Eine Hitzepunktkarte der Oberfläche des Neutronensterns J0030

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Bildcredit: NASA, NICER, CI Lab des GSFC

Beschreibung: Wie sehen Neutronensterne aus? Diese Sterne, die etwa so groß sind wie eine Stadt, waren früher zu klein und zu weit entfernt, um sie aufzulösen.

Kürzlich wurden jedoch erste Karten der Orte und Größen von Hitzepunkten auf der Oberfläche eines Neutronensterns erstellt, indem sorgfältig modelliert wurde, wie die Röntgenhelligkeit des Sterns durch seine schnelle Rotation steigt und fällt. Diese anschauliche Karte basiert auf einem der führenden Modelle. Sie zeigt die Hitzepunkte des Pulsars J0030+0451, der Rest der Sternoberfläche ist mit einem fleckigen Falschfarbenblau aufgefüllt.

J0030 rotiert alle 0,0049 Sekunden um seine Achse und ist etwa 1000 Lichtjahre entfernt. Die Karte wurde aus Daten errechnet, die mit dem Röntgenteleskop Neutron star Interior Composition ExploreR (NICER) der NASA aufgenommen wurden. Dieses Teleskop ist an der Internationalen Raumstation befestigt. Die errechneten Orte der Hitzepunkte überraschen und sind nicht gut erklärbar.

Weil der Gravitationslinseneffekt von Neutronensternen so stark ist, sieht man von der Erde aus mehr als die Hälfte der Oberfläche von J0030. Untersuchungen des Erscheinungsbildes von Pulsaren wie J0030 erlaubt eine genaue Abschätzung von Masse und Radius sowie der internen Physik des Neutronensterns, die verhindert, dass der Stern zu einem Schwarzen Loch implodiert.

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Seltsames Signal zeigt Zerstörung eines Neutronensterns durch Schwarzes Loch


Illustrations-Videocredit: NASA, Dana Berry (Skyworks Digital)

Beschreibung: Was löste diese ungewöhnliche Explosion aus? Vor drei Wochen erfassten Gravitationswellendetektoren in den USA und Europa – die LIGO– und Virgo-Detektoren – einen Ausbruch an Gravitationswellen. Die Wellenform entsprach dem, was man erwarten würde, wenn ein Schwarzes Loch einen Neutronenstern zerstört. Ein Objekt des Ereignisses S190814sv passte am besten zu einer mehr als fünffachen Masse der Sonne – das machte es zu einem guten Kandidaten für ein Schwarzes Loch. Das andere Objekt hat anscheinend weniger als drei Sonnenmassen, weshalb es ein guter Kandidat für einen Neutronenstern ist.

Noch nie zuvor wurden bei einem ähnlichen Ereignis Gravitationswellen entdeckt. Leider war bei dieser Explosion kein Licht zu sehen, das von dem zerreißenden Neutronenstern stammen hätte können. Es ist theoretisch möglich, dass auch das Objekt mit geringerer Masse ein Schwarzes Loch war, doch es ist kein eindeutiges Beispiel eines Schwarzen Lochs mit einer so geringen Masse bekannt.

Dieses Video wurde erstellt, um eine zuvor vermutete Kollision zwischen einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern zu veranschaulichen, die 2005 durch Strahlung entdeckt wurde, insbesondere Gammastrahlen vom Ausbruch GRB 050724. Das animierte Video beginnt mit einem Neutronenstern im Vordergrund, der ein Schwarzes Loch umrundet, das von einer Akkretionsscheibe umgeben ist. Die Gravitation des Schwarzen Lochs zerreißt dann den Neutronenstern. Sobald Teile in das Schwarze Loch fallen, entsteht ein Strahl.

S190814sv wird weiterhin untersucht, wobei Hinweise auf die Natur der beteiligten Objekte vielleicht von künftigen Entdeckungen ähnlicher Systeme stammen werden.

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NICER bei Nacht

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Bildcredit: NASA, NICER

Beschreibung: Der Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), eine Nutzlast an Bord der Internationalen Raumstation, dreht und wendet sich, um kosmische Röntgenquellen zu verfolgen, während die Station alle 93 Minuten den Planeten Erde umkreist. Auf der Nachtseite der Bahn bleiben die Röntgendetektoren eingeschaltet. Während NICER also von Ziel zu Ziel schwenkt, werden die hellen Bögen und Schleifen dieser Ganzhimmelskarte gezogen, die aus NICER-Daten von 22 Monaten erstellt wurde.

Die Bögen laufen tendenziell an markanten hellen Stellen zusammen – es sind Pulsare am Röntgenhimmel, die NICER regelmäßig erfasst und überwacht. Pulsare sind rotierende Neutronensterne, die getaktete Röntgenpulse abgeben. Ihr Takt ist so präzise, dass sie zur Navigation verwendet werden – zur Bestimmung von Geschwindigkeit und Position von Raumfahrzeugen. Die Koordinaten dieser NICER-Röntgenkarte des ganzen Himmels sind so gewählt, dass der Himmelsäquator waagrecht in der Mitte verläuft.

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Sharpless 249 und der Quallennebel

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Bildcredit und Bildrechte: Daten: Steve Milne und Barry Wilson, Bearbeitung: Steve Milne

Beschreibung: Dieses faszinierende Teleskopsichtfeld zeigt den blassen, schwer fassbaren Quallennebel. Die Szenerie ist ein Mosaik aus zwei Bildfeldern, sie wurde aus Schmalband-Bilddaten konstruiert, bei denen die Emissionen von Schwefel-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen in roten, grünen und blauen Farbtönen abgebildet sind.

Links und rechts ist das Bild an den hellen Sternen Mu und Eta Geminorum am Fuß der himmlischen Zwillinge verankert. Der Quallennebel selbst liegt rechts neben der Mitte, er ist der etwas hellere gewölbte Emissionsgrat mit baumelnden Tentakeln. Eigentlich ist die kosmische Qualle Teil des blasenförmigen Supernovaüberrestes IC 443, dieser ist die expandierende Trümmerwolke eines massereichen Sterns, der explodierte. Das Licht der Explosion erreichte den Planeten Erde erstmals vor mehr als 30.000 Jahren.

Wie sein Cousin in astrophysikalischen Gewässern, der Krebsnebel-Supernovaüberrest, enthält auch der Quallennebel einen Neutronenstern, das ist der Überrest des kollabierten Sternkerns. Ein Emissionsnebel, der als Sharpless 249 katalogisiert ist, füllt das linke obere Feld. Der Quallennebel ist ungefähr 5000 Lichtjahre entfernt. In dieser Entfernung umfasst das Bild etwa 300 Lichtjahre.

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Der einsame Neutronenstern im Supernovaüberrest E0102-72.3

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Bildcredit: Röntgen: (NASA/CXC/ESO/F. Vogt et al.); Optisch: (ESO/VLT/MUSE und NASA/STScI)

Beschreibung: Warum sitzt dieser Neutronenstern nicht in der Mitte? Vor einiger Zeit wurde ein einsamer Neutronenstern in den Trümmern einer alten Supernovaexplosion entdeckt. Der „einsame Neutronenstern“, um den es geht, ist der blaue Punkt in der Mitte des roten Nebels links unten in E0102-72.3.

Auf diesem Bildkomposit ist Röntgenlicht, das vom Chandra-Observatorium der NASA fotografiert wurde, blau abgebildet, während optisches Licht, das mit dem Very Large Telescope der ESO in Chile und dem Weltraumteleskop Hubble der NASA im Orbit fotografiert wurde, rot und grün dargestellt wird.

Die versetzte Position dieses Neutronensterns ist unerwartet, da der dichte Stern vermutlich der Kern jenes Sterns ist, der als Supernova explodierte und den äußeren Nebel bildete. Es wäre möglich, dass der Neutronenstern in E0102 durch die Supernova selbst aus der Mitte des Nebels gestoßen wurde, doch dann wäre es seltsam, dass der kleinere rote Ring auf den Neutronenstern zentriert bleibt. Alternativ könnte der äußere Nebel durch ein anderes Szenario entstanden sein – vielleicht sogar unter Einfluss eins anderen Sterns. Künftige Beobachtungen der Nebel und des Neutronensterns werden das Rätsel wahrscheinlich lösen.

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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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Sharpless 249 und der Quallennebel

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Bildcredit und Bildrechte: Albert Barr

Beschreibung: Dieses hübsche Teleskopbild zeigt den Quallennebel, der normalerweise blass und schwer fassbar ist. Die zentrierte Szene ist rechts und links an den beiden hellen Sternen Mu und Eta Geminorum am Fuß der himmlischen Zwillinge verankert.

Der Quallennebel ist der hellere gewölbte Emissionsbogen mit baumelnden Tentakeln. Die kosmische Qualle ist Teil des blasenförmigen Supernovaüberrestes IC 443 – der expandierenden Trümmerwolke eines explodierten massereichen Sterns. Das Licht der Explosion erreichte erstmals vor mehr als 30.000 Jahren den Planeten Erde. Wie sein Cousin in astrophysikalischen Gewässern, der Krebsnebel-Supernovaüberrest, enthält der Quallennebel einen Neutronenstern – den Rest eines kollabierten Sternkerns. Ein Emissionsnebel, der als Sharpless 249 katalogisiert ist, füllt links oben das Feld. Der Quallennebel ist ungefähr 5000 Lichtjahre entfernt. In dieser Entfernung wäre das Bild etwa 300 Lichtjahre groß.

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Die Krabbe aus dem All

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Bildcredit: NASA – Röntgen: CXC, Optisch: STSCI, Infrarot: JPL-Caltech

Beschreibung: Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert, er ist das erste Objekt auf Charles Messiers berühmter Liste von Dingen, die keine Kometen sind. Die Krabbe nun als Supernovaüberrest bekannt, wobei die Trümmer der Todesexplosion eines massereichen Sterns auseinanderfliegen. Dieses faszinierende Falschfarbenbild kombiniert Daten der Weltraumobservatorien Chandra, Hubble und Spitzer, um die Trümmerwolke in Röntgen (blau-weiß), sichtbarem Licht (violett) und Infrarot (rosarot) zu erforschen.

Der Krebsnebel ist eines der exotischsten Objekte, das zeitgenössische Astronomen kennen – ein Neutronenstern, der 30-mal pro Sekunde rotiert. Es ist der helle Punkt nahe der Bildmitte. Dieser kollabierte Überrest des Sternkerns liefert wie ein kosmischer Dynamo die Energie für die Strahlung der Krabbe, die im gesamten elektromagnetischen Spektrum leuchtet. Der Krebsnebel ist ungefähr 12 Lichtjahre groß und steht 6500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Stier.

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Sharpless 249 und der Quallennebel

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Bildcredit und Bildrechte: Eric Coles

Beschreibung: Der normalerweise blasse, schwer fassbare Quallennebel wurde auf diesem faszinierenden Teleskopmosaik festgehalten. Die Szene wird unten vom Stern Eta Geminorum am Fuß der himmlischen Zwillinge verankert, der Quallennebel ist der hellere gewölbte Emissionsnebel mit Tentakeln, die unter der Mitte nach links baumeln.

Die kosmische Qualle ist Teil des blasenförmigen Supernovaüberrestes IC 443, die expandierende Trümmerwolke eines explodierten massereichen Sterns. Das Licht der Explosion erreichte den Planeten Erde erstmals vor 30.000 Jahren. Wie sein Cousin in astrophysikalischen Gewässern – der Krebsnebelsupernovaüberrest – enthält auch der Quallennebel bekanntlich einen Neutronenstern, das ist der Überrest eines kollabierten Sternkerns. Ein Emissionsnebel, der als Sharpless 249 katalogisiert ist, füllt das Feld rechts oben.

Der Quallennebel ist ungefähr 5000 Lichtjahre entfernt. In dieser Distanz wäre dieses Schmalband-Kompositbild, das in Farben der Hubblepalette präsentiert wird, etwa 300 Lichtjahre breit.

Ö1-Nachtquartier:Das Jahr in den Sternen“ mit Maria Pflug-Hofmayr
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Schnelle Gasgeschoße der kosmischen Explosion N49

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Credit: Röntgenstrahlen: NASA/CXC/Penn State/S. Park et al.;Sichtbares Licht: NASA/STScI/UIUC/Y. H. Chu und R. Williams et al.

Beschreibung: Was ist der seltsame blaue Klecks rechts? Das weiß niemand genau, aber es könnte der rasende Überrest einer mächtigen Supernova sein, die unerwarteterweise einseitig ist. Verstreute Teile der Supernovaexplosion N49 erhellen den Himmel auf diesem herrlichen Kompositbild, das aus Daten des Chandra– und Hubble-Weltraumteleskops erstellt wurde.

Leuchtende Fasern im sichtbaren Licht sind hier gelb dargestellt, röntgenheißes Gas ist blau gefärbt. Das Gebilde ist etwa 30 Lichtjahre groß und befindet sich in unserer Nachbargalaxie, der Großen Magellanschen Wolke. Licht des Sterns, der ursprünglich explodierte, erreichte die Erde vor Tausenden Jahren, doch N49 markiert auch den Ort einer weiteren energiereichen Explosion – eines extrem intensiven Ausbruchs an Gammastrahlen, der vor etwa 30 Jahren am 5. März 1979 von Satelliten erfasst wurde.

Die Quelle des Ereignisses vom 5. März wird nunmehr als Magnetar bezeichnet – ein stark magnetisierter, rotierender Neutronenstern, der ebenfalls bei der Sternexplosion in ferner Vergangenheit entstand, welche den Supernovaüberrest N49 erzeugte. Der Magnetar nahe dem oberen Bildrand rast mit mehr als 70.000 Kilometern pro Stunde durch die Supernova-Trümmerwolke. Die blaue Blase rechts könnte asymmetrisch ausgestoßen worden sein, als zur gleichen Zeit ein massereicher Stern explodierte. Wenn das der Fall war, bewegt sie sich jetzt mit mehr als 7 Millionen Kilometern pro Stunde.

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