credit: ESA, Hubble, R. Sahai (JPL), NASA

Beschreibung: Was beleuchtet den Nebel IRAS 05437+2502? Niemand weiß es genau. Besonders rätselhaft ist das helle, auf den Kopf gestellte V, das den oberen Rand des schwebenden Berges dieser interstellaren Wolke bildet und nahe der Bildmitte zu sehen ist. Dieser geisterhafte Nebel enthält eine kleine Sternbildungsregion, die mit dunklem Staub gefüllt ist und erstmals 1983 auf Infrarotbildern des Satelliten IRAS bemerkt wurde. Auch das oben gezeigte Bild des Weltraumteleskops Hubble, das kürzlich veröffentlicht wurde, hat keine klar erkennbare Ursache für den hellen, scharfen Bogen entdeckt, wenngleich es viele neue Details zeigt. Einer Hypothese zufolge entstand der leuchtende Bogen durch einen massereichen Stern, der auf irgendeine Weise eine hohe Geschwindigkeit erreichte und den Nebel inzwischen verlassen hat. Der kleine, blasse IRAS 05437+2502 umfasst nur 1/18tel des Vollmondes im Sternbild Stier (Taurus).

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Das galaktische Zentrum in Infrarot von 2MASS

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Credit: 2MASS Project, U. Mass., IPAC/Caltech, NSF, NASA

Beschreibung: Das Zentrum unserer Galaxis ist ein geschäftiger Ort. Im sichtbaren Licht ist ein Großteil des galaktischen Zentrums von undurchsichtigem Staub verdeckt. Im Infrarotlicht leuchtet Staub stärker und verdeckt weniger, was die Aufnahme fast einer Million Sterne im obigen Bild ermöglicht. Das galaktische Zentrum selbst leuchtet links unten und ist etwa 30.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schütze (Sagittarius). Die galaktische Ebene unserer Milchstraße – jene Ebene, in der die Sonne kreist -, ist anhand der dunklen diagonalen Staubstraße erkennbar. Die undurchsichtigen Staubkörner werden in den Atmosphären kühler roter Riesensterne erzeugt und wachsen zu Molekülwolken. Die Region, die das galaktische Zentrum unmittelbar umgibt, leuchtet hell im Radiobereich und in hochenergetischer Strahlung. Das galaktische Zentrum beherbergt wahrscheinlich ein riesiges Schwarzes Loch.

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Die nahe Milchstraße in kaltem Staub

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Credit: ESA, Planck HFI-Arbeitsgemeinschaft, IRAS

Beschreibung: Was formt die bemerkenswerten Staubteppiche in unserer näheren Umgebung in der Milchstraße? Niemand weiß das genau. Die komplexen Strukturen, die oben zu sehen sind, wurden kürzlich in einer großen Region des Himmels, die vom Satelliten Planck der Europäischen Weltraumagentur ESA im fernen Infrarotlicht abgebildet wurde, mit neuen Details aufgelöst. Dieses Bild ist ist ein Komposit aus drei Infrarotfarben, die digital zusammengefügt wurden: zwei wurden mit hoher Auflösung von Planck aufgenommen, während das dritte ein älteres Bild des Satelliten IRAS ist, der inzwischen außer Betrieb ist. In diesen Farben wird der Himmel vom zarten Leuchten sehr kalten Gases in einem Umkreis von nur 500 Lichtjahren um die Erde dominiert. Im obigen Bild entspricht Rot Temperaturen von nur 10 Kelvin über dem absoluten Nullpunkt, während Weiß wärmerem Gas mit 40 Kelvin entspricht. Das rosarote Band über dem unteren Bildteil ist warmes Gas, das auf die galaktische Ebene begrenzt ist. Die hellen Regionen enthalten typischerweise dichte Molekülwolken, die langsam kollabieren, um Sterne zu bilden, während die dunkleren Regionen meist als Infrarot-Cirrus bezeichnetes diffuses interstellares Gas und Staub sind. Warum diese Regionen sowohl auf großen als auch kleinen Skalen komplexe fasrige Formen aufweisen, wird weiterhin erforscht. Künftige Studien zu Herkunft und Entwicklung des Staubs könnten helfen sowohl der jüngsten Geschichte unserer Galaxis zu verstehen, als auch wie es zur Geburt von Planetensystemen wie unserem Sonnensystem kommt.

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Riesiger Staubring um Saturn entdeckt

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Credit: NASA / JPL-Caltech / Univ. of Virginia

Beschreibung: Wie entstand ein riesiger Staubring um Saturn? Der neu entdeckte Staubring misst mehr als 200 Saturnradien – oder auch mehr als den 50-fachen Radius von Saturns ausgedehntem E-Ring – er ist somit der größte planetare Ring, der je erfasst wurde.

Der Ring wurde vom Weltraumteleskop Spitzer im Erdorbit im Infrarotlicht entdeckt. Die führende Entstehungshypothese besagt, dass er aus Einschlagmaterial besteht, das vom Saturnmond Phoebe – dieser kreist genau in der Mitte des Staubrings – ausgestoßen wird. Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Staubring das geheimnisvolle Material liefert, das einen Teil des Saturnmondes Iapetus bedeckt, der nahe am inneren Rand des Staubrings kreist. Ein Teil des Staubrings ist oben im Kasten in Falschfarben-orange vor zahlreichen Hintergrundsternen zu sehen.

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Säule und Jets in Carina

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Credit: NASA, ESA und das Hubble SM4 ERO Team

Beschreibung: Diese kosmische Säule aus Gas und Staub ist fast 2 Lichtjahre groß. Das Gebilde liegt in einer der größten Sternbildungsregionen unserer Galaxis, dem Carinanebel, der am südlichen Himmel in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren leuchtet.

Die komplexen Umrisse der Säule werden von den Winden und der Strahlung der jungen, heißen, massereichen Sterne Carinas geformt. Doch das Innere der kosmischen Säule selbst beherbergt Sterne im Entstehungsprozess.

Wenn Sie Ihren Mauspfeil über dieses Bild im sichtbaren Licht schieben, kommt eine durchdringende Ansicht der Säule im nahen Infrarot zum Vorschein – die nun von zwei schmalen energiereichen Strahlen dominiert wird, die von einem noch verborgenen jungen Stern ausgehen. Beide Bilder – im sichtbaren und im nahen Infrarot – wurden mit der neu installierten Wide Field Camera 3 des Weltraumteleskops Hubble gemacht.

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Das galaktische Zentrum in Infrarot

In einem Sternenfeld verlaufen links faserartige orangefarbene Nebel, rechts unten ist ein helles Gebilde.

Credit: Hubble: NASA, ESA und D. Q. Wang (U. Mass, Amherst); Spitzer: NASA, JPL und S. Stolovy (SSC/Caltech)

Beschreibung: Was geschieht im Zentrum unserer Milchstraße? Um das herauszufinden, konbinierten die Weltraumteleskope Hubble und Spitzer ihre Kapazizäten, um die Region mit noch nie dagewesenem Detailreichtum im Infrarotlicht zu durchmustern. Infrarotlicht ist besonders nützlich um das Zentrum der Milchstraße zu erforschen, weil sichtbares Licht in höherem Ausmaß von Staub verdunkelt wird. Dieses Bild besteht aus mehr als 2000 Bildern des Instruments NICMOS des Weltraumteleskops Hubble, die im letzten Jahr aufgenommen wurden. Das Bild umfasst 300 mal 115 Lichtjahre mit einer so hohen Auflösung, dass Strukturen mit nur 20mal der Göße unseres Sonnensystems erkennbar sind. Zu sehen sind Wolken leuchtenden Gases und dunklen Staubs sowie drei riesige Sternhaufen. Magnetfelder könnten oben links nahe dem Arches-Haufen Plasma leiten, während energiereiche Sternwinde nahe dem Quintuplet-Haufen links unten Säulen herausschälen. Der massereiche zentrale Sternhaufen, der Sagittarius A* umgibt, ist rechts unten zu sehen. Warum mehrere zentrale, helle, massereiche Sterne offenbar nicht mit diesen Haufen verbunden sind, konnte noch nicht herausgefunden werden.

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W5: Säulen der Sternbildung

Das Bild zeigt eine Nebellandschaft mit grünlichen, dichten teils säulenförmigen Wolken rechts und unten, links leuchtet es rot.

Credit: Lori Allen, Xavier Koenig (Harvard-Smithsonian CfA) et al., JPL-Caltech, NASA

Beschreibung: Wie entstehen Sterne? Ein genauer Blick des Weltraumteleskops Spitzer im Orbit auf die Sternbildungsregion W5 liefert klare Hinweise, dass massereiche Sterne nahe der Höhlenmitte älter sind als Sterne am Rand. Wahrscheinlich lösten die älteren Sterne im Zentrum die Entstehung der jüngeren Sterne am Rand aus. Dies geschieht, wenn heißes, ausströmendes Gas das kühlere Gas zu Knoten komprimiert, die so dicht sind, dass sie durch Gravitation zu Sternen kontrahieren. Zu den sichtbaren Hinweisen zählen spektakuläre Säulen, die sich langsam durch das heiße, ausströmende Gas verdichten.

Dieses Infrarotbild wurde nach wissenschaftlichen Kriterien gefärbt. Rot zeigt aufgeheizten Staub, während Weiß und Grün besonders dichte Gaswolken markieren. W5 ist auch als IC 1848 bekannt und bildet zusammen mit IC 1805 eine komplexe Sternbildungsregion, die als Herz- und Seelenebel bekannt ist. Dieses Bild betont einen 2000 Lichtjahre großen Teil von W5 mit vielen Sternbildungssäulen. W5 ist etwa 6500 Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Kassiopeia.

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Die südlichen Pfeiler formen

Das Weltraumteleskop Spitzer zeigt Details der Region um Eta Carinae in Infrarot, die n sichtbarem Licht verborgen sind.

Bildcredit: Nathan Smith (Univ. of Colorado), et al., SSC, JPL, Caltech, NASA

Beschreibung: Eta Carinae ist einer der massereichsten und instabilsten Sterne in der Galaxis. Er übt einen tiefgreifenden Einfluss auf seine Umgebung aus. Diese fantastischen Säulen aus leuchtendem Staub und Gas in der südlichen Pfeiler-Region des Carinanebels wurden von den heftigen Winden und der Strahlung von Eta Carinae sowie weiteren massereichen Sternen geformt. In den Säulen sind neu geborene Sterne eingebettet.

Der ausgedehnte Eta-Carinae-Nebel leuchtet hell am südlichen Himmel der Erde. Er ist ungefähr 10.000 Lichtjahre von uns entfernt. Diese beeindruckende kosmische Ansicht ist großteils durch Staubnebel verdeckt. Dieses Bild des Weltraumteleskops Spitzer zeigt die Region in durchdringendem Infrarotlicht. Eta Carinae liegt oben rechts außerhalb des Falschfarbenbildes. Die Staubpfeiler mit ihren hellen Spitzen zeigen ungefähr in die Richtung des massereichen Sterns.

Das Spitzer-Bild ist in der Entfernung von Eta Carinae fast 200 Lichtjahre breit.

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Sternbildung im Sternbild Schlange

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Credit und Bildrechte: ESO, Team des Instruments HAWK-1

Beschreibung: Sterne entstehen in einer dichten Molekülwolke im Sternbild Serpens Cauda, das nur 1000 Lichtjahre von uns entfernt ist. Dieses scharfe Infrarotbild der aktiven Sternbildungsregion in Serpens zeigt etwa zwei Bogenminuten, das entspricht in dieser Entfernung einer Breite etwas mehr als einem halben Lichtjahr.

Beobachtungen im nahen Infrarot kann man zwar mit Teleskopen auf Berggipfeln durchführen,  die mit speziellen Detektoren ausgerüstet sind, doch nahes Infrarotlicht hat eine zu lange Wellenlänge für unsere Augen.

Diese Ansicht wurde mit der empfindlichen Kamera HAWK-I (High Acuity, Wide field K-band Imaging) aufgenommen, die kürzlich auf dem Paranal-Observatorium in Chile in Betrieb genommen wurde. Um die eindrucksvolle Leistungsfähigkeit von HAWK-I darzustellen, betont dieses interessante Bild rötliche junge Sterne und Protosterne, die wahrscheinlich wenige Millionen Jahre alt sind und aus dem Gas und Staub des Nebels entstehen.

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