Schlagwort: Neutronenstern

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Advanced LIGO: Bessere Detektoren für Gravitationswellen

Die Arme dieses Gravitationswellen-Observatoriums LIGO im US-Bundesstaat Washington sind je vier Kilometer lang. Sie befinden sich auf einem rostbraunen Untergrund in der Wüste.

Bildcredit: LIGO, Caltech, MIT, NSF

Wenn man Ladung beschleunigt, entsteht elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht. Doch wenn man Masse beschleunigt, entstehen Gravitationswellen. Licht war immer schon sichtbar. Doch es ist schwierig, einen direkten Nachweis von Gravitationswellen zu bestätigen. Wenn ein Detektor Gravitationswellen aufnimmt, entsteht ein winziges symmetrisches Wackeln. Es ist ähnlich, wie wenn man einen Gummiball quetscht und dann schnell wieder loslässt.

Man kann Gravitationswellen von alltäglichen Stößen unterscheiden, indem man getrennte Detektoren verwendet. Starke astronomische Quellen von Gravitationswellen rütteln gleichzeitig an den Messgeräten. Das passiert sogar dann, wenn die Detektoren auf zwei verschiedenen Seiten der Erde stehen.

Das Bild zeigt die Arme so eines Detektors. Sie sind vier Kilometer lang. Die Einrichtung im Bild ist das Laser-Interferometer Gravitationswellen-Observatorium (LIGO). Er steht im Bundesstaat Washington (USA). Die Detektoren für Gravitationswellen werden ständig verbessert. Das geschieht auch beim verwandten Interferometer in Louisiana. Die Instrumente sind heute empfindlicher als je zuvor.

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ASASSN-15lh ist der vielleicht bisher größte Knall

Am Himmel einer düsteren Landschaft mit Gebirge und Wolken dräuen zwei dunkle Himmelskörper - vielleicht Monde. Man sieht eine Galaxie von innen, ähnlich wie die Milchstraße. Darin blitzt ein helles, strahlendes Licht auf.

Illustrationscredit: Jin Ma (Beijing Planetarium)

Hier ist ein Kandidat für die vielleicht größte und mächtigste Explosion, die je beobachtet wurde – was ist es? Der flackernde Lichtfleck wurde letztes Jahr im Juni von der All Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) entdeckt und als ASASSN-15lh bezeichnet. Die Quelle ist etwa drei Milliarden Lichtjahre entfernt. Sie erscheint ungemein hell für alles, was so weit entfernt ist: Sie ist ungefähr 200 Mal heller als eine durchschnittliche Supernova. Kurzzeitig war sie 20 Mal heller als alle Sterne in unserer Milchstraße zusammen.

Wenn ASASSN-15lh so viel Licht auf einmal in alle Richtungen abgestrahlt hat, war das die mächtigste Explosion, die wir je beobachtet haben. So eine gewaltige Detonation hätte man bei keinem bekannten Gestirn erwartet. Drückt man jedoch die theoretischen Grenzen für die Drehzahlverringerung eines stark magnetischen Neutronensterns – eines sogenannten Magnetars -, kommt das der Sache nahe. Man erwartet, dass das Aufflackern noch dieses Jahr verblasst. Wenn das geschieht, nehmen Forschende diese Region mit Teleskopen wie Hubble unter die Lupe. Das bringt hoffentlich weitere Hinweise.

Das Bild ist eine Illustration. Sie zeigt den hypothetischen Nachthimmel eines Planeten in der Galaxie, wo der Ausbruch stattfand.

Ö1-Nachtquartier „In den Himmel schauen und staunen„

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Röntgen-Echos von Circinus X-1

Um einen hellen Stern verlaufen bunte konzentrische Ringe, es sind Lichtechos in Wolken, die vom Röntgenteleskop Chandra gemessen wurden.

Bildcredit: Röntgen – NASA/CXC/Univ. Wisconsin-Madison/S.Heinz et al, Optisch – DSS

Circinus X-1 ist ein Röntgen-Doppelstern. Er ist bekannt für seine sprunghafte Veränderlichkeit. Im seltsamen System Circinus X-1 kreist ein dichter Neutronenstern um einen gewöhnlicheren Stern. Ein Neutronenstern ist der kollabierte Rest eines Sterns nach einer Supernova-Explosion.

Im Jahr 2013 zeigte die Quelle einen heftigen Röntgenausbruch. Danach wurde das Röntgen-Binärsystem monatelang beobachtet. Nach und nach entstanden auffällige konzentrische Ringe. Es sind helle Röntgen-Lichtechos von vier dazwischen liegenden Wolken aus interstellarem Staub.

Das Kompositbild entstand aus Röntgendaten und sichtbarem Licht. Es zeigt die Teil-Umrisse der Ringe, die man in den Röntgendaten von Chandra sieht, in Falschfarben. Die zeitliche Bestimmung der Röntgen-Echos führte – zusammen mit den bekannten Entfernungen zu den interstellaren Staubwolken – dazu, dass die vorher sehr ungenau bekannte Entfernung zu Circinus X-1 exakt bestimmt werden konnte. Sie beträgt genau 30.700 Lichtjahre.

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Der Vela-Supernovaüberrest

Das Panoramabild ist 10 Grad breit. Es zeigt den Vela-Supernovaüberrest, der in der Milchstraße liegt, daher ist der Hintergrund dicht mit Sternen gespickt.

Bildcredit und Bildrechte: CEDIC Team – Bearbeitung: Wolfgang Leitner

Die komplexe, schöne Himmelslandschaft liegt in der Ebene der Milchstraße. Das Teleskopbild zeigt den nordwestlichen Rand im Sternbild Segel (Vela). Der Ausschnitt ist breiter als 10 Grad. In der Mitte liegt hellste Filament im Vela-Supernovaüberrest. Er ist eine Trümmerwolke, die sich ausdehnt.

Die Wolke entstand bei der finalen Explosion eines massereichen Sterns. Ihr Licht erreichte die Erde vor etwa 11.000 Jahren. Von der kosmischen Katastrophe blieben komprimierte Filamente aus leuchtendem Gas zurück. Dabei entstand auch ein unglaublich dichter, rotierender Sternkern. Es ist der Vela-Pulsar.

Der Supernovaüberrest im Sternbild Schiffssegel ist etwa 800 Lichtjahre entfernt. Er ist in einen größeren, älteren Supernovaüberrest eingebettet, den Gum-Nebel.

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Sharpless 249 und der Quallennebel

Das Teleskopbild zeigt links oben den Emissionsnebel Sharpless 249. Rechts unten befindet sich der kompakte Quallennebel. Er ist als IC 443 katalogisiert. Der Hintergrund ist voller kleiner Sterne. Die beiden hellen Sterne links und rechts im Bild sind Mu und Eta Geminorum.

Bildcredit und Bildrechte: César Blanco González

Das Teleskopmosaik zeigt den blassen, schwer fassbaren Quallennebel. Die Szenerie ist rechts und links an den hellen Sternen Mu und Eta Geminorum verankert. Sie leuchten am Fuß der Himmelszwillinge. Der Quallennebel ist die helle, gebogene Emission rechts unter der Mitte. Unten baumeln seine Tentakel.

Die kosmische Qualle liegt im blasenförmigen Supernovaüberrest IC 443. Das ist die wachsende Trümmerwolke eines massereichen Sterns, der explodiert ist. Das Licht der Explosion erreichte die Erde vor mehr als 30.000 Jahren.

Sein Cousin in astrophysikalischen Gewässern ist der Krebsnebel. Auch er ist ein Supernovaüberrest. Beide Nebel enthalten einen Neutronenstern. Das ist der Rest des kollabierten Sternkerns. Der Emissionsnebel links oben ist Sharpless 249.

Der Quallennebel ist etwa 5000 Lichtjahre entfernt. In dieser Entfernung ist das Schmalband-Kompositbild etwa 300 Lichtjahre groß.

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M1: Der Krebsnebel

Mitten im Bild ist ein wolkiges Knäul mit vielen roten und blauen Fasern. Darum herum sind wenige schwach leuchtende Sterne verteilt.

Bildcredit und Bildrechte: Martin Pugh

Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert. Er ist also das erste Objekt auf Charles Messiers berühmter Liste aus dem 18. Jahrhundert von Dingen, die keine Kometen sind. Wir wissen heute, dass der Krebs die Trümmer einer Supernova sind. Er entstand nach der finalen Explosion eines massereichen Sterns. Die Supernova wurde 1054 beobachtet.

Diese scharfe, erdgebundene Teleskopansicht entstand aus Schmalbanddaten. Sie zeichnen die Emissionen ionisierter Sauerstoff- und Wasserstoffatome in Blau und Rot auf. So ist es leichter, die verschlungenen Fasern in der immer noch expandierenden Wolke zu erforschen.

Der Krebs-Pulsar ist ein Neutronenstern, der 30 Mal pro Sekunde rotiert. Er ist eines der exotischsten Objekte, die zeitgenössische Forschende kennen. Man sieht ihn als hellen Fleck mitten im Nebel. Wie ein kosmischer Dynamo liefert der kollabierte Überrest des Sternkerns die Energie für das Leuchten der Krabbe im gesamten elektromagnetischen Spektrum.

Der Krebsnebel ist zirka 12 Lichtjahre groß. Seine Entfernung beträgt an die 6500 Lichtjahre. Man findet den Nebel im Sternbild Stier.

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Kosmischer Krebsnebel

Zwischen gleichmäßig verteilten Sternen leuchtet der planetarische Nebel M1. Er ist eine längliche, lebhafte Wolke, die am Rand rötlich und innen weiß leuchtet.

Bildcredit: NASA, Chandra-Röntgenobservatorium, SAO, DSS

Der Krebs-Pulsar ist ein magnetischer Neutronenstern. Er ist so groß wie eine Stadt und rotiert 30 Mal pro Sekunde um seine Achse. Der Pulsar befindet sich in der Mitte des Krebsnebels, der auf diesem Weitwinkelbild dargestellt ist. Der Supernovaüberrest liegt in unserer Milchstraße.

Das Kompositbild entstand aus optischen Übersichtsdaten und Röntgendaten des Chandra-Observatoriums im Orbit. Es wurde zur 15-Jahres-Feier von Chandras Erforschung des Hochenergie-Kosmos veröffentlicht.

Wie ein kosmischer Dynamo liefert der Pulsar die Energie für die Emissionen im Röntgenbereich und im sichtbaren Licht des Nebels. Dazu beschleunigt er geladene Teilchen auf extreme Energien und erzeugt so die Strahlen und Ringe, die im Röntgenlicht leuchten. Die innerste Ringstruktur ist etwa ein Lichtjahr groß.

Der rotierende Pulsar hat mehr Masse als die Sonne und ist so dicht wie ein Atomkern. Er ist der kollabierte Kern des massereichen Sterns, der explodierte. Der Nebel besteht aus den Überresten der äußeren Schichten des Sterns, die sich ausdehnen. Die Supernovaexplosion wurde im Jahr 1054 beobachtet.

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Aussicht in der Nähe eines Schwarzen Lochs

Ein roter Strudel reicht wie ein Trichter in die Tiefe, unten leuchtet eine helle Kugel, von der ein Strahl senkrecht aufsteigt.

Illustrationscredit: April Hobart, CXC

Mitten in einem Strudelbecken aus heißem Gas sitzt wahrscheinlich ein Ungeheuer, das noch nie direkt zu sehen war: ein Schwarzes Loch. Wenn man das helle Licht untersucht, das vom wirbelnden Gas abgestrahlt wird, bietet das häufig nicht nur Hinweise auf ein Schwarzen Lochs, sondern auch auf seine wahrscheinlichen Eigenschaften.

Man fand heraus, dass das Gas um beispielsweise GRO J1655-40 ungewöhnlich flackert. 450 Mal pro Sekunde flackert dieses Gas. Eine frühere Abschätzung der Masse des Objekts im Zentrum ergab sieben Sonnenmassen. Daher kann die Frequenz des schnellen Flackerns durch ein Schwarzes Loch erklärt werden, das sehr schnell rotiert.

Welche physikalischen Mechanismen das Flackern und eine langsamere quasiperiodische Schwingung in Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher und Neutronensterne verursacht, wird noch erforscht.

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