Schlagwort: Pulsar

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Supernovaüberrest Simeis 147

Der Supernovaüberrest Simeis 147 ist auch als Sharpless 2-240 katalogisiert und trägt den Spitznamen Spaghettinebel.

Bildcredit und Bildrechte: Georges Attard

Beschreibung: Leicht verirrt man sich, wenn man auf diesem detailreichen Bild des Supernovaüberrests Simeis 147 den verschlungenen Schleifen folgt. Er ist auch als Sharpless 2-240 katalogisiert und trägt den Spitznamen Spaghettinebel. Ihr seht ihn an den Grenzen der Sternbilder Stier und Fuhrmann. Am Himmel hat er einen Durchmesser von fast 3 Grad oder 6 Vollmonden. In der geschätzten Entfernung der Sterntrümmerwolke von 3000 Lichtjahren entspricht das ungefähr 150 Lichtjahren.

Dieses Komposit entstand aus Bilddaten, die mit Schmalbandfiltern aufgenommen wurden. Die rötlichen Emissionen ionisierter Wasserstoffatome und die blaugrünen Farbtöne doppelt ionisierter Sauerstoffatome markieren das erschütterte, leuchtende Gas.

Der Supernovaüberrest hat ein geschätztes Alter von 40.000 Jahren, was bedeutet, dass das Licht der mächtigen Sternexplosion vor 40.000 Jahren erstmals die Erde erreichte. Doch der expandierende Überrest ist nicht alles, was zurückblieb. Die kosmische Katastrophe hinterließ auch einen rotierenden Neutronenstern oder Pulsar, dieser ist als Einziges vom ursprünglichen Sternkern übrig.

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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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Supernovakanone stößt den Pulsar J0002 aus

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Bildcredit: F. Schinzel et al. (NRAO, NSF), Canadian Galactic Plane Survey (DRAO), NASA (IRAS); Komposition: Jayanne English (U. Manitoba)

Beschreibung: Was kann einen Neutronenstern wie eine Kanonenkugel ausstoßen? Eine Supernova. Vor etwa 10.000 Jahren zerstörte die Supernova, die den nebelartigen Überrest CTB 1 erzeugte, einen massereichen Stern, doch zusätzlich schoss sie den neu entstandenen Kern eines Neutronensterns – einen Pulsar – in die Milchstraße hinaus.

Der Pulsar rotiert 8,7-mal pro Sekunde um seine Achse. Er wurde mithilfe der Software Einstein@Home entdeckt, die  Daten des Gammastrahlen-Weltraumteleskops Fermi der NASA durchsucht. Der Pulsar PSR J0002+6216 (kurz J0002) rast mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 Kilometern pro Sekunde dahin. Er hat den Supernovaüberrest CTB 1 bereits verlassen und ist schnell genug, um aus unserer Galaxis hinauszukommen. Die hier abgebildete Spur des Pulsars entspringt – wie man sieht – links unter dem Supernovaüberrest.

Dieses Bild ist eine Kombination aus Radiobildern des VLA– und des DRAO-Radioobservatoriums sowie Daten, die mit dem Infrarotobservatorium IRAS der NASA gewonnen wurden. Es ist bekannt, dass Supernovae sich wie Geschütze und Pulsare wie Kanonenkugeln verhalten können – doch wir wissen nicht, wie Supernovae das anstellen.

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Elemente des Nachleuchtens

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Bildcredit: NASA/CXC/SAO

Beschreibung: Massereiche Sterne verbrennen im Laufe ihres kurzen Lebens rasend schnell Kernbrennstoff. Durch Fusion werden bei extremen Temperaturen und Dichten um den Sternkern herum die Kerne leichter Elementen wie Wasserstoff und Helium zu schwereren Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff etc. kombiniert – in einer Reihe, die mit Eisen endet. Daher schleudert eine Supernovaexplosion – das unvermeidliche und spektakuläre Ende eines massereichen Sterns – Überreste in den Weltraum zurück, die mit schwereren Elementen angereichert sind, welche später in andere Sterne und Planeten (und Menschen!) eingebaut werden.

Dieses detailreiche Falschfarben-Röntgenbild des Chandra-Observatoriums im Orbit zeigt so eine heiße, expandierende stellare Trümmerwolke, die etwa 36 Lichtjahre groß ist. Dieser junge Supernovaüberrest ist als G292.0+1.8 katalogisiert und liegt im südlichen Sternbild Zentaur. Das Licht der ursprünglichen Supernovaexplosion erreichte die Erde vor ungefähr 1600 Jahren.

Bläuliche Farben zeigen viele Millionen Grad heiße Gasfasern, die besonders viel Sauerstoff, Neon und Magnesium enthalten. Ein punktförmiges Objekt links unter der Mitte auf diesem Chandrabild lässt vermuten, dass im Nachleuchten der anreichernden Supernova auch ein Pulsar entstand – ein rotierender Neutronenstern, Überrest des kollabierten Sternkerns.

Das faszinierende Bild wurde zur 20-Jahresfeier des Röntgenobservatoriums Chandra veröffentlicht.

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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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Mosaik des Vela-Supernovaüberrestes

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Bildcredit und Bildrechte: Robert Gendler, Roberto Colombari, Digitized Sky Survey (POSS II)

Beschreibung: Die Ebene unserer Milchstraße läuft durch diese komplexe, schöne Himmelslandschaft. Das 16 Grad breite Mosaik aus 200 Bildern zeigt die farbenprächtigen Sterne am nordwestlichen Rand des Sternbildes Segel (Vela). In der Bildmitte liegen die leuchtenden Fasern des Vela-Supernovaüberrestes, einer expandierenden Trümmerwolke von der Todesexplosion eines massereichen Sterns.

Das Licht der Supernovaexplosion, die den Vela-Überrest erzeugte, erreichte die Erde vor etwa 11.000 Jahren. Die kosmische Katastrophe hinterließ neben den komprimierten Fasern aus leuchtendem Gas auch einen unglaublich dichten, rotierenden Sternkern, den Vela-Pulsar. Der Vela-Überrest ist etwa 800 Lichtjahre entfernt und eingebettet in einen wahrscheinlich größeren, älteren Supernovaüberrest, den Gum-Nebel. Zu den erkennbaren Objekten auf diesem breiten Mosaik zählen Emissions- und Reflexionsnebel, Sternhaufen sowie der markante Bleistiftnebel.

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Supernovarest Simeis 147, der Spaghettinebel

In einem dicht besiedelten Sternenfeld mit wenigen hellen Sternen leuchtet ein verworrenes Knäuel aus roten Strähnen, die von dunkleren roten Nebeln umgeben ist.

Bildcredit und Bildrechte: Giuseppe Donatiello (Italien) und Tim Stone (USA)

Beschreibung: Man verliert leicht den Faden, wenn man den komplexen Strähnen des Spaghettinebels folgt. Die leuchtenden Fasern des Supernovaüberrestes, der als Simeis 147 und Sh2-240 katalogisiert ist, bedecken am Himmel fast drei Grad, das entspricht der Breite von 6 Vollmonden. Die Sternenschuttwolke ist etwa 3000 Lichtjahre entfernt, in dieser Distanz entspricht das einer Breite von ungefähr 150 Lichtjahren.

Dieses scharfe Komposit entstand aus Bilddaten, die mit Schmalbandfiltern fotografiert wurden, um die Emission der Wasserstoffatome zu betonen, die das komprimierte leuchtende Gas säumen. Der Supernovaüberrest ist zirka 40.000 Jahre alt, das bedeutet, dass das Licht der massereichen Sternexplosion erstmals vor 40.000 Jahren die Erde erreichte. Doch der expandierende Überrest ist nicht das einzige Nachleuchten. Die kosmische Katastrophe hinterließ auch einen rotierenden Neutronenstern oder Pulsar, er ist alles, was vom ursprünglichen Stern übrig blieb.

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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

Beschreibung: Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert und somit das erste Objekt auf Charles Messiers berühmter Liste aus dem 18. Jahrhundert von Dingen, die kein Komet sind. Wir wissen inzwischen, dass der Krebs aus den Trümmern eines Supernovaüberrestes besteht, entstanden nach finalen Explosion eines massereichen Sterns, die von Astronomen im Jahr 1054 beobachtet wurde. Diese scharfe, erdgebundene Teleskopansicht entstand aus Schmalbanddaten, welche die Emissionen ionisierter Sauerstoff- und Wasserstoffatome in Blau und Rot aufzuzeichnen, um die verschlungenen Fasern in der immer noch expandierenden Wolke zu erforschen. Der Krebs-Pulsar, ein Neutronenstern, der 30 Mal pro Sekunde rotiert, ist eines der exotischsten Objekte, die zeitgenössische Astronomen kennen, und ist als heller Fleck nahe der Mitte des Nebels zu sehen. Wie ein kosmischer Dynamo liefert der kollabierte Überrest des Sternkerns die Energie für die Emissionen der Krabbe im gesamten elektromagnetischen Spektrum. Der Krebsnebel ist zirka 12 Lichtjahre groß und steht ungefähr 6500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Stier.

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