Der verlorene Stern Eta Carinae

Der Homunkulusnebel besteht aus zwei Keulen, die in der Bildmitte hell leuchten. Rechts sind die Keulen von einem roten Nebel umgeben.

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

Der Stern Eta Carinae explodiert vielleicht bald. Aber niemand weiß, wann – vielleicht nächstes Jahr, vielleicht aber auch in einer Million Jahren. Eta Carinae besitzt etwa 100 Sonnenmassen. Das macht ihn zu einem erstklassigen Kandidaten für eine gewaltige Supernova. Historische Aufzeichnungen berichten, dass Eta Carinae vor etwa 170 Jahren einen ungewöhnlichen Ausbruch erlebte, der ihn zu einem der hellsten Sterne am Südhimmel machte. Eta Carinae im Schlüssellochnebel ist der einzige Stern, bei dem derzeit vermutet wird, dass er natürliches LASER-Licht abstrahlt.

Dieses Bild zeigt Details in dem ungewöhnlichen Nebel, der diesen wilden Stern umgibt. Die hellen, vielfarbigen Streifen, die von Eta Carinaes Zentrum ausgehen, sind vom Teleskop verursachte Beugungsspitzen. Die beiden getrennten Keulen des Homunkulusnebels umschließen die heiße Zentralregion. Rechts im Bild befinden sich einige seltsame radiale rote Streifen. Die Keulen sind von Schlieren aus Gas und Staub durchzogen, die das blaue und ultraviolette Licht absorbieren, das nahe dem Zentrum abgestrahlt wird. Die Streifen sind jedoch nicht erklärbar.

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Ma’az, das SuperCam-Ziel

Die 6 Zentimeter große Zielregion Ma'az des SuperCam-Lasers des Rovers Perseverance.

Bildcredit: NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/CNRS

Beschreibung: Wie klingt das Klatschen eines Lasers? Ihr braucht dazu keinen Zen-Meister befragen. Lauscht einfach den ersten akustischen Aufnahmen von Laser-Impulsen auf dem Mars.

An Sol 12 (2. März) der Mission Perseverance beschoss das Instrument SuperCam auf dem Mast des Rovers einen Felsen mit der Bezeichnung Ma’az, und zwar 30-mal aus einer Entfernung von ungefähr 3,1 Metern. Das Mikrofon erfasste die leisen Stakkato-Knallgeräusche der schnellen Serie an Laserimpulsen der SuperCam.

Die Stoßwellen, die in der dünnen Marsatmosphäre entstehen, wenn Gesteinsteilchen durch die Laserimpulse verdampfen, verursachen die Knallgeräusche. Diese wiederum liefern Hinweise auf die physikalische Struktur des Zielobjekts.

Diese Nahaufnahme der SuperCam der Zielregion Ma’az ist 6 Zentimeter groß. Ma’az bedeutet in der Sprache der Navajo Mars.


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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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Blick auf M106

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Bildcredit: Phil Keyser

Beschreibung: Die große, schöne und helle Spirale Messier 106 dominiert diese kosmische Aussicht. Das fast zwei Grad breite Teleskopsichtfeld blickt zum gut abgerichteten Sternbild Jagdhunde (Canes Venatici) nahe der Deichsel des Großen Wagens. M106 ist auch als NGC 4258 bekannt. Sie ist etwa 80.000 Lichtjahre groß und somit das größte Mitglied der Galaxiengruppe Canes II.

Ihre Entfernung beträgt 23,5 Millionen Lichtjahre. Für eine weit entfernte Galaxie ist die Entfernung zu M106 sehr gut bekannt, da sie direkt gemessen werden kann, indem man den außergewöhnlichen Maser – eine Mikrowellen-Laser-Strahlung – beobachtet. Die Maser-Emission ist sehr selten, aber natürlichen Ursprungs. Sie entsteht durch Wassermoleküle in Molekülwolken, die um ihren aktiven galaktischen Kern kreisen.

Eine andere markante Spiralgalaxie in der Szene ist fast von der Seite sichtbar, nämlich NGC 4217 rechts unter M106. Die Entfernung zu NGC 4217 ist viel weniger bekannt, sie wird auf etwa 60 Millionen Lichtjahre geschätzt.

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Laserangriff auf das galaktische Zentrum

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Bildcredit: Yuri Beletsky (Carnegie Las Campanas Observatory, TWAN), ESO

Beschreibung: Warum schießen diese Leute mit einem mächtigen Laser ins Zentrum unserer Galaxis? Zum Glück ist das kein Erstschlag in einem galaktischen Krieg. Vielmehr versuchen Astronomen am Very Large Telescope (VLT) in Chile, die Verzerrung der veränderlichen Erdatmosphäre zu messen.

Regelmäßige Aufnahmen von Atomen in großer Höhe, die mit einem Laser angeregt werden – und daher wie ein künstlicher Stern erscheinen – helfen Astronomen, die Unruhe der Atmosphäre sofort zu messen. Diese Information wird in einen VLT-Teleskopspiegel eingespeist, der dann leicht deformiert wird, um die Unschärfe zu minimieren. Hier beobachtete ein VLT das Zentrum unserer Galaxis, daher wurde die Luftunruhe der Erdatmosphäre in diese Richtung gemessen.

Was einen intergalaktischen Krieg betrifft, sind im Zentrum unserer Galaxis keine Verluste zu erwarten. Das Licht dieses mächtigen Lasers wäre in Kombination mit dem Licht unserer Sonne nämlich höchstens so hell wie ein blasser, weit entfernter Stern.

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Angriff der Laserleitsterne

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Bildcredit und Lizenz: Europäische Südsternwarte / Gerhard Hudepohl (atacamaphoto.com)

Beschreibung: Als sie diese atemberaubende Luftaufnahme fotografierte, musste eine Drohne mächtigen Laserstrahlen ausweichen. Die Begegnung fand über den je 8,2 Meter großen Very Large Telescopes des Paranal-Observatoriums auf dem Planeten Erde statt.

Die Laser feuerten bei einem Test der Leitsterneinrichtung des Observatoriums mit 4 Lasern. Schlussendlich kämpfen sie gegen Unschärfe der Turbulenzen in der Atmosphäre, indem sie künstliche Leitsterne erzeugen. Diese Leitsterne entstehen im Teleskopsichtfeld in großer Höhe durch die Emissionen von Natriumatomen, die von den Laserstrahlen angeregt werden.

Anhand der Leitstern-Bildschwankungen werden Atmosphärenunschärfen in Echtzeit durch die Steuerung eines verformbaren Spiegels im Strahlengang des Teleskops korrigiert. Mit dieser Technik, die als adaptive Optik bezeichnet wird, entstehen Bilder an der Beugungsgrenze des Teleskops. Das entspricht der Schärfe, die man erreichen würde, wenn das Teleskop im Weltraum wäre.

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Nebel mit Laserstrahlen

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Bildcredit und Bildrechte: Stéphane Guisard (Los Cielos de America, TWAN)

Beschreibung: Vier Laserstrahlen schneiden durch dieses tolle Bild des Orionnebels, zu sehen war das am Paranal-Observatorium der ESO in der Atacamawüste auf dem Planeten Erde.

Die Laser sind kein Zeichen eines interstellaren Konflikts, sondern dienen einer Orion-Beobachtung mit UT4, einem der großen Teleskope des Observatoriums, bei einem technischen Test des bildschärfenden adaptiven Optiksystems. Diese Ansicht des Nebels mit Laserstrahlen wurde mit einem kleinen Teleskop außerhalb der UT4-Kuppel fotografiert. Die Strahlen sind aus diesem Blickwinkel sichtbar, weil die dichte niedrige Erdatmosphäre wenige Kilometer über dem Observatorium das Laserlicht streut. Die vier kleinen Segmente hinter den Strahlen sind die Emissionen einer Atmosphärenschicht mit Natriumatomen in einer Höhe von 80-90 Kilometern, die vom Laserlicht angeregt werden. Aus Sicht der UT4 bilden diese Segmente helle Flecken oder künstliche Leitsterne. Ihre Schwankungen werden in Echtzeit genützt, um Unschärfe durch die Atmosphäre in der Sichtlinie zu korrigieren, indem man einen verformbaren Spiegel im Strahlengang des Teleskops steuert.

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Vier Laser über Mauna Kea

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Bildcredit und Bildrechte: Jason Chu (IfA Manoa)

Beschreibung: Wird das Zentrum der Galaxis mit den Lasern gigantischer Teleskope angegriffen? Nein. Laserschüsse von Teleskopen werden häufig verwendet, um die Genauigkeit astronomischer Beobachtungen zu verbessern. In manchen Himmelsregionen können Schwankungen des Sternenlichts, die durch die Erdatmosphäre verursacht werden, Informationen über die Veränderung der Luftmasse über einem Teleskop liefern, aber oft gibt es keinen hellen Stern in der Richtung, wo die Information über die Atmosphäre benötigt wird. In diesen Fällen erzeugen Astronomen dort, wo sie ihn brauchen, einen künstlichen Stern – mit einem Laser. Anschließende Beobachtungen des künstlichen Laser-Leitsterns liefern detaillierte Informationen über die durch die Erdatmosphäre verursachte Unschärfe, und ein Großteil davon kann durch rasche Verkrümmung des Spiegels korrigiert werden. Solche adaptive optische Techniken erlauben hoch aufgelöste Beobachtungen echter Sterne, Planeten und Nebel von der Erde aus. Oben sind vier Teleskope auf dem Mauna Kea (Hawaii, USA) abgebildet, die gleichzeitig das Zentrum unserer Galaxis untersuchten, daher nützen alle einen Laser, um einen künstlichen Stern in dessen Nähe zu erzeugen.

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Roter Mond, grüner Strahl

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Bildcredit und Bildrechte: Dan Long (Apache Point Observatory) – Dank an: Tom Murphy (UC San Diego)

Beschreibung: Das ist keine Szene aus einem Sciencefiction-Film mit Spezialeffekten. Der grüne Lichtstrahl und die rote Mondscheibe sind real und wurden in den frühen Morgenstunden des 15. April fotografiert. Natürlich ist die rote Mondscheibe leicht erklärbar, da das Bild diese Woche während der totalen Mondfinsternis fotografiert wurde. Der in den Schatten getauchte verfinsterte Mond reflektiert das gedämpfte rötliche Licht aller Sonnenunter- und -aufgänge, das am Rand des Planeten Erde gefiltert wird, und das aus der Mondperspektive als Silhouette zu sehen wäre. Der grüne Lichtstrahl jedoch ist ein Laser. Der Pfad des Strahls, der vom 3,5-Meter-Teleskop am Apache-Point-Observatorium im Süden von New Mexico abgestrahlt wurde, ist zu sehen, weil die Erdatmosphäre einen Teil des intensiven Laserlichts streut. Das Ziel des Lasers ist der Apollo-15-Retroreflektor, der 1971 von den Astronauten auf dem Mond zurückgelassen wurde. Durch die Messung der Zeit, die das Licht des zurückgeworfenen Laserpulses braucht, kann das Experimentalteam der University of California, San Diego die Erde-Mond-Entfernung millimetergenau messen und liefert so einen Nachweis der Allgemeinen Relativitätstheorie – Einsteins Gravitationstheorie. Die Durchführung des Lunar-Laser-Ranging-Experiments während einer totalen Mondfinsternis nützt die Erde wie einen kosmischen Lichtschalter. Durch die Abdeckung des direkten Sonnenlichtes ist die Leistung des Reflektors besser, als wenn es bei voller Sonnenbeleuchtung während eines normalen Vollmondes durchgeführt wird – ein Effekt, der liebevoll als „Fluch des Vollmondes“ bekannt ist.

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Laserangriff auf das galaktische Zentrum

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Bildcredit: Yuri Beletsky (ESO)

Beschreibung: Warum schießen diese Leute einen mächtigen Laserstrahl ins Zentrum unserer Galaxis? Zum Glück ist das nicht der erste Schritt zu einem galaktischen Krieg. Vielmehr versuchen die Astronomen am Very Large Telescope (VLT) in Chile, die Unruhe der sich ständig verändernden Erdatmosphäre zu messen. Die ständige Beobachtung von Atomen in großer Höhe, die vom Laser angeregt werden und wie ein künstlicher Stern erscheinen, erlaubt den Astronomen, die Luftunruhe der Atmosphäre sofort zu messen. Diese Information wird in einen VLT-Teleskopspiegel eingespeist, der dann leicht deformiert wird, um die Unschärfe zu minimieren. In diesem Fall beobachtete ein VLT das Zentrum unserer Galaxis, daher wurde die Luftunruhe der Erdatmosphäre in diese Richtung gemessen. Was einen intergalaktischen Kampf betrifft: Im Zentrum unserer Galaxis sind keine Opfer zu erwarten. Tatsächlich wäre das Licht dieses mächtigen Lasers in Kombination mit dem Licht unserer Sonne nur so hell wie ein blasser, ferner Stern.

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Die Erde rotiert unter den Very Large Telescopes


Credit: S. Guisard und J. F. Salgado, ESO, Bulletpeople.com; Musik: Arcadia (Licence: Kevin Macleod)

Beschreibung: Warum bewegt sich die Erde im obigen Video? Die meisten Zeitraffervideos des Nachthimmels zeigen, wie sich die Sterne und der Himmel über einer fest stehenden Erde bewegen. Hier jedoch wurden die Bildfelder digital gedreht, sodass die Sterne (annähernd) ruhig bleiben und die Erde sich unter ihnen bewegt. Das Video zeigt auf eindrucksvolle Weise die Rotation der Erde, die als tägliche Bewegung bezeichnet wird, als ob die Kamera frei im Raum schweben würde. Die im Video gezeigten Teleskope sind die Very Large Telescopes (VLT) in Chile, eine Gruppe von vier der größten optischen Teleskope, die weltweit zum Einsatz kommen. Ein aufmerksamer Beobachter des oben gezeigten Zeitraffervideos könnte auch die Verwendung von Laser-Leitsternen, das Zodiakallicht, die Große und die Kleine Magellansche Wolke und schnell wandernde, Sonnenlicht reflektierende Erdbeobachtungssatelliten erkennen. Das Originalvideo, aus dem die oben gezeigten Sequenzen stammen, ist hier zu sehen.

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