Das beschriftete galaktische Zentrum

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Bildcredit und Bildrechte: Likai Lin

Beschreibung: Das Zentrum unserer Milchstraße liegt etwa 26.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schütze (Sagittarius). Doch nicht einmal in einer dunklen Nacht kann man es sehen. Wenn Sie in diese Richtung blicken, wird Ihre Sichtlinie bald von dazwischen liegendem interstellarem Staub verdeckt. In die ergiebige galaktische Ebene und die Zentralregionen unserer Galaxis sind dunkle Staubwolken, leuchtende Nebel und dicht gedrängte Sternfelder gepackt.

Diese beschriftete Ansicht ist ein Mosaik aus Bildern des dunklen Himmels. Darauf sind einige Favoriten markiert, besonders solche für Himmelsbeobachterinnen mit kleinen Teleskopen oder Ferngläsern. Die beschnittene Version rückt die Richtung zum galaktischen Zentrum ganz nach rechts. Sie kennzeichnet bekannte Messierobjekte wie den Lagunennebel (M8), Trifid (M20), die Sternwolke M24 und einige von E.E. Barnards dunklen Markierungen am Himmel. Eine Vollversion erweitert die Sicht nach rechts bis zum Sternbild Skorpion und zeigt insgesamt mehr als 20 Grad vom Zentrum der Milchstraße.

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MeerKAT zeigt das galaktische Zentrum in Radio

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Bildcredit: MeerKAT, SARAO

Beschreibung: Was passiert im Zentrum unserer Galaxis? Das ist mit optischen Teleskopen schwer zu sagen, da sichtbares Licht durch dazwischen liegenden interstellaren Staub blockiert wird. Aber in anderen Wellenlängen des Lichtes, zum Beispiel Radio, kann das galaktische Zentrum abgebildet werden und erweist sich als ziemlich interessanter, aktiver Ort.

Dieses Bild zeigt eine erste Aufnahme der Teleskopanordnung MeerKAT aus 64 Radioteleskopen, die kürzlich in Südafrika fertiggestellt wurde. Das eindrucksvoll riesige, detailreiche Bild umfasst vier Mal den Winkeldurchmesser des Mondes (2 Grad). Viele bekannte Quellen werden sehr detailreich gezeigt, etliche davon mit der Vorsilbe Sgr, da das galaktische Zentrum in Richtung des Sternbildes Schütze liegt.

Im Zentrum unserer Galaxis – hier rechts neben der Bildmitte – liegt Sgr A* mit dem sehr massereichen zentralen schwarzen Loch der Milchstraße. Andere Quellen im Bild sind weniger gut erklärbar, darunter der Bogen links neben Sgr A* sowie zahlreiche faserartige Stränge. Zu MeerKATs Zielen gehören die Suche nach Radioemissionen von neutralem Wasserstoff, die in einem viel jüngeren Universum abgestrahlt wurden, sowie kurze, ferne Radioblitze.

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Das magnetische Zentrum unserer Galaxis

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Bildcredit: NASA, SOFIA, Hubble

Beschreibung: Wie sieht das Magnetfeld im Zentrum unserer Milchstraße aus? Um das herauszufinden, fotografierte das NASA-Observatorium SOFIA, das in einer umgebauten 747 fliegt, die Zentralregion mit einem Instrument, das die Bezeichnung HAWC+ trägt. HAWC+ kartiert Magnetismus, indem es polarisiertes Infrarotlicht beobachtet, das von länglichen Staubkörnchen abgestrahlt wird, die am lokalen Magnetfeld ausgerichtet rotieren.

Nun liegt im Zentrum unserer Milchstraße ein sehr massereiches Schwarzes Loch mit der Vorliebe, Gas von Sternen, die es kürzlich zerstörte, zu absorbieren. Das Schwarze Loch unserer Galaxis ist jedoch relativ ruhig, verglichen mit der Absorptionsrate zentraler Schwarzer Löcher in aktiven Galaxien. Dieses Bild könnte zeigen, warum das so ist: Entweder kanalisiert ein umgebendes Magnetfeld Gas in das Schwarze Loch, das sein Äußeres beleuchtet, oder das Magnetfeld zwingt Gas in die Warteschleife um eine Akkretionsscheibe, weshalb es weniger aktiv ist – zumindest vorübergehend.

Dieses Bild wirkt wie ein surreales Mischmasch aus Impasto und Gravitationsastrophysik. Es zeigt bei genauer Betrachtung den aufschlussreichen Hinweis, indem es das Magnetfeld in und um einen staubigen Ring, der Sagittarius A* umgibt, detailreich abbildet. Sagittarius A* ist das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis.

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Reise zum Zentrum der Galaxis


Videocredit: ESO/MPE/Nick Risinger (skysurvey.org)/VISTA/J. Emerson/Digitized Sky Survey 2

Beschreibung: Welche Wunder liegen im Zentrum unserer Galaxis? Im Science-Fiction-Klassiker „Reise zum Mittelpunkt der Erde“ von Jules Verne finden Professor Liedenbrock und seine Begleiter viele seltsame, aufregende Wunder.

Astronomen kennen bereits einige seltsame Objekte im Zentrum unserer Galaxis, darunter gewaltige kosmische Staubwolken, helle Sternhaufen, wirbelnde Ringe aus Gas und sogar ein extrem massereiches Schwarzes Loch. Ein Großteil des galaktischen Zentrums ist im sichtbaren Licht durch dazwischen liegenden Staub und Gas vor unserer Sicht verborgen, doch man kann in anderen Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung forschen.

Dieses Video ist eigentlich eine digitale Sondierung des Zentrums der Milchstraße, die mit Bildern der Digitisierten Himmelsdurchmusterung im sichtbaren Licht beginnt. Im weiteren Verlauf des Films verschiebt sich das gezeigte Licht zum Staub durchdringenden Infrarot und zeigt Gaswolken, von denen man 2013 herausfand, dass sie in das zentrale Schwarze Loch stürzen.

Im Mai 2018 zeigten Beobachtungen eines Sterns, der nahe am zentralen Schwarzen Loch in der Milchstraße vorbeizog, zum allerersten Mal eine Gravitationsrotverschiebung im Licht des Sterns – was laut Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie zu erwarten war.

Höhepunkte: Aktuelle totale Mondfinsternis

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Viele Singularitäten im Galaktischen Zentrum

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Bildcredit: NASA/CXC / Columbia Univ./ C. Hailey et al.

Beschreibung: Eine kürzlich durchgeführte informelle Studie ergab, dass Astronomen noch keinen guten Sammelbegriff für Gruppen Schwarzer Löcher haben. Doch sie brauchen einen.

Die roten Kreise auf diesem Bild des Röntgenobservatoriums Chandra kennzeichnen eine Gruppe mit einem Dutzend Schwarzer Löcher in Doppelsternsystemen. Sie besitzen etwa 5 bis 30 Sonnenmassen und schwärmen in einem Umkreis von ungefähr 3 Lichtjahre um das Zentrum unserer Galaxis mit einem sehr massereiche Schwarzen Loch, das als Sagittarius A* (Sgr A*) bezeichnet wird. Gelbe Kreise kennzeichnen Röntgenquellen, die wahrscheinlich weniger massereiche Neutronensterne oder weiße Zwergsterne in Doppelsternsystemen sind.

Einzelne Schwarze Löcher wären unsichtbar, doch in Doppelsternsystemen sammeln sie Materie von ihrem normalen Begleitstern und erzeugen Röntgenstrahlung. In der Entfernung des galaktischen Zentrums kann Chandra nur die helleren dieser Doppelsysteme mit Schwarzen Löchern als punktförmige Röntgenquellen erkennen – ein Hinweis, dass es dort Hunderte schwächerer Doppelsysteme mit Schwarzen Löchern geben müsste, die noch nicht entdeckt wurden.

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Eine immersive Visualisierung des galaktischen Zentrums


Videocredit: NASA, CXC, Pontifical Catholic Univ. of Chile, C. Russell et al.

Beschreibung: Was würde man sehen, wenn man vom Zentrum unserer Galaxis hinausblicken könnte? Dieses Video zeigt zwei wissenschaftlich ermittelte Möglichkeiten als immersives 360-Grad-Video, bei dem man in jede Richtung blicken kann. Diese Computersimulation basiert auf Infrarotdaten des Very Large Telescope der ESO in Chile sowie Röntgendaten des NASARöntgenobservatoriums Chandra im Orbit.

Zu Beginn des Videos erreichen Sie rasch Sgr A*, das sehr massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis. Wenn Sie dann nach außen blicken, zeigt diese 500-Jahre-Zeitraffersimulation leuchtendes Gas und viele Lichtpunkte, die um Sie kreisen. Viele dieser Punkte sind junge Wolf-Rayet-Sterne, aus denen sichtbare heiße Winde in die umgebenden Nebel wehen. Näherkommende Wolken werden länglich, während Objekte, die sich zu sehr annähern, hineinfallen. Gegen Ende des Videos wiederholt sich die Simulation, doch diesmal stößt die dynamische Region um Sgr A* heißes Gas aus, das die näherkommende Materie zurückstößt.

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Der galaktische Kern in Infrarot

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Bildcredit: Hubble: NASA, ESA und D. Q. Wang (U. Mass, Amherst); Spitzer: NASA, JPL und S. Stolovy (SSC/Caltech)

Beschreibung: Was geschieht im Zentrum unserer Galaxis, der Milchstraße? Um das herauszufinden, kombinierten die Weltraumteleskope Hubble und Spitzer ihren Einsatz, um die Region beispiellos detailreich in Infrarotlicht zu vermessen. Infrarotlicht ist besonders geeignet, um das Zentrum der Milchstraße zu erforschen, weil sichtbares Licht stärker von Staub ausgefiltert wird. Das obige Bild entstand aus mehr als 2000 Bildern des Instruments NICMOS an Bord des Weltraumteleskops Hubble, die 2008 fotografiert wurden. Das Bild zeigt 300 mal 115 Lichtjahre in so hoher Auflösung, dass Strukturen erkennbar sind, die nur 20-mal so groß wie unser Sonnensystem sind. Zu sehen sind Wolken aus leuchtendem Gas und dunklem Staub sowie drei große Sternhaufen. Magnetfelder könnten oben links nahe dem Arches-Sternhaufen Plasma kanalisieren, während unten links energiereiche Sternwinde Säulen beim Quintuplet-Sternhaufen herausschälen. Der massereiche zentrale Sternhaufen, der Sagittarius A* umgibt, ist rechts unten zu sehen. Warum mehrere zentrale helle massereiche Sterne nicht mit diesen Sternhaufen verbunden zu sein scheinen, ist nicht bekannt.

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Der stille Sagittarius A*

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Bildcredit: Röntgen – NASA / CXC / Q. Daniel Wang (UMASS) et al., Infrarot – NASA/STScI

Beschreibung: Heißes Gas ist schwer zu schlucken. Das zumindest scheint für das extrem massereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis zu stimmen. Das Schwarze Loch der Milchstraße, bekannt als die Quelle Sagittarius A*, befindet sich im Zentrum dieses Infrarot- (rote und gelbe Farbtöne) und Röntgen- (blaue Farben) Komposits. Die unscharfe Emission, aufgenommen im Rahmen einer umfangreichen Beobachtungskampagne des Röntgenteleskops Chandra, umgibt das Schwarze Loch und ist in der eingefügten Nahaufnahme zu sehen, die etwa 1/2 Lichtjahr des zirka 26.000 Lichtjahre fernen galaktischen Zentrums zeigt. Astronomen fanden heraus, dass die Röntgenemission von heißem Gas stammt, das aus den Winden massereicher junger Sterne in der Region abgezogen wird. Die Chandra-Daten lassen den Schluss zu, dass höchstens ein Prozent des Gases im Gravitationseinfluss des Schwarzen Loches jemals den Ereignishorizont erreicht und genug Hitze und Drehimpuls verliert, um in das Schwarze Loch zu fallen, während der Rest des Gases als Ausfluss entweicht. Das Ergebnis erklärt, warum das Schwarze Loch der Milchstraße so ruhig ist – viel blasser, als man im energiereichen Röntgenspektralbereich erwarten würde. Das gilt wahrscheinlich für die meisten extrem massereichen Schwarzen Löcher in Galaxien im nahen Universum.

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Das Schwarze Loch in der Milchstraße

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Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, NuSTAR-Projekt

Beschreibung: Im Zentrum unserer Galaxis, der Milchstraße, etwa 27.000 Lichtjahre von uns entfernt, befindet sich ein Schwarzes Loch mit 4 Millionen Sonnenmassen, das als Sagittarius A* (gesprochen: Sagittarius A Stern) bekannt ist. Das Schwarze Loch der Milchstraße ist zum Glück freundlich gestimmt, verglichen mit Schwarzen Löchern in fernen aktiven Galaxien, und verschlingt die Materie rundum mit viel mehr Ruhe. Von Zeit zu Zeit blitzt es jedoch auf. Ein kürzlich beobachteter Ausbruch, der mehrere Stunden dauerte, wurde auf dieser Serie erstklassiger Röntgenbilder des Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) in der Erdumlaufbahn festgehalten. NuSTAR startete am 13. Juni und ist das erste Teleskop, das scharfe Ansichten der Region um Sgr A* in dem Röntgen-Spektralbereich liefert, der jenseits der Spektralbereiche liegt, die den Weltraumteleskopen Chandra und XMM zugänglich sind. Das kürzliche Aufflackern ist in den Bildfeldern ganz rechts zu sehen, die zwei Beobachtungstage von NuSTAR darstellen. Röntgenstrahlen entstehen in Materie, die auf über 100 Millionen Grad Celsius aufgeheizt wird, und die fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird, wenn sie in das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße fällt. Das große eingefügte Röntgenbild zeigt etwa 100 Lichtjahre. Die helle, weiße Region darin stellt die heißeste Materie dar, die dem Schwarzen Loch am nächsten liegt, während die rosarote Wolke wahrscheinlich zu einem nahe gelegenen Supernovaüberrest gehört.

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Reise zum Mittelpunkt der Galaxis


Video-Credit: ESO/MPE/Nick Risinger (skysurvey.org)/VISTA/J. Emerson/Digitized Sky Survey 2

Beschreibung: Welche Wunder liegen im Zentrum unserer Galaxis? In Jules Vernes Science-Fiction-Klassiker „Die Reise zum Mittelpunkt der Erde“ stoßen Professor Liedenbrock und seine Forscherkollegen auf viele seltsame, aufregende Dinge. Astronomen kennen bereits einige der bizarren Objekte, die im Zentrum unserer Galaxis existieren, darunter gewaltige kosmische Staubwolken, helle Sternhaufen, wirbelnde Ringe aus Gas und sogar ein extrem massereiches Schwarzes Loch. Ein Großteil des galaktischen Zentrums ist im sichtbaren Licht aus unserer Sicht von dazwischenliegendem Staub und Gas verdeckt, doch es kann mithilfe anderer Formen elektromagnetischer Strahlung erforscht werden. Das obige Video ist eigentlich eine digitale Vergrößerung des Zentrums der Milchstraße mithilfe von Bildern der Digitized Sky Survey, die im sichtbaren Licht erstellt wurden. Während der Film weiterläuft, verschiebt sich das gezeigte Licht ins Staub durchdringende Infrarotlicht und zeigt erst kürzlich entdeckte Gaswolken, die ins zentrale Schwarze Loch fallen.

Umfrage: Als ich APOD online nicht finden konnte, dachte ich, dass . . .
Hinweis: APOD ist nach einem unerwarteten Stromausfall wieder online
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Imbiss im Zentrum der Galaxis

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Illustrationscredit: ESO/MPE/Marc Schartmann

Beschreibung: Das Monster im Zentrum unserer Galaxis ist bereit für die Fütterung. Aktuelle Beobachtungen mit den Very Large Telescopes zeigen, dass eine Gaswolke dem sehr massereichen schwarzen Loch im galaktischen Zentrum zu nahe kommen wird. Die Gaswolke wird abgerissen, in die Länge gezogen und aufgeheizt, und ein Teil davon wird voraussichtlich im Laufe der nächsten zwei Jahre in das schwarze Loch fallen. Auf dieser künstlerischen Illustration ist das, was nach der nahen Begegnung mit dem schwarzen Loch von dem Klumpen übrig bleibt, in Rot und Gelb dargestellt und wölbt sich aus der gravitativen Todesfalle nach rechts. Die Umlaufbahn der Wolke ist in Rot zu sehen, während die Umlaufbahnen der Zentralsterne in Blau gezeigt werden. Der hineinfallende Nebel enthält schätzungsweise mehrere Erdmassen, während das zentrale schwarze Loch, das vermutlich mit der Radioquelle Sagittariaus A* zusammenfällt, etwa vier Millionen Sonnenmassen enthält. Wenn es einmal hineingefallen ist, wird von dem verlorenen Gas wohl nie wieder etwas zu hören sein.

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