Schlagwort: Neutronenstern

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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

Rechts unten ist eine orange-braune Wolke, die an eine Qualle mit baumelnden Tentakeln erinnert. Links oben schimmert der zarte Nebel Sharpless 249. Die beiden hellen Sterne sind My und Eta Geminorum.

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

Der blasse, schwer fassbare Quallennebel schimmert im Sichtfeld eines Teleskops. Die Szenerie ist ein Mosaik aus zwei Bildfeldern. Es entstand aus Schmalband-Bilddaten, die das Leuchten der Atome von Schwefel, Wasserstoff und Sauerstoff in roten, grünen und blauen Farbtönen zeigt.

Links und rechts ist das Bild an den hellen Sternen My und Eta Geminorum verankert. Sie leuchten am Fuß der himmlischen Zwillinge. Der Quallennebel liegt rechts neben der Mitte. Er ist der helle, gewölbte Emissionsgrat, an dem Tentakel baumeln. Die kosmische Qualle ist Teil des blasenförmigen Supernova-Überrestes IC 443. Sie ist die expandierende Trümmerwolke eines massereichen Sterns, der explodierte. Das Licht der Explosion erreichte den Planeten Erde erstmals vor mehr als 30.000 Jahren.

Der Cousin des Quallennebels in astrophysikalischen Gewässern ist der Krebsnebel. Auch er ist der Überrest einer Supernova. Beide enthalten einen Neutronenstern. Das ist der dichte Überrest eines kollabierten Sternkerns. Links oben breitet sich der Emissionsnebel Sharpless 249 aus.

Der Quallennebel ist ungefähr 5000 Lichtjahre entfernt. In dieser Distanz ist das Bild etwa 300 Lichtjahre breit.

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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

Mitten im Bild leuchten rote Nebel. Rechts unten ist ein rundes Gebilde, das an eine Qualle erinnert. Nach links oben breitet sich ein diffuser Nebel aus. Der Raum rundherum ist dicht mit kleinen Sternen gespickt. Zwei hellere Sterne leuchten links und rechts neben den roten Nebelwolken.

Bildcredit und Bildrechte: Albert Barr

Dieses Teleskopbild zeigt den Quallennebel. Er ist normalerweise blass und schwer fassbar. Die Szene in der Mitte ist rechts und links an den beiden hellen Sternen My und Eta Geminorum verankert. Sie liegen am Fuß der himmlischen Zwillinge.

Der Quallennebel ist der helle Emissionsbogen, an dem Tentakel baumeln. Die kosmische Qualle gehört zum blasenförmigen Supernovaüberrest IC 443. Er ist die Trümmerwolke eines explodierten massereichen Sterns, die sich ausdehnt. Das Licht der Explosion erreichte erstmals vor mehr als 30.000 Jahren den Planeten Erde.

Die Qualle hat einen Cousin in astrophysikalischen Gewässern. Es ist ein Supernovaüberrest, der Krebsnebel genannt wird. Dieser enthält – wie auch der Quallennebel – einen Neutronenstern. Das ist der Rest eines kollabierten Sternkerns. Links oben füllt der Emissionsnebel Sharpless 249 das Feld. Der Quallennebel ist ungefähr 5000 Lichtjahre entfernt. In dieser Distanz wäre das Bild etwa 300 Lichtjahre groß.

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M1: Die Krabbe im All

Eine helle Struktur in der Bildmitte ist von blauen und violetten Nebeln umgeben. Die Farben sind nicht echt. Zwei konzentrische Ellipsen leuchten mitten im Bild, nach links unten strömt ein heller Strahl. Er ist etwa so lang, wie die größere Ellipse hoch ist.

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

Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert. Er ist das erste Objekt auf Charles Messiers berühmter Liste von Dingen, die keine Kometen sind. Heute weiß man, dass die Krabbe der Überrest einer Supernova ist. Sie besteht aus Resten, die bei der finalen Explosion eines massereichen Sterns übrig blieben. Sie treiben auseinander.

Das faszinierende Bild in Falschfarben kombiniert Daten der Weltraumteleskope Chandra, Hubble und Spitzer. Sie erforschen die Wolke der Trümmer in Röntgen (blau-weiß), sichtbarem Licht (violett) und Infrarot (rosarot).

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

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RCW 114: Drachenherz im Altar

Hinter vielen kleinen, spitzen Sternen breitet sich eine gewölbte rote Wolke aus, die in der Mitte eine Höhlung hat. Die Wolke hat stark ausgeprägte Ranken und Fasern.

Bildcredit und Bildrechte: Andrew Campbell

Diese große kosmische Wolke ist als RCW 114 katalogisiert. Ihre Form wirkt dramatisch und gefasert. Sie liegt im südlichen Sternbild Altar. Am Himmel des Planeten Erde ist sie mehr als sieben Grad breit, das sind 14 Vollmonde nebeneinander. Trotzdem ist es schwierig, sie abzubilden. Dieses Mosaik entstand mit einem Teleskop. Dazu fotografierte man die vielsagenden rötlichen Emissionen der ionisierten Atome von Wasserstoff.

Man fand heraus, dass RCW 114 der Überrest einer Supernova ist. Das ist die finale Explosion eines massereichen Sterns. Dabei entstand eine Stoßwelle, die sich immer noch ausdehnt. Sie fegt die umgebende interstellare Materie auf. So kam es zu den langen, faserartigen Emissionen.

Nach guten Schätzungen ist die Wolke mehr als 600 Lichtjahre entfernt. Somit hat sie einem Durchmesser von etwa 100 Lichtjahren. Das Licht der Supernovaexplosion, bei der RCW 114 entstand, erreichte die Erde also vor rund 20.000 Jahren. Kürzlich erkannte man einen Pulsar – das ist ein rotierender Neutronenstern – als Überrest des kollabierten Sternkerns.

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GW170817: Spektakuläre Verschmelzung in mehreren Wellenlängen entdeckt

Erklärungsvideo-Credit: Bildgebungslabor der NASA

Bei einer explosiven Verschmelzung wurden erstmals kurz nacheinander Gravitationswellen und elektromagnetische Strahlung gemessen. Die Daten des Ausbruchs passen zu einer Spirale, auf der zwei Neutronensterne in einem Binärsystem am Ende verschmelzen. Der Vorgang ähnelte einer Explosion. Er wurde am 17. August in der elliptischen Galaxie NGC 4993 beobachtet, die nur 130 Millionen Lichtjahre entfernt ist.

Erst kamen die Gravitationswellen an. Die Observatorien LIGO und Virgo auf der Erde wurden gemeinsam eingesetzt, um sie zu messen. Sekunden später sah das Fermi-Teleskop im Orbit Gammastrahlen. Ein paar Stunden später beobachteten Hubble und andere Observatorien ihr Licht im ganzen elektromagnetischen Spektrum.

Dieses Erklärvideo zeigt den wahrscheinlichen Ablauf. Heiße Neutronensterne nähern sich auf spiralförmigen Bahnen. Dabei senden sie Gravitationswellen aus. Als sie verschmelzen, bricht ein mächtiger Strahl hervor. Es ist ein kurzer Gammablitz. Dann werden Wolken ausgeworfen. Später folgt eine optische Art von Supernovae, die als Kilonova bezeichnet wird.

Erstmals passen die Entdeckungen zusammen. Sie bestätigen, dass bei LIGO-Ereignissen kurze Gammablitze auftreten. Wenn große Neutronensterne verschmelzen, verteilen sie vermutlich viele schwere Atomkerne im Universum. Dazu gehört Jod, das für Leben notwendig ist. Uran und Plutonium brauchen wir für Kernspaltung. Vielleicht habt auch ihr ein Andenken solcher Explosionen. Sie sind vermutlich die ursprüngliche Quelle von Gold.

Artikel von LIGO und LCO

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