Schlagwort: Röntgen

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Arp 299: Schwarze Löcher in kollidierenden Galaxien

In sichtbarem Licht sieht man zwei verworrene Galaxien, darüber ist Röntgenlicht in Falschfarben gelegt. Es zeigt das Gerangel der Schwarzen Löcher.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, GSFC, Hubble, NuSTAR

Spuckt nur ein schwarzes Loch energiereiche Strahlung – oder sind es zwei? Um das herauszufinden, richteten Forschende das Teleskop NuSTAR der NASA im Erdorbit auf die rätselhaften kollidierenden Galaxien Arp 299, welche die Strahlung ausstoßen. Die beiden Galaxien von Arp 299 sind Millionen Jahre in einem Gravitationskampf gefangen. Ihre zentralen Schwarzen Löcher werden bald selbst kämpfen.

Dieses hoch aufgelöste Bild wurde von Hubble in sichtbarem Licht fotografiert. Darüber wurde diffuses Röntgenleuchten von NuSTAR gelegt. Es ist in Falschfarbenrot, -grün und -blau dargestellt. Die NuSTAR-Beobachtungen zeigen bei nur einem der zentralen Schwarzen Löcher, wie es sich durch eine Region aus Gas und Staub kämpft und dabei Materie absorbiert und Röntgenlicht abstrahlt.

Die energiereiche Strahlung stammt nur vom rechten Galaxienzentrum. Sie entsteht sicherlich in der Nähe, aber außerhalb des Ereignishorizonts des zentralen Schwarzen Loches. In Milliarden Jahren bleibt nur eine Komponente der Galaxien übrig und nur ein zentrales massereiches Schwarzes Loch. Doch bald danach stürzt sich eine weitere Galaxie ins Getümmel.

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Tychos Supernovaüberrest expandiert

Videocredit: NASA, CXC, GSFC, B. Williams et al.

Welcher Stern erzeugte diesen riesigen Bovist, der immer noch wächst? Hier ist das erste Video der Ausdehnung, das je von Tychos Supernovaüberrest erstellt wurde. Der Überrest entstand bei einer Sternexplosion, die der berühmte Astronom Tycho Brahe vor 400 Jahren beobachtete. Das Video dauert 2 Sekunden. Es ist ein Zeitraffer-Komposit aus Röntgenbildern, die von 2000 bis 2015 mit dem Röntgenteleskop Chandra im Weltraum aufgenommen wurden. Sie wurden mit einer Auswahl optischer Bilder ergänzt.

Die expandierende Gaswolke ist extrem heiß. Die Ausdehnung erfolgt mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit. Dadurch erscheint die Wolke bauschig. Der Stern, aus dem SN 1572 entstand, löste sich wahrscheinlich ganz auf. Doch ein Stern mit der Bezeichnung Tycho G war vermutlich sein Begleiter. Er ist zu blass, um ihn hier zu erkennen.

Es ist wichtig, nach Vorläufern der Überreste von Tychos Supernova zu suchen. Es handelt sich nämlich um eine Supernova vom Typ Ia. Solche Supernovae sind wichtige Elemente der Entfernungsskala, mit der man den Maßstab des sichtbaren Universums kalibriert. Die Spitzenhelligkeit einer Typ-Ia-Supernova ist gut erklärbar. Das macht sie sehr wertvoll, um die Beziehung zwischen Blässe und Entfernung im fernen Universum zu erforschen.

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Hitomi startet

Am klaren Himmel startet eine Rakete. Nach unten zeigt ein hell leuchtender Feuerstrahl, der in Wolken endet.

Bildcredit und Bildrechte: F. Scott Porter (NASA, Goddard-Raumfahrtzentrum)

Am 17. Februar um 17:45 JST dröhnte diese H-IIA-Rakete in den Himmel. Sie startete am Raumfahrtzentrum Tanegashima, das von JAXA betrieben wird. Es liegt an der Südküste von Japan auf dem Planeten Erde. An Bord befand sich der astronomische Röntgensatellit ASTRO-H. Er kreist nun im Orbit.

Das Satelliten-Observatorium wurde gebaut, um den extremen Kosmos zu untersuchen. Es beobachtet Objekte von Schwarzen Löchern bis hin zu Galaxienhaufen mit viel Masse. Das Observatorium besitzt vier neuartige Teleskope für Röntgenlicht. Dazu kommen Instrumente, die Photonenenergien von 300 bis 600.000 Elektronenvolt messen können. Zum Vergleich: Die Energie von Photonen im sichtbaren Licht beträgt 2 bis 3 Elektronenvolt.

Es gibt eine Tradition, dass Satelliten nach ihrem erfolgreichen Start umbenannt werden. Daher wurde ASTRO-H „Hitomi“ genannt, nach einer uralten Legende über Drachen. Es bedeutet „Pupille im Auge“.

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Hochenergie-Andromeda

Die Andromedagalaxie ist in UV-Licht abgebildet. Darüber wurden Bilddaten in Röntgenlicht gelegt, die Binärsysteme mit Neutronensternen oder Schwarzen Löchern zeigen.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, GSFC, NuSTAR, GALEX

Die Andromedagalaxie ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Für eine große Galaxie liegt sie gleich um die Ecke. Man kennt sie auch als M31. Die Bilddaten im eingefügten Teil stammen vom Nuclear Spectrosopic Telescope Array (NuSTAR) der NASA. Sie zeigen die bisher beste Hochenergie-Röntgensicht auf unsere große Nachbarspirale. Dazu gehören etwa 40 extreme Röntgenquellen und Röntgen-Doppelsternsysteme mit einem Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern, in deren Umlaufbahn ein gewöhnlicher Begleitstern kreist.

Andromeda ist größer als unsere Milchstraße. Die beiden sind die massereichsten Mitglieder unserer Lokalen Gruppe. Andromeda ist so nahe, dass NuSTAR den Bestand an Röntgen-Binärsystemen im Detail untersuchen kann. Die Daten werden mit denen in unserer Galaxis verglichen. Das Bild im Hintergrund zeigt Andromeda in energiereichem UV-Licht. Es wurde mit dem Galaxy Evolution Explorer (GALEX) der NASA aufgenommen.

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Puppis – ein Supernovaüberrest

Der Supernovaüberrest Puppis A leuchtet hinter dem größeren, näher gelegenen Vela-Supernovaüberrest im Schiffssegel.

Bildcredit und Bildrechte: Don Goldman

Der Supernovaüberrest Puppis A entstand bei der Explosion eines massereichen Sterns. Puppis A dringt in das interstellare Medium, das ihn umgibt. Er ist ungefähr 7000 Lichtjahre entfernt. In dieser Entfernung wäre dieses farbige Teleskopfeld ungefähr 60 Lichtjahre breit. Das Bild entstand aus optischen Bilddaten, die mit Breit- und Schmalbandfiltern aufgenommen wurden.

Der Supernovaüberrest breitet sich in seine Umgebung aus, die klumpig und ungleichmäßig ist. Komprimierte Fasern aus Sauerstoffatomen leuchten in grünblauen Farbtönen. Wasserstoff und Stickstoff schimmern rötlich. Die ursprüngliche Supernova wurde vom Kollaps des massereichen Sternkerns ausgelöst. Ihr Licht erreichte die Erde vor etwa 3700 Jahren.

Wir sehen den Überrest Puppis A hinter einem Schleier, den der Vela-Supernovaüberrest bildet. Er ist näher und älter und liegt bei der überfüllten Ebene unserer Milchstraße. Der Überrest Puppis A leuchtet immer noch im ganzen elektromagnetischen Spektrum. Er ist eine der hellsten Räntgen-Quellen am Himmel.

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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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Licht von Cygnus A in vielen Wellenlängen

Das Bild der Galaxie Cygnus A im Sternbild Schwan kombiniert Daten in vielen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums. In der Mitte ist blauer Nebel, nach links und rechts strömen rötliche Wolken aus.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/SAO; Optisch: NASA/STScI; Radio: NSF/NRAO/AUI/VLA

Die Astronomie feiert das Internationalen Jahr des Lichtes. Hier seht ihr ein Bild der aktiven Galaxie Cygnus A im ganzen elektromagnetischen Spektrum mit vielen Details.

Das Bild enthält Röntgendaten des Chandra-Observatoriums in der Umlaufbahn. Sie sind blau gefärbt. Offenbar ist Cygnus A eine gewaltige Quelle energiereicher Röntgenstrahlen. Doch bekannt ist sie eher für das energiearme Ende im elektromagnetischen Spektrum.

Cygnus A ist 600 Millionen Lichtjahre entfernt. Für Radioteleskope ist sie eine der hellsten Quellen am Himmel. Cygnus A ist die größte Radiogalaxie in unserer Nähe. Radioemissionen sind im Bild rot gefärbt. Sie breiten sich nach beiden Seiten auf einer gemeinsamen Achse fast 300.000 Lichtjahre weit aus.

Die Emissionen stammen von Strahlen relativistischer Teilchen. Diese Strahlen strömen von einem sehr massereichen Schwarzen Loch im Zentrum aus. Heiße, helle Flecken markieren die Enden der Ströme, die in das kühle, dichte Material in der Umgebung dringen.

Die Daten von Hubble zeigen die Galaxie in sichtbaren Wellenlängen. Sie sind gelb gefärbt. Das Feld im Hintergrund stammt von der Digital Sky Survey (Digitale Himmelsdurchmusterung). Es ergänzt die Ansicht in vielen Wellenlängen.

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Zwei Schwarze Löcher tanzen in 3C 75

Mitten im Bild leuchtet ein blauer Nebel vor einem dunklen Hintergrund, darin zeichnen sich zwei sternartige Lichtquellen ab, von denen drei nebelartige rosarote Schlieren ausströmen.

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

Was passiert in der aktiven Galaxie 3C 75? Dieses Kompositbild entstand aus Röntgen- (blau) und Radiodaten (rosarot). Die beiden hellen Quellen in der Mitte sind extrem massereiche Schwarze Löcher. Sie umkreisen einander und versorgen die gewaltige Radioquelle 3C 75 mit Energie.

Die massereichen Schwarzen Löcher stoßen Strahlen aus relativistischen Teilchen aus. Sie sind 25.000 Lichtjahre voneinander entfernt und von Gas umgeben. Das Gas ist viele Millionen Grad heiß und leuchtet in Röntgenlicht. Das Gebilde ist etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt. Es befinden sich im Inneren zweier verschmelzender Galaxien. Sie gehören zum Galaxienhaufen Abell 400.

Forschende vermuten, dass die beiden massereichen Schwarzen Löcher ein Doppelsystem sind, das durch Gravitation aneinander gebunden ist. Der Schluss liegt nahe, denn die Ströme wirken einheitlich zurückgefegt. Das ist sehr wahrscheinlich auf eine gemeinsame Bewegung zurückzuführen, denn sie rasen mit 1200 Kilometern pro Sekunde durch das heiße Gas im Haufen.

Solche spektakulären kosmischen Verschmelzungen kommen in der Umgebung dicht gedrängter Galaxienhaufen im fernen Universum vermutlich häufig vor. Kurz vor ihrer Verschmelzung werden sie zu einer intensiven Quelle für Gravitationswellen.

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