Schlagwort: Neutronenstern

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Elemente im Nachleuchten einer Supernova

Ein puffiger runder Nebel leuchtet mitten im Bild in violetten und purpurfarbenen Tönen. Er ist von weißen Fasern durchzogen.

Bildcredit: NASA/CXC/SAO

Sterne mit großer Masse haben eine kurze Existenz. Sie verbrennen ihren nuklearen Brennstoff rasend schnell. Sterne fusionieren in ihrem Kern leichte Elementen wie Wasserstoff und Helium zu schwereren Elementen. Die Dichte und die Temperatur sind dabei extrem hoch.

Bei der Fusion entstehen neue Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff etc. Die Reihe endet mit Eisen. Zum Schluss schleudert die Explosion einer Supernova Materie in den Weltraum, die mit schwereren Elementen angereichert ist. Diese landen später in anderen Sternen und Planeten (auch in Menschen!). – Eine Supernova ist das Ende eines massereichen Sterns.

Dieses detailreiche Röntgenbild in Falschfarben stammt vom Weltraumteleskop Chandra. Es zeigt die heiße Trümmerwolke eines Sterns, die sich ausdehnt. Sie ist etwa 36 Lichtjahre groß. Der junge Supernovaüberrest ist als G292.0+1.8 katalogisiert. Er liegt im südlichen Sternbild Zentaur. Das Licht der Supernova erreichte die Erde vor ungefähr 1600 Jahren.

Bläuliche Farben zeigen Fasern aus Gas, die viele Millionen Grad heiß sind. Sie enthalten besonders viel Sauerstoff, Neon und Magnesium. Bei der Explosion der Supernova entstand auch ein Pulsar, das ist ein rotierender Neutronenstern. Es ist der Überrest des kollabierten Sterns. Das Bild feiert den 20. Jahrestag des Röntgen-Observatoriums Chandra.

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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 Finalisten der Wissenschaft

Die beiden Illustrationen zeigen links Gammastrahlenblasen über und unter der Ebene der Milchstraße, rechts kollidierende Neutronensterne, die Gravitationswellen hervorriefen.
Illustrationscredit: NASA, DOE, International Fermi LAT Collaboration, Jay Friedlander (Goddard-Raumfahrtzentrum)

Das Teleskop Fermi für Gammastrahlen im Weltraum erforscht seit 10 Jahren das Universum der Hochenergie. Das feiern wir mit einer wissenschaftlichen Stichwahl. Es gibt zwei Finalisten, die alle früheren Runden der Abstimmung gewonnen haben. Nun treten sie gegeneinander an.

Beide Bilder sind digitale Illustrationen. Sie gehören zu einer Liste mit den 16 besten Entdeckungen von Fermi. Die Spitzenkandidaten im Wettbewerb setzten sich im Halbfinale durch. Ihre Rivalen waren der 12. und der 14. Eintrag: „Neue Hinweise auf Dunkle Materie“ und „Sternbeben in einem Magnetarsturm„.

Das linke Bild zeigt neu entdeckte Gammastrahlenblasen über und unter der Ebene der Milchstraße. Sie sind 25.000 Lichtjahren groß und wurden nicht vorhergesagt. Rechts kollidieren Neutronensterne und verschmelzen. Es war das erste Ereignis mit Gravitationswellen, das durch Gammastrahlen entdeckt wurde.

Aus Fermis erster Dekade der Forschung wurde das beliebteste Ergebnis gewählt.

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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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