Schlagwort: Pulsar

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M1: Der Krebsnebel

Der Krebsnebel M1 wurde vom Weltraumteleskop James Webb abgebildet. Das Rollover-Bild zeigt denselben Krebsnebel, diesmal jedoch vom Weltraumteleskop Hubble. Das Webb-Bild wurde im nahen Infrarot aufgenommen, das Hubble-Bild im sichtbaren Licht.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI; Tea Temim (Princeton-Universität)

Der Krebsnebel trägt auch die Katalogbezeichnung M1, das erste Objekt, das Charles Messier in seine berühmte Liste von Himmelsobjekten, die definitiv keine Kometen sind, eingetragen hat.

Heutzutage wissen Astronom*innen, dass der Krebsnebel ein Supernovaüberrest ist, Reste der Todesexplosion eines massereichen Sternes, die im Jahr 1054 von Astronomen beobachtet wurde. Dieses scharfe Bild, das von NIRCam (Near-Infrared Camera) und MIRI (Mid-Infrared Instrument) des James Webb Space Telescope aufgenommen wurde, untersucht im Infrarotlicht das gespenstischen Leuchten und die fragmentierten Stränge der noch immer expandierenden Wolke kosmischer Trümmer.

Eines der exotischten Objekte, das Astronom*innen heutzutage kennen, der Crab-Pulsar (ein Neutronenstern, der sich 30 mal pro Sekunde um seine Achse dreht), ist in der Nähe des Zentrums sichtbar. Wie ein kosmischer Dynamo treibt der kollabierte Überrest des Kern des Sterns die Emissionen des Krebsnebels im gesamten elektromagnetischen Spektrum an.

Der Krebsnebel hat eine Ausdehnung von 12 Lichtjahren und befindet sich im 6.500 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Stier.

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Nachricht aus dem Gravitationsuniversum

Die Illustration zeigt die Strahlen von Pulsaren im Bild und links oben ein Paar verschmelzender schwarzer Löcher. Über die Bildmitte verteilt sich ein Gitter, das die Verformung der Raumzeit durch vorbeiziehende Gravitationswellen darstellt.

Illustrationscredit: NANOGrav Physics Frontier Center; Text: Natalia Lewandowska (SUNY Oswego)

Das Nordamerikanische Nanohertz-Observatorium für Gravitationswellen (NANOGrav) beobachtete mit riesigen Radioteleskopen 68 Pulsare. Dabei fand es Hinweise auf Gravitationswellen (GW) im Hintergrund. Dazu wurden kleine Verschiebungen der Zeiten, zu denen die Impulse ankamen, genau vermessen.

Diese Verschiebungen hängen bei einzelnen Pulsaren so zusammen, dass GW die wahrscheinliche Ursache sind. Der GW-Hintergrund entsteht wohl durch Hunderttausende sehr massereicher Doppelsysteme aus Schwarzen Löchern, vielleicht sind es sogar Millionen.

Teams in Europa, Asien und Australien veröffentlichten heute getrennt voneinander ihre Ergebnisse. Bisher maßen die Detektoren LIGO und Virgo GW mit hoher Frequenz, wenn einzelne Paare massereicher Objekte, die umeinander kreisen, verschmolzen sind. Das sind zum Beispiel stellare Schwarze Löcher.

Diese Illustration zeigt so ein Ereignis, das die Raumzeit erschüttert. Hier kreisen zwei sehr massereiche Schwarze Löcher und mehrere Pulsare umeinander. Sie weisen anscheinend leichte Zeitverschiebungen auf. Ein verzerrtes Gitter zeigt den Einfluss der GW auf die Raumzeit.

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M1: Der expandierende Krebsnebel

Bildcredit und Bildrechte: Detlef Hartmann

Sind eure Augen gut genug, um zu sehen, wie der Krebsnebel expandiert? Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert, er ist der erste Nebel auf Charles Messiers berühmter Liste an Dingen, die keine Kometen sind. Heute ist die Krabbe als Supernovaüberrest bekannt, das ist eine sich ausdehnende Trümmerwolke, die nach der Explosion eines massereichen Sterns übrig blieb.

Die heftige Entstehung des Krebsnebels wurde im Jahr 1054 von Sternforschenden beobachtet. Heute hat der Nebel einem Durchmesser von etwa 10 Lichtjahren und dehnt sich immer noch mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 Kilometern pro Sekunde aus.

Dieses Zeitraffervideo dokumentiert seine Ausdehnung im letzten Jahrzehnt. Von 2008 bis 2022 entstand jedes Jahr mit demselben Teleskop und derselben Kamera ein Bild an einer ferngesteuerten Sternwarte in Österreich. Die scharfen, bearbeiteten Einzelbilder zeigen sogar die dynamischen energiereichen Emissionen um den schnell rotierenden Pulsar in der Mitte.

Der Krebsnebel ist ungefähr 6500 Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Stier (Taurus).

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M1: Der Krebsnebel von Hubble

Der Krebsnebel ist eine chaotische Wolke aus vielen Fasern, wie dieses Bild des Weltraumteleskops Hubble zeigt. Beschreibung im Text.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, J. Hester, A. Loll (ASU)

So ein Chaos entsteht, wenn ein Stern explodiert. Der Krebsnebel ist das Ergebnis einer Supernova aus dem Jahr 1054 n. Chr. und voller rätselhafter Fasern. Die Fasern sind nicht nur ungeheuer komplex, sie besitzen anscheinend auch weniger Masse, als von der ursprünglichen Supernova ausgestoßen wurde, und sie haben eine höhere Geschwindigkeit, als man bei einer freien Explosion erwarten würde.

Dieses Bild wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen. Es ist in drei Farben dargestellt, die nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten gewählt wurden. Der Krebsnebel ist etwa 10 Lichtjahre groß. Im Zentrum des Nebels befindet sich ein Pulsar, das ist ein Neutronenstern mit der Masse der Sonne, der aber nur so groß wie eine Kleinstadt. Der Krebspulsar rotiert etwa 30-mal pro Sekunde.

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Supernova-Kanone stößt Pulsar J0002 aus

Die Illustration zeigt einen Supernova-Überrest mit einer Linie, die sich nach rechts unten erstreckt und die Spur eines Neutronensterns darstellt.

Bildcredit: F. Schinzel et al. (NRAO, NSF), Kanadische Vermessung der galaktischen Ebene (DRAO), NASA (IRAS); Komposition: Jayanne English (U. Manitoba)

Was kann einen Neutronenstern wie eine Kanonenkugel hinausschießen? Eine Supernova. Vor etwa 10.000 Jahren zerstörte die Supernova, die den nebeligen Überrest CTB 1 erzeugte, nicht nur einen massereichen Stern, sondern schleuderte außerdem den neu entstandenen Neutronensternkern – einen Pulsar – in die Milchstraße hinaus.

Der Pulsar rotiert 8,7 Mal pro Sekunde. Er wurde mithilfe der zum Download angebotenen Software Einstein@Home entdeckt. Diese Software durchsucht die Daten des Gammastrahlenobservatoriums Fermi der NASA im Weltraum.

Der Pulsar PSR J0002+6216 (kurz J0002) rast mit mehr als 1000 km pro Sekunde durchs All. Er hat den Supernovaüberrest CTB 1 bereits hinter sich und ist sogar schnell genug, um die Galaxis zu verlassen. Auf diesem Bild ist die Spur des Pulsars gut erkennbar, sie führt vom Supernovaüberrest nach links unten.

Das Bild ist eine Kombination aus Radiobildern der Radioobservatorien VLA und DRAO sowie Archivdaten des Infrarot-Weltraumobservatoriums IRAS der NASA. Wir wissen, dass Supernovae wie Kanonen agieren können, und auch, dass sich Pulsare wie Kanonenkugeln verhalten können – doch wir wissen nicht, wie Supernovae das zustande bringen.

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Der rotierende Pulsar im Krebsnebel

Das Bild zeigt das Innere des Krebsnebels mit dem rotierenden Neutronenstern - dem Krebs-Pulsar, der die Energie für das Leuchten des Krebsnebels M1 liefert.

Bildcredit: NASA: Röntgen: Chandra (CXC), Optisch: Hubble (STScI), Infrarot: Spitzer (JPL-Caltech)

Im Inneren des Krebsnebels befindet sich ein magnetischer Neutronenstern. Er ist als Krebs-Pulsar bekannt, hat die Größe einer Stadt und rotiert 30-mal pro Sekunde. Es ist der helle Punkt im Zentrum des gasförmigen Wirbels im Kern des Nebels.

Das spektakuläre Bild ist etwa zwölf Lichtjahre breit, es zeigt leuchtendes Gas, Höhlen und wirbelnde Fasern um das Zentrum des Krebsnebels. Das Bild kombiniert Aufnahmen in sichtbarem Licht des Weltraumteleskops Hubble in Violett, Röntgen-Daten des Röntgen-Observatoriums Chandra in Blau und Infrarot-Daten des Weltraumteleskops Spitzer in Rot.

Wie ein kosmischer Dynamo liefert der Krebspulsar die Energie für die Emissionen des Nebels. Er treibt eine Stoßwelle durch das umgebende Material und beschleunigt die Elektronen auf spiralförmigen Bahnen.

Der rotierende Pulsar besitzt mehr Masse als die Sonne und ist so dicht wie ein Atomkern. Er ist der kollabierte Kern eines explodierten massereichen Sterns. Die äußeren Teile des Krebsnebels sind die expandierenden Überreste der Gasbestandteile des Sterns. Die Supernovaexplosion wurde im Jahr 1054 auf dem Planeten Erde beobachtet.

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Supernovaüberrest Simeis 147

Der Supernovaüberrest Simeis 147 an der Grenze zwischen den Sternbildern Stier und Fuhrmann.

Bildcredit und Bildrechte: Jason Dain

Beschreibung: Man verirrt sich leicht, wenn man auf diesem detailreichen Bild des Supernovaüberrests Simeis 147 den komplexen, verworrenen Fasern folgt. Der Nebel ist auch als Sharpless 2-240 katalogisiert und trägt den gängigen Namen Spaghettinebel. Er liegt an der Grenze zwischen den Sternbildern Stier und Fuhrmann und bedeckt am Himmel fast 3 Grad oder 6 Vollmonde. In der geschätzten Entfernung der stellaren Trümmerwolke von 3000 Lichtjahren ist der Nebel somit etwa 150 Lichtjahre groß.

Dieses Kompositbild wurde mit Schmalbandfiltern aufgenommen. Rötliche Emissionen ionisierter Wasserstoffatome und doppelt ionisierte Sauerstoffatome in blassen blaugrünen Farbtönen zeichnen das erschütterte leuchtende Gas nach. Der Supernovaüberrest ist schätzungsweise 40.000 Jahre alt, somit erreichte das Licht der gewaltigen Sternexplosion erstmals vor 40.000 Jahren die Erde.

Doch der expandierende Überrest ist nicht alles, was übrig blieb. Bei der kosmischen Katastrophe entstand auch ein rotierender Neutronenstern oder Pulsar, der als Einziges vom Kern des ursprünglichen Sterns erhalten blieb.

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Blitze des Krebs-Pulsars


Videocredit und -rechte: Martin Fiedler

Beschreibung: Irgendwie überlebte er eine Explosion, die unsere Sonne sicher zerstört hätte. Nun rotiert er 30 Mal pro Sekunde und ist berühmt für seine schnellen Blitze. Es ist der Krebsnebel-Pulsar, der rotierende, übrig gebliebene Neutronenstern der Supernova, die den Krebsnebel erzeugt hat.

Wenn ihr genau hinseht, erkennt ihr in diesem Zeitlupenvideo die Blitze des Pulsars knapp über der Bildmitte. Das Video entstand durch Kombination von Bildern mit Blitzen des Pulsars, die mit Bildern von anderen vergleichbaren Zeiträumen gemischt wurden.

Möglicherweise wurden die Blitze des Krebs-Pulsars erstmals 1957 von einer unbekannten Frau bei einer öffentlichen Beobachtungsnacht der Universität Chicago beobachtet, doch keiner glaubte ihr. Die vorherige Supernovaexplosion wurde im Jahr 1054 n. Chr. von vielen beobachtet.

Der expandierende Krebsnebel bleibt eine malerische, expandierende Gaswolke, die im gesamten elektromagnetischen Spektrum leuchtet. Heute geht man davon aus, dass der Pulsar die Supernovaexplosion überlebte, weil er aus extrem dichter, quantenmechanisch entarteter Materie besteht.

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