Schlagwort: Röntgen

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Zwei Schwarze Löcher tanzen in 3C 75

Vor einem blauen Nebel stömen von zwei hellen Lichtquellen rosafarbene, nebelartige Strahlen aus, die nach links gefegt wirken.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/D. Hudson, T. Reiprich et al. (AIfA); Radio: NRAO/VLA/ NRL

Was geschieht im Zentrum der aktiven Galaxie 3C 75? Dieses Kompositbild entstand aus Röntgendaten (blau) und Radiowellenlängen (rosarot). In der Mitte sind zwei helle Quellen. Es sind zwei sehr massereiche Schwarze Löcher, die einander umkreisen. Sie speisen die gewaltige Radioquelle 3C 75. Die massereichen Schwarzen Löcher sind 25.000 Lichtjahre voneinander entfernt. Das Gas, das sie umgibt, ist viele Millionen Grad heiß. Es strahlt Röntgenlicht ab.

Die Schwarzen Löcher befinden sich in den Kernen zweier Galaxien im Galaxienhaufen Abell 400, die miteinander verschmelzen. Sie stoßen Strahlen aus relativistischen Teilchen aus. Ihre Distanz zu uns beträgt etwa 300 Millionen Lichtjahre. Man vermutet, dass die beiden Schwarzen Löcher durch Gravitation in einem Binärsystem aneinander gebunden sind. Wahrscheinlich entsteht die einheitlich zurückgefegte Erscheinung der Strahlen, weil sie sich gemeinsam bewegen. Sie rasen mit 1200 Kilometern pro Sekunde durch das heiße Gas im Haufen.

In der Umgebung dicht gedrängter Galaxienhaufen im fernen Universum gibt es wohl viele so spektakuläre kosmische Verschmelzungen. Kurz bevor die Objekte verschmelzen, stoßen sie starke Gravitationswellen aus.

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Supernovaüberrest Puppis A

Im Bild verlaufen zart schimmernde graublaue Nebelfetzen. Dazwischen sind leuchtend rote Flecken verteilt. Der Hintergrund ist von Sternen übersät.

Bildcredit und Bildrechte: Don Goldman

Der Supernovaüberrest Puppis A entstand, als ein massereicher Stern explodierte. Er breitet sich in das interstellare Medium aus, das ihn umgibt. Das farbige Teleskopfeld entstand aus optischen Bilddaten, die mit Breit- und Schmalbandfiltern gewonnen wurden. Puppis A ist etwa 7000 Lichtjahre entfernt. In dieser Distanz ist das Bild etwa 60 Lichtjahre breit.

Der Überrest der Supernova leuchtet rechts oben. Er breitet sich in seiner klumpigen Umgebung aus, die nicht homogen ist. Komprimierte Fasern aus den Atomen von Sauerstoff leuchten grünblau. Wasserstoff und Stickstoff sind rot gezeigt. Die ursprüngliche Supernova wurde vom Kollaps des Kerns eines massereichen Sterns ausgelöst. Ihr Licht erreichte die Erde vor etwa 3700 Jahren.

Der Überrest Puppis A liegt nahe bei der dicht gedrängten Ebene unserer Milchstraße. Die Emission des näheren, aber älteren Vela-Supernovaüberrestes überlagern ihn. Vela liegt außerhalb von Puppis A. Noch leuchtet Puppis A im ganzen elektromagnetischen Spektrum. Er ist eine der hellsten Quellen am Röntgenhimmel.

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Das Grinsen der Gravitation

Mitten im Bild leuchten Galaxien, die von einem violett leuchtenden Nebel umgeben sind. Weitere Galaxien, die zu Bögen verzerrt sind, umgeben den Nebel. Alles zusammen lässt das Gebilde wie ein lächelndes Gesicht erscheinen.

Bildcredit: Röntgen – NASA / CXC / J. Irwin et al.; Optisch – NASA/STScI

Albert Einstein publizierte die Allgemeine Relativitätstheorie vor mehr als 100 Jahren. Sie sagte den Effekt der Gravitationslinsen vorher. Dieser verleiht fernen Galaxien so eine wunderliche Erscheinung, wenn man sie auf Bildern betrachtet, die mit den Spiegeln der Weltraumteleskope Chandra und Hubble aufgenommen wurden. Sie zeigen eine Galaxiengruppe in Röntgen- und sichtbarem Licht.

Die Gruppe hat den Spitznamen Grinsekatzen-Galaxiengruppe. Vielsagende Bögen rahmen die beiden großen elliptischen Galaxien der Gruppe. Die Bögen sind Bilder ferner Galaxien im Hintergrund. Die Verteilung der Gravitationsmasse in der vorderen Gruppe krümmt sie. Diese Masse besteht vorwiegend aus Dunkler Materie.

Die beiden großen elliptischen „Augen“-Galaxien sind die hellsten in der Gruppe, die verschmelzen. Die relative Geschwindigkeit der Kollision beträgt fast 1350 km/s. Sie erhitzt das Gas auf Millionen Grad. Dabei entsteht das violett gezeigte Leuchten in Röntgenlicht. Neugierig auf die Verschmelzung der Galaxiengruppe? Die Grinsekatze lächelt im Sternbild Große Bärin. Sie ist etwa 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernt.

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Die Wellen im Perseushaufen

Wellen aus Gas schwappen im Perseus-Galaxienhaufen, sie sind innen gelb und verlaufen nach außen zu Rot, bis sie ins Schwarz übergehen. Links unten ist eine große Delle in den Wellen, vielleicht ein Hinweis, dass ein kleinerer Galaxienhaufen vorbeigeschrammt ist.

Bildcredit: NASA, CXC, GSFC, Stephen Walker, et al.

Dieses Röntgenbild des Chandra-Observatoriums ist kontrastverstärkt. Es zeigt, wie gewaltige kosmische Wellen in einem riesigen Speicher aus leuchtendem heißen Gas wirbeln und schwappen. Das Bild ist mehr als 1 Million Lichtjahre breit. Es zeigt das Zentrum des nahen Galaxienhaufens im Perseus. Der Haufen ist etwa 240 Millionen Lichtjahre entfernt.

Der Großteil der beobachtbaren Masse im Perseus-Galaxienhaufen besteht aus Gas, das den ganzen Haufen füllt. Das ist auch in anderen Galaxienhaufen so. Das Gas hat Temperaturen von zig Millionen Grad und leuchtet hell im Röntgenbereich.

Simulationen mit Computern bilden Details der Strukturen nach, die durch das röntgenheiße Gas im Perseushaufen schwappen. Dazu gehört auch die markante konkave Bucht links unter der Mitte. Die Bucht ist etwa 200.000 Lichtjahre groß, also doppelt so groß wie unsere Milchstraße. Dass es sie gibt, lässt vermuten, dass wahrscheinlich auch der Haufen im Perseus vor Milliarden Jahren von einem kleineren Galaxienhaufen gestreift wurde.

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Ein Neutronenstern kühlt ab

Der Supernovaüberrest Cas A ist von einer Wolke umgeben, die sich ausdehnt. Rechts unten ist eine Illustration des Neutronensterns, so könnte er aussehen.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/UNAM/Ioffe/D.Page, P. Shternin et al; Optisch: NASA/STScI; Illustration: NASA/CXC/M. Weiss

Die helle Quelle in der Mitte ist ein Neutronenstern. Das ist der unglaublich dichte, kollabierte Rest eines Sternkerns mit viel Masse. Der Supernovaüberrest Cassiopeia A (Cas A) umgibt ihn. Er ist angenehme 11.000 Lichtjahre entfernt.

Cas A ist die finale Explosion eines massereichen Sterns. Das Licht der Supernova erreichte die Erde erstmals vor etwa 350 Jahren. Die Trümmerwolke dehnt sich aus, sie ist etwa 15 Lichtjahre groß. Das Bildkomposit entstand Röntgendaten und optischen Aufnahmen.

Der Neutronenstern in Cas A kühlt ab. Er ist aber noch so heiß, dass er Röntgenlicht abstrahlt. Jahrelange Beobachtungen mit dem Röntgenteleskop Chandra im Erdorbit zeigen, dass der Neutronenstern rasch abkühlt. Das geschieht so schnell, dass man vermutet, dass ein großer Teil vom Kern des Neutronensterns eine reibungsfreie Supraflüssigkeit aus Neutronen bildet. Chandras Beobachtungen sind die ersten Hinweise auf diesen seltsamen Zustand der Neutronenmaterie.

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NGC 602 und dahinter

Der Sternhaufen NGC 602 ist von malerischen Staubwolken umgeben, die am Rand zu dichten Graten komprimiert wurden.

Bildcredit: Röntgen: Chandra: NASA/CXC/Univ.Potsdam/L.Oskinova et al; Optisch: Hubble: NASA/STScI; Infrarot: Spitzer: NASA/JPL-Caltech

Die Kleine Magellansche Wolke ist eine Begleitgalaxie der Milchstraße. Sie ist etwa 200.000 Lichtjahre von uns entfernt. An ihrem Rand liegt der 5 Millionen Jahre junge Sternhaufen NGC 602. Das faszinierende Hubble-Bild zeigt NGC 602, der von dem Gas und Staub umgeben ist, in dem er entstand.

Bilder im Röntgenlicht von Chandra und in Infrarot von Spitzer ergänzen die Ansicht. Die fantastischen Grate und zurückgefegten Formen sind klare Hinweise, dass die energiereiche Strahlung und die Stoßwellen der massereichen jungen Sterne in NGC 602 die staubige Materie erodiert haben. Dabei lösten sie eine Serie an Sternbildung aus, die vom Zentrum des Sternhaufens ausgeht.

In der Distanz der Kleinen Magellanschen Wolke ist das Bild etwa 200 Lichtjahre breit. Doch die scharfe vielfarbige Ansicht zeigt auch eine reizende Auswahl an Galaxien, die dahinter liegen. Sie sind Hunderte Millionen Lichtjahre oder mehr von NGC 602 entfernt.

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Die Materie des Geschoßhaufens 1E 0657-558

Mitten im Bild liegt der Geschoßhaufen, er ist von Sternen und Galaxien umgeben. Zwei rote Wolken zeigen Gas, das in Röntgenlicht leuchtet. Außen sind zwei blaue Wolken, sie zeigen die Verteilung der Dunklen Materie, falls es sie gibt.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/CfA/ M. Markevitch et al.; Gravitationslinsenkarte: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/ D.Clowe et al.; Optisch: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Was ist mit dem Geschoßhaufen los? Der massereiche Galaxienhaufen (1E 0657-558) verzerrt Galaxien im Hintergrund durch Gravitationslinsen. Das gilt als starkes Indiz für die führende Theorie, nämlich dass es darin Dunkle Materie gibt.

Doch aktuelle Analysen zeigen, dass es eine weniger beliebte Möglichkeit gibt. Sie geht von veränderlicher Gravitation aus. Das könnte das Spiel der Kräfte im Haufen ohne Dunkle Materie erklären. Diese Möglichkeit bietet auch ein Szenario für die Entstehung, das manche für wahrscheinlicher halten. Beide wissenschaftliche Hypothesen wetteifern um die Erklärung der Beobachtungen. Gibt es nun unsichtbare Materie oder modifizierte Gravitation?

Die Diskussion ist spannend. Sie ist nämlich ein gutes Beispiel dafür, wie die Existenz Dunkler Materie die Einfachheit der Theorie mit veränderter Gravitation zunichte machen würde. Der Streit um den Geschoßhaufen wird in naher Zukunft wahrscheinlich fortgeführt, wenn es neue Beobachtungen, Analysen und Simulationen mit Computern gibt.

Für das Bild wurden Daten von Hubble, Chandra und Magellan kombiniert. Rot zeigt die Röntgenstrahlung, die von heißem Gas ausgeht. Die vermutete Verteilung der getrennten Dunklen Materie ist blau abgebildet.

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NGC 6357: Wunderwelt mit Sternen

Der Nebel NGC 6357 enthält komplex verschlungene Fasern aus Staub und Gas. Daten von optischen Teleskopen sind blau dargestellt. Dazwischen verlaufen rote Nebelbänder in Orange. Einige Bereiche um die hellen Sterne schimmern purpurfarben.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/PSU/L. Townsley et al; Optisch: UKIRT; Infrarot: NASA/JPL-Caltech

Aus unerfindlichen Gründen entstehen NGC 6357 einige der massereichsten Sterne, die je entdeckt wurden. Das komplexe Wunderland der Sternbildung besteht aus zahlreichen Fasern aus Staub und Gas. Sie umgeben riesige Höhlen, in denen sich in denen sich Sternhaufen mit viel Masse befinden. Die verschlungenen Muster entstehen durch komplexe Wechselwirkungen. Diese finden zwischen interstellaren Winden, Strahlungsdruck, Magnetfeldern und Gravitation statt.

Dieses Bild entstand aus Aufnahmen, die im sichtbaren Licht (blau) mit dem Teleskop UKIRT auf Hawaii aufgenommen wurden. Das geschah im Rahmen der SuperCosmos-Durchmusterung des Himmels. Ergänzt wurden das Bild mit Infrarot-Daten des Spitzer-Teleskops der NASA (orange) und Röntgen-Daten des Röntgen-Teleskops Chandra (purpur).

Der Nebel NGC 6357 ist ungefähr 100 Lichtjahre groß. Er ist etwa 5500 Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Skorpion. In 10 Millionen Jahren sind die meisten massereichen Sterne, die man derzeit in NGC 6357 sieht, sicherlich explodiert.

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