Schlagwort: Neutronenstern

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Der Supernova-Überrest der Meerjungfrau

Unter einem hellen, blau strahlenden Stern windet sich eine zart umrissene Gestalt. Manche erkennen darin eine Meerjungfrau, andere einen Kampffisch. Im Bild sind auch einige kleine Galaxien erkennbar. Der Hintergrund ist von winzigen Sternen übersät, dazwischen leuchten einige hellere Sterne.
Bildcredit und Bildrechte: Datenbeschaffung: Sy Ming Wong; Bearbeitung: Guangyan Gao; Text: Cecilia Chirenti (NASA GSFC, UMCP, CRESST II)

Kann sich diese kleine Meerjungfrau in Sternenstaub statt in Meeresschaum verwandeln? Bei diesem schönen Nebel scheint es so. Das Bild zeigt den Nebel der Meerjungfrau (Mermaid Nebula), der auch Kampffisch-Nebel (Betta Fish Nebula) genannt wird. Er ist Teil des Supernova-Überrests G296.5+10.0. Die blaue Farbe, die man hier sieht, stammt von doppelt ionisiertem Sauerstoff (OIII). Wasserstoff strahlt das tiefe Rot ab.

Der Nebel ist schätzungsweise einige tausend Lichtjahre entfernt und etwa 10.000 Jahre alt. Er entstand, als ein Stern mit großer Masse als Supernova explodierte. Das Ereignis hinterließ einen ungewöhnlichen Pulsar. Es ist ein junger Neutronenstern, der keine Radiowellen aussendet. Der Pulsar dreht sich etwa zweimal pro Sekunde um seine Achse.

Die hellen Sterne im Bild haben nichts mit dem Nebel zu tun. Man kann den Pulsar im Röntgenlicht nachweisen, aber bisher gibt es keinen bestätigten Nachweis im sichtbaren Licht. Deshalb sieht man den Pulsar hier nicht.

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Sharpless 249 und der Quallennebel

Links oben schimmert ein magentafarbener Nebel, der von dunklen Staubwolken unterbrochen wird. Rechts unten ist ein fliederfarbener Nebel, der an eine Qualle erinnert. Die beiden helleren Sterne im Bild sind My und Eta Geminorum.

Bildcredit und Bildrechte: Katelyn Beecroft

Der Quallennebel ist meist blass und nur schwer zu erkennen. Dieses faszinierende Teleskopbild ist eine Langzeitbelichtung. Darauf treibt der Nebel im interstellaren Meer. Rechts und links rahmen ihn zwei helle Sterne, My und Eta Geminorum, die am Fuß der himmlischen Zwillinge leuchten. Der Quallennebel ist der hellere, gebogene Emissionsgrat rechts neben der Bildmitte, an dem Tentakel hängen.

Die kosmische Qualle ist Teil des blasenförmigen Supernova-Überrests IC 443. Er ist die Trümmerwolke eines massereichen Sterns, der bereits explodiert ist. Sie dehnt sich aus. Das Licht der Explosion erreichte die Erde vor über 30.000 Jahren. Sein astrophysikalischer Cousin ist der Krebsnebel. Auch er ist ein Supernova-Überrest. Wie dieser enthält auch der Quallennebel einen Neutronenstern. Das ist der übrig gebliebene ultradichte Überrest des kollabierten Sternkerns.

Ein Emissionsnebel ist als Sharpless 249 katalogisiert. Er füllt das Feld oben links aus. Der Quallennebel ist ca. 5000 Lichtjahre von uns entfernt. Der Bereich im Bild ist etwa 300 Lichtjahre breit.

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Cir X-1: Strahlströme im Afrikanebel

Der Nebel erinnert ein bisschen an Afrika. Das komplizierte Radiobild zeigt Ringe und Strahlströme.

Bildcredit: J. English (U. Manitoba) und K. Gasealahwe (U. Kapstadt), SARAO, MeerKAT, ThunderKAT; Wissenschaft: K. Gasealahwe, K. Savard (U. Oxford) et al.; Text: J. English und K. Savard

Wie lange dauert es, ehe bei einem neu entstandenen Neutronenstern Strahlströme entstehen? Der Afrika-Nebel gibt uns darauf Hinweise: Dieser Supernova-Überrest umgibt Circinus X-1 (auch: Cir X-1). Das ist ein Neutronenstern, der Röntgenstrahlung aussendet. Auch seinen Begleitstern ist im Bild.

Das Bild stammt von der ThunderKAT-Arbeitsgemeinschaft am MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika. Es zeigt die helle Kernregion und eine keulenförmige Struktur der aktiven Strahlen von Cir X-1 im Nebel. Sein junges Alter beträgt gerade einmal 4600 Jahre. Damit könnte Cir X-1 die „kleine Schwester“ des Mikroquasars SS433* sein.

Aktuelle Entdeckungen werfen ein neues Licht auf die Geschichte des Systems: Aus einem ringförmigen Loch im oberen rechten Eck des Nebels steigen blasenartige Strukturen auf. Die Blasen und die Anwesenheit eines Rings links unten deutet darauf hin, dass es schon früher Strahlen gab. Simulationen mit Computern zeigen, dass diese Strahlströme schon 100 Jahre nach der Supernovaexplosion entstanden sind, und dass sie über 1000 Jahre lang aktiv blieben. Überraschend ist, dass diese Jets um vieles stärker sein müssten, um die beobachteten Blasen zu erzeugen, als man bisher bei jungen Neutronensternen vermutete.

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Der Supernovaüberrest CTA 1

Im Bild sind rote und blaue Nebelfetzen verteilt, gemischt mit kleinen, rot leuchtenden Sternen.

Bildcredit und Bildrechte: Thomas Lelu

Im Zentrum von CTA 1 befindet sich ein „stiller Pulsar„. 1960 entdeckten Astronomen*, dass der Supernova-Überrest im Radiowellenbereich aktiv ist. Sie erkannten ihn als Überrest der Explosion eines massereichen Sterns. Doch bei dem Pulsar entdeckte man keine Radiopulse. Man erwartete, dass vom kollabierten Kern des Sterns ein rotierender Neutronenstern übrig bleibt.

Bei der ursprünglichen Supernova-Explosion vor 10.000 Jahren blieb eine interstellare Trümmerwolke zurück. Sie ist in optischen Wellenlängen kaum zu erkennen. Noch immer dehnen sich die Stoßfronten aus. Das ist auf diesem lange belichteten Bild zu sehen, das mit einem Teleskop erstellt wurde. Der Sternenrest ist etwa 2 Grad groß. Er reicht über ein Sternfeld im nördlichen Sternbild Kepheus.

Zwar wurde seither in Radiowellenlängen kein Pulsar entdeckt. Doch das Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi entdeckte im Jahr 2008 die gepulste Emission von CTA 1. Man erkannte ihn als der rotierende Neutronenstern des Supernova-Überrests. Die Quelle ist die erste einer neuen Klasse von Pulsaren. Diese Art Pulsare sendet keine Impulse im Radiowellenbereich, pulsiert aber in energiereicher Gammastrahlung.

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Vertont: Der Supernovaüberrest des Quallennebels

Bildcredit: Röntgen (blau): Chandra (NASA) und ROSAT (ESA); Sichtbares Licht (rot): DSS (NSF); Radio (grün): VLA (NRAO, NSF); Vertonung: NASA, CXC, SAO, K. Arcand; SYSTEM Vertonung: M. Russo, A. Santaguida)

Wie hört sich eigentlich ein Supernovaüberrest an? Schall kann als Dichtewelle eines Mediums verstanden werden. Er kann sich daher nicht im leeren Raum ausbreiten. Mithilfe einer Klanginterpretation können Zuhörer nun auf ganz neue Art und Weise den visuellen Eindruck eines Supernovaüberrests erfahren und verstehen.

Kürzlich wurde der Quallennebel (IC 443) auf recht kreative Weise vertont, wie im obigen Video zu sehen und zu hören ist. Wenn die nach unten laufende Linie im Video einen Stern passiert, hört man das Geräusch eines ins Wasser fallenden Tropfens – passend zum aquatischen Namensgeber des Nebels. Trifft die Linie auf Gas, ertönt ein tiefer Ton für rotes, ein mittlerer Ton für grünes und ein hoher Ton für blaues Gas.

Das Licht der Supernova, aus der der Quallennebel hervorging, ist bereits vor etwa 35 000 Jahren verblasst – als die Menschheit noch in der Steinzeit lebte. Im Laufe der nächsten Millionen Jahre wird sich der Nebel langsam auflösen. Der bei der Supernova entstandene extrem dichte Neutronenstern wird jedoch auf unbestimmt lange Zeit bestehen bleiben.

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Simeis 147, Überrest einer Supernova

Der rot leuchtende Nebel im Bild erinnert an ein wirres Knäul aus hellen Fäden.

Bildcredit und Bildrechte: Stéphane Vetter (Nuits sacrées)

Man verliert leicht den Faden, wenn man diesen komplex verschlungenen Fasern des Supernovaüberrestes Simeis 147 folgt. Er ist auch als Sharpless 2-240 katalogisiert. Der faserartige Nebel hat den landläufigen Namen Spaghettinebel. Er liegt an der Grenze der Sternbilder Stier (Taurus) und Fuhrmann (Auriga).

Die eindrucksvolle Gasstruktur bedeckt am Himmel fast 3 Grad, das entspricht 6 Vollmondbreiten. Die Entfernung der Trümmerwolke wird auf 3000 Lichtjahre geschätzt. In dieser Entfernung wäre der Nebel etwa 150 Lichtjahre breit.

Das Kompositbild enthält Daten, die mit Schmalbandfiltern aufgenommen wurden, um die Emissionen von leuchtendem Wasserstoff (rot) und Sauerstoff (blau) zu isolieren. Der Supernovaüberrest hat ein Alter von ungefähr 40.000 Jahren. Das bedeutet, dass das Licht der massereichen Sternexplosion erstmals die Erde erreichte, als Wollhaarmammuts frei herumliefen.

Außer dem weitläufigen Überrest hinterließ die kosmische Katastrophe auch einen Pulsar. Das ist der Überrest des ursprünglichen Sternkerns, nämlich ein rotierender Neutronenstern.

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IC 443: Der Quallennebel

In der Mitte leuchtet ein stark gefaserter, detailreicher quallenförmiger Nebel abgebildet, im Hintergrund sind Sterne und einige weitere Nebel verteilt.
Bildcredit und Bildrechte: David Payne

Warum schwimmt diese Qualle in einem Meer aus Sternen? Der Quallennebel schwebt nahe beim hellen Stern Eta Geminorum (im Bild rechts) durch das All und streckt dabei seine Tentakel von der hellen, gebogenen Emissionszone vom Zentrum aus nach links.

Die kosmische Qualle ist eigentlich Teil des blasenförmigen Supernova-Überrests IC 443. Er ist Staub- und Gaswolke von der Explosion eines massereichen Sterns, die expandiert. Das erste Licht dieser Explosion erreichte die Erde vor mehr als 30.000 Jahren. So wie der Krabbennebel, sein Cousin in astronomischen Gewässern, enthält auch IC 443 einen Neutronenstern. Das ist der Rest eines kollabierten stellaren Kerns.

Der Quallennebel ist etwa 5000 Lichtjahre von uns entfernt. In dieser Distanz wäre dieses Bild etwa 140 Lichtjahren breit.

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Supernovaüberrest Cassiopeia A

Mitten im Bild prangt eine runde Struktur aus vielen rosa-lila Fasern, die bei einer gewaltigen Sternexplosion entstanden sind. Die Struktur dehnt sich aus. Über allem liegen nebelartige weiße Dunstwolken.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI; D. Milisavljevic (Purdue-Universität), T. Temim (Princeton-Universität), I. De Looze (Universität Gent)

Massereiche Sterne in der Milchstraße haben eine spektakuläre Existenz. Sie kollabieren aus riesigen kosmischen Wolken. Ihre Kernbrennöfen zünden und erzeugen in ihrem Inneren schwere Elemente. Die angereicherte Materie der massereichsten Sterne wird nach ein paar Millionen Jahren in den interstellaren Raum geschleudert. Dann beginnt die Sternbildung von Neuem.

Diese Trümmerwolke mit der Bezeichnung Cassiopeia A dehnt sich aus. Sie ist ein Beispiel für die Schlussphase der Sternentwicklung. Das Licht der Supernovaexplosion, bei der dieser Überrest entstand, war vor etwa 350 Jahren erstmals am Himmel des Planeten Erde zu sehen. Doch das Licht brauchte 11.000 Jahre, um uns zu erreichen.

Dieses scharfe Bild des Weltraumteleskops Webb entstand mit der NIRCam. Es zeigt die Fasern und Knoten im Supernovaüberrest, die immer noch heiß sind. Die weißliche, rauchige äußere Hülle der expandierenden Explosionswelle ist etwa 20 Lichtjahre groß. Der helle Fleck in der Mitte ist ein Neutronenstern. Das ist der unglaublich dichte, kollabierte Überrest eines massereichen Sternkerns.

Webbs detailreiches Bild vom Überrest der Supernova Cassiopeia A zeigt auch Lichtechos von der zerstörerischen Explosion des massereichen Sterns.

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