Schlagwort: Schwarzes Loch

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NGC 1275 im Perseus-Galaxienhaufen

Viele elliptische Galaxien füllen das Bild, nur einige wenige haben eine Spiralstruktur. In der Mitte ist eine besonders auffällige Galaxie, weil rote und blaue Fäden von ihr ausgehen. Es ist die aktive Galaxie NGC 1275 im Perseus-Galaxienhaufen.

Bildcredit und Bildrechte: Michal Wierzbinski, Hellas-Sky

Die aktive Galaxie NGC 1275 ist das zentrale große Mitglied im großen Perseus-Galaxienhaufen, der relativ nahe ist. Schon im sichtbaren Licht erscheint sie fast „wild“. Die aktive Galaxie ist eine gewaltige Quelle für Röntgenstrahlung und Radiowellen. NGC 1275 sammelt Materie an, indem ganze Galaxien in sie hineinfallen. Sie speisen am Ende ein sehr massereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie.

Dieses scharfe Teleskopbild entstand aus Schmalband-Bilddaten. Sie betonen die galaktischen Trümmer und Filamente aus leuchtendem Gas, die bei dem Tumult entstehen. Einige davon sind bis zu 20.000 Lichtjahre lang. Die Filamente in NGC 1275 bleiben bestehen, obwohl die heftigen galaktischen Kollisionen sie eigentlich zerstören müssten.

Was hält diese Filamente zusammen? Die Aktivität des Schwarzen Lochs drückt die Strukturen vom dem Zentrum der Galaxie nach außen. Es gibt Hinweise aus Beobachtungen, dass Magnetfelder diese Strukturen stabilisieren. NGC 1275 ist auch als Perseus A bekannt. Sie ist mehr als 100.000 Lichtjahre breit und etwa 230 Millionen Lichtjahre entfernt.

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Webb zeigt die Balkenspiralgalaxie NGC 1365

Der helle Kern der Balkenspiralgalaxie NGC 1365 im Sternbild Chemischer Ofen ist von Spiralarmen umgeben, die hier etwas zerfleddert wirken, weil das Bild mit dem Infrarotteleskop James Webb aufgenommen wurde.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab) – Bearbeitung: Alyssa Pagan (STScI)

NGC 1365 ist eine gewaltige Balkenspiralgalaxie im südlichen Sternbild Chemischer Ofen (Fornax). Sie ist nur 56 Millionen Lichtjahre entfernt und etwa 200.000 Lichtjahre breit. Damit ist ihr Durchmesser etwa doppelt so groß wie der unserer Balkenspiralgalaxie, der Milchstraße.

Das Bild entstand mit dem Mid-Infrared Instrument (MIRI) am Weltraumteleskop James Webb und ist gestochen scharf. Es zeigt atemberaubende Details der prächtigen Spirale im Infrarotlicht. Das Sichtfeld von Webb zeigt einen etwa 60.000 Lichtjahre breiten Ausschnitt von NGC 1365. Es erforscht dabei den Kern der Galaxie und helle, neu entstandene Sternhaufen. Junge Sterne in den Spiralarmen erzeugen das komplexe Netzwerk aus staubigen Filamenten und Blasen. Die Arme winden sich vom zentralen Balken der Galaxie nach außen.

Astronom*innen vermuten, dass das Gravitationsfeld des Balkens von NGC 1365 eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Galaxie spielt. Es leitet Gas und Staub in einen Strudel aus Sternbildung und speist schließlich Material in das zentrale, sehr massereiche Schwarze Loch der aktiven Galaxie.

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Rätsel: Kleine rote Punkte im frühen Universum

Sechs Einzelbilder in zwei Reihen von je drei Bildern. Auf jedem Bild ein unscharfer roter Punkt auf schwarzem Hintergrund und zwei Zeilen Text am jeweils oberen Rand.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI, JWST; Dale Kocevski (Colby College)

Was sind diese kleinen roten Punkte? Niemand kennt die Antwort auf diese Frage. Astronom*innen entdeckten sie erst im letzten Jahr. Inzwischen fanden sie mit dem Weltraumteleskop James Webb Hunderte kleine rote Punkte im frühen Universum.

Kleine rote Punkte leuchten extrem schwach. Man findet sie regelmäßig auf lang belichteten Aufnahmen, die für andere Zwecke gemacht werden.

Derzeit diskutieren Fachleute darüber, was die kleinen roten Punkte sind und welche Bedeutung sie wohl haben. Mögliche Erklärungen sind: extrem massereiche Schwarze Löcher in Gas- und Staubwolken, auf die Materie einströmt; Ausbrüche von Sternbildung in jungen Galaxien, die durch Staub gerötet sind; und schließlich Gaswolken, die von dunkler Materie gespeist werden.

Diese Bilder zeigen sechs kleine rote Punkte, die fast strukturlos sind. Bei jedem steht der Name des JWST-Programms, bei dem sie entdeckt wurden. Außerdem steht bei allen der Wert ihrer kosmologischen Rotverschiebung z. Sie ist ein Maß für die Entfernung. Forschende suchen außerdem im nahen Universum nach den Objekten, die aus früheren kleinen roten Punkten entstanden sein könnten.

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Visualisierung: Umfeld und Scheibe eines Schwarzen Lochs

Horizontal verläuft ein strukturiertes orangefarbenes Band. In der Mitte ist die Milchstraße zu sehen. Sie krümmt sich bis zum oberen Bildrand. Ein zweites Bild des orangefarbenen Bandes verläuft wie eine Sinuswelle über die untere Hälfte des Bildes, während ein zweites Bild der Milchstraße direkt darüber erscheint.

Visualisierungscredit: GSFC der NASA, J. Schnittman und B. Powell; Text: Francis J. Reddy (U. Maryland, NASA’s GSFC)

Wie sieht es aus, wenn man in ein gigantisches Schwarzes Loch stürzt? Dieses Bild ist eine Visualisierung mit Supercomputern. Es zeigt den ganzen Himmel aus der Sicht einer simulierten Kamera, die in ein Schwarzes Loch mit 4 Millionen Sonnenmassen stürzt. Das Schwarze Loch ist ähnlich wie jenes im Zentrum unserer Galaxis.

Die Kamera ist etwa 16 Millionen Kilometer vom Ereignishorizont des Schwarzen Lochs entfernt. Sie rast mit 62 Prozent der Lichtgeschwindigkeit nach innen. Die Gravitation führt zu Zerrspiegel-Effekten. Dadurch erscheint das Sternband der Milchstraße doppelt: als kompakte Schleife am oberen Rand und als Sekundärbild im unteren Teil des Bildes.

Der Mauspfeil über dem Bild zeigt zusätzliche Erklärungen. Mit solchen Visualisierungen kann man Schwarze Löcher auf eine Weise erforschen, die sonst nicht möglich wäre.

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M77: Spiralgalaxie mit aktivem Zentrum

Die aktive Galaxie M77 im Sternbild Walfisch füllt dieses Bild. Markante Staubspuren in den Spiralarmen sind von rötlichen Sternbildungsregionen und blauen Sternhaufen gesäumt. Das Zentrum leuchtet gelblich. Die Erscheinung der Galaxie ist sehr dicht.

Bildcredit: Hubble, NASA, ESA, L. C. Ho, D. Thilker

Was passiert im Zentrum der nahen Spiralgalaxie M77? Wir sehen die Galaxie ist von oben. Sie ist nur 47 Millionen Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Walfisch (Cetus). Bei dieser Entfernung hat die schöne Inselwelt einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren.

M77 ist auch als NGC 1068 bekannt. Sie hat einen kompakten und sehr hellen Kern. Astronom*innen erforschen dort die Geheimnisse massereicher Schwarzer Löcher in aktiven Seyfert-Galaxien. M77 und ihr aktiver Kern strahlen hell in einem breiten Spektrum. Es reicht von Röntgen– und Ultraviolettstrahlung bis hin zu sichtbarem Licht, Infrarot und Radiowellen.

Dieses scharfe Bild von M77 stammt vom Hubble-Weltraumteleskop von NASA und ESA. Es zeigt Details der gewundenen Spiralarme, die von roten Staubwolken und blauen Sternhaufen gesäumt werden. Alles umkreist das helle, weiße, leuchtende Zentrum der Galaxie.

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Hubble zeigt einen hufeisenförmigen Einstein-Ring

Um eine elliptische gelbe Galaxie biegt sich ein blauer Ring. Es ist das verzerrte Abbild einer Galaxie, die viel weiter entfernt ist. Die gelbe Galaxie im Vordergrund wirkt dabei wie eine Linse, die das Licht bricht.

Bildcredit: ESA/Hubble und NASA

Was ist groß und blau und kann sich um eine ganze Galaxie biegen? Die Fata Morgana einer Gravitationslinse. Im Vordergrund liegt eine massereiche elliptische Galaxie (leuchtend rote Galaxie: LRG). Sie verzerrt mit ihrer Gravitation das Licht der blauen Galaxie, die viel weiter entfernt ist, zu einem leuchtenden Bogen.

Normalerweise führt so eine Verbiegung des Lichtwegs zu zwei getrennten Bildern der weiter entfernten Galaxie. Doch in diesem Fall ist die räumliche Anordnung der Linse so genau, dass die Galaxie im Hintergrund zu einem Hufeisen verzerrt wird. Die Form ist sogar fast ein geschlossener Einsteinring.

LRG 3-757 wurde zwar schon 2007 in den Daten der Sloan Digital Sky Survey (SDSS) entdeckt. Doch dieses Bild wurde erst bei einer nachfolgenden Beobachtung mit dem Weltraumteleskop Hubble mit der Wide Field Camera 3 aufgenommen.

Die zentrale Galaxie, welche die Linse bildet, wurde kürzlich erneut untersucht. Dabei zeigte sich, dass sie ein einzelnes Schwarzes Loch enthält. Es soll 36 Milliarden Sonnenmassen besitzen.

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GW250114: Rotierende Schwarze Löcher kollidieren

Die Illustration der Künstlerin Aurore Simonnet zeigt ein Schwarzes Loch vor seiner Verschmelzung.

Illustrationscredit: Aurore Simonnet (SSU/EdEon), LVK, URI; LIGO-Arbeitsgemeinschaft

Es war das stärkste Signal von Gravitationswellen, das man je gemessen hat. Was zeigte es? GW250114 wurde Anfang des Jahres von beiden Armen von LIGO in Washington und Louisiana in den USA entdeckt. LIGO steht für Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. Die Analyse ergab, dass bei dem Ereignis zwei Schwarze Löcher zu einem größeren Schwarzen Loch mit etwa 63 Sonnenmassen verschmolzen. Jedes einzelne hatte davor etwa 33 Sonnenmassen.

Das Ereignis fand zwar rund eine Milliarde Lichtjahre entfernt statt. Doch das Signal war so stark, dass erstmals der Spin aller Schwarzen Löcher genau bestimmt werden konnte. Außerdem wurde besser als je zuvor bestätigt, dass die gesamte Fläche des Ereignishorizonts um das kombinierte Schwarze Loch größer war als die der verschmelzenden Schwarzen Löcher. Genau so wurde es vorhergesagt.

Diese Illustration einer Künstlerin zeigt eine Ansicht aus der Nähe eines Schwarzen Lochs vor der Kollision.

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Das Trapez mitten im Orion

Das Innere des Orionnebels füllt das Bild. In der Mitte leuchten vier helle Sterne, sie sind das Trapez. Gemeinsam bringen sie den Orionnebel zum Leuchten.

Bildcredit: Bilddaten: Hubble-Vermächtnisarchiv, Bearbeitung: Robert Gendler

Was befindet sich im Zentrum des Orion? Das Trapez: Das sind die vier hellen Sterne mitten in diesem scharfen kosmischen Porträt. Diese Sterne befinden sich in einer Region, die einen Radius von etwa 1,5 Lichtjahren hat. Sie dominieren das Zentrum des dichten Sternhaufens im Orionnebel. Ultraviolette, ionisierende Strahlung der Trapezsterne – vor allem des hellsten Sterns Theta-1 Orionis C – sorgt für das gesamte sichtbare Leuchten in dieser komplexen Region, in der Sterne entstehen.

Der Sternhaufen im Orionnebelhaufen ist etwa drei Millionen Jahre alt und war in seiner frühen Phase noch kompakter. Eine dynamische Untersuchung legt nahe, dass es in der Anfangszeit zu wilden Sternkollisionen gekommen sein könnte. Dabei entstand vielleicht ein Schwarzes Loch mit mehr als der 100-fachen Masse unserer Sonne.

Wenn es im Haufen ein Schwarzen Loch gibt, könnte das die ungewöhnlich hohen Geschwindigkeiten der Trapezsterne erklären. Der Orionnebel ist rund 1.500 Lichtjahre entfernt. Damit gehört er zu den erdnächsten Orten, an denen ein Schwarzes Loch vermutet wird.

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