Schlagwort: Sgr A*

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Dunkle Materie im Zentrum der Galaxis?

Das linke der beiden Bilder ist ein Rohbild vom galaktischen Zentrum. Rechts wurden Gammaquellen abgezogen. Dabei blieb ein Überschuss. In den Bildmitten sind bunte Kerne, die von lila und blauen Nebeln umgeben sind.

Bildcredit: T. Daylan et al., Weltraumteleskop Fermi, NASA

Wie entstehen Gammastrahlen im Zentrum der Milchstraße? Die Spannung steigt. Eine Erklärung könnte lauten: durch schwer fassbare Dunkle Materie. In den letzten Jahren kartierte das Gammastrahlen-Weltraumteleskop Fermi das Zentrum der Galaxis in Gammastrahlen. Wiederholte detailreiche Analysen zeigen: Der Bereich um das galaktische Zentrum wirkt zu hell, als dass man es mit bekannten Gammastrahlen-Quellen erklären könnte.

Das Rohbild links oben zeigt die galaktische Zentralregion in Gammastrahlen. Im rechten Bild wurden alle bekannten Quellen abgezogen. Dabei blieb ein unerwarteter Überschuss. Ein faszinierendes hypothetisches Modell könnte das Ausmaß erklären. Es enthält eine Art Dunkler Materie, die als WIMPs bekannt sind. Es sind Teilchen, die mit sich selbst kollidieren und dabei die Gammastrahlen erzeugen könnten, die beobachtet wurden.

Diese Hypothese ist allerdings umstritten. Es gibt Diskussionen und detailreichere Untersuchungen. Die Natur Dunkler Materie zu erkennen ist eine der großen Aufgaben moderner Wissenschaft. Denn diese ungewöhnliche Art kosmologisch allgegenwärtiger Materie macht sich nur durch Gravitation bemerkbar.

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Der stille Sagittarius A*

Im Bild sind rote gewundene nebelige Arme verteilt, darin sind gelbe und blaue unscharfe Lichtflecken verteilt. In der Mitte ist ein Quadrat markiert, das rechts oben vergrößert dargestellt ist. Es zeigt eine Nebelstruktur mit einem hellen Zentrum.

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

Heißes Gas ist schwer zu schlucken. Das gilt anscheinend auch für das extrem massereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis. Das Schwarze Loch in der Milchstraße ist als die Quelle Sagittarius A* bekannt. Es befindet sich in der Mitte dieses Komposits. Darauf ist Infrarot in roten und gelben Farbtönen dargestellt, Röntgenstrahlung in blauen Farben.

Eine unscharfe Emission umgibt das Schwarze Loch. Sie wurde im Rahmen einer umfangreichen Beobachtungskampagne mit dem Röntgenteleskop Chandra aufgenommen. Der eingefügte Ausschnitt zeigt die Nahaufnahme im Detail, er ist etwa 1/2 Lichtjahr breit. Das galaktische Zentrum ist ungefähr 26.000 Lichtjahre entfernt.

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 zeigen, dass höchstens ein Prozent des Gases im Gravitationsbereich des Schwarzen Loches jemals den Ereignishorizont erreicht und genug Hitze und Drehimpuls verliert, um in das Schwarze Loch zu stürzen. Der Rest des Gases entweicht als Ausfluss.

Das Ergebnis erklärt, warum das zentrale Schwarze Loch in der Milchstraße so ruhig ist. Es 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

Das Bild im Hintergrund zeigt das Zentrum der Milchstraße. Ein Einschub in der Bildmitte zeigt eine Vergrößerung davon. Rechts daneben sind drei Bilder eines Lichtausbruchs untereinander gezeigt.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Projekt NuSTAR

Das Zentrum unserer Milchstraße ist etwa 27.000 Lichtjahre von uns entfernt. Darin befindet sich ein Schwarzes Loch mit vier Millionen Sonnenmassen. Es wird als Sagittarius A* (gesprochen: Sagittarius A Stern) bezeichnet.

Das Schwarze Loch der Milchstraße ist zum Glück freundlich gestimmt, wenn man es mit Schwarzen Löchern in fernen aktiven Galaxien vergleicht. Es verschlingt die Materie um sich herum mit viel mehr Ruhe. Von Zeit zu Zeit blitzt es jedoch auf.

Kürzlich wurde ein Ausbruch beobachtet, der mehrere Stunden dauerte. Er wurde auf dieser Serie erstklassiger Röntgenbilder des Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) in der Erdumlaufbahn dokumentiert.

NuSTAR startete am 13. Juni ins All. Es ist das erste Teleskop, das scharfe Ansichten der Region um Sgr A* in dem Röntgen-Spektralbereich liefert, der jenseits der Spektralbereiche liegt, die mit den Weltraumteleskopen Chandra und XMM aufgenommen werden können.

Die drei Bildfelder ganz rechts zeigen das kürzliche Aufflackern. Es wurde im Lauf von zwei Beobachtungstagen von NuSTAR beobachtet. Röntgenstrahlen entstehen in Materie, die auf über 100 Millionen Grad Celsius aufgeheizt und die fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird, wenn sie in das zentrale Schwarze Loch der Milchstraße fällt.

Das groß eingefügte Röntgenbild ist etwa 100 Lichtjahre breit. Die helle, weiße Region darin zeigt die heißeste Materie, die dem Schwarzen Loch am nächsten kommt. Die rosarote Wolke gehört wahrscheinlich zu einem nahe gelegenen Supernovaüberrest.

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Die Reise zum Mittelpunkt der Galaxis

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

Was ist im Zentrum unserer Galaxis? In Jules Vernes Science-Fiction-Klassiker „Die Reise zum Mittelpunkt der Erde“ stoßen Professor Liedenbrock und seine Mitreisenden auf seltsame Dinge. Weltraumforschende kennen bereits einige der bizarren Objekte im Zentrum unserer Galaxis, zum Beispiel 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 von uns aus gesehen von dazwischenliegendem Staub und Gas verdeckt, doch es kann mit elektromagnetischer Strahlung in anderen Wellenlängen erforscht werden.

Das Video zeigt eine digitale Vergrößerung vom Zentrum der Milchstraße mit Bildern der Digitized Sky Survey. Diese Durchmusterung wurde im sichtbaren Licht durchgeführt. Im Verlauf des Films verschiebt sich die Darstellung von sichtbarem Licht zum Infrarotlicht, das Staub durchdringt, und zeigt kürzlich entdeckte Gaswolken, die ins zentrale Schwarze Loch fallen.

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Ein Weitwinkelbild des galaktischen Zentrums

Links im Bild zieht eine dunkle Staubwolke über das nebelige Leuchten der Milchstraße. Rechts daneben sind einige Sterne, die von bunten Nebeln umgeben sind.

Bildcredit und Bildrechte: Ivan Eder

Das Zentrum der Milchstraße ist vom Schützen bis zum Skorpion ein wirklich schöner Teil vom Nachthimmel des Planeten Erde. Dieses Weitwinkelbild ist etwa 30 Grad breit. Es zeigt die prächtige Region. Die kosmische Aussicht wurde 2010 fotografiert. Sie zeigt komplexe Staubbahnen und helle Nebel sowie Sternhaufen, die in den reichhaltigen zentralen Sternfeldern unserer Galaxis verteilt sind.

Von links beginnend seht ihr den Lagunen-, den Trifid– und den Katzenpfotennebel. Rechts sind der Pfeifennebel und die farbig leuchtenden Wolken um Rho Ophiuchi und Antares dargestellt. Das Zentrum der Galaxis ist ungefähr 26.000 Lichtjahre entfernt, es befindet sich hier.

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Imbiss im Zentrum der Galaxis

Eine orange-rot leuchtende Gaswolke wird vom Schwarzen Loch in der Milchstraße angezogen und in die Länge gerissen. Die Bahnen von Sternen, die um das Schwarze Loch kreisen, sind blau dargestellt.

Illustrationscredit: ESO/MPE/Marc Schartmann

Das Monster im Zentrum unserer Galaxis ist bereit zur Fütterung. Aktuelle Beobachtungen mit dem Very Large Telescope zeigen, dass eine Gaswolke dem sehr massereichen Schwarzen Loch im galaktischen Zentrum zu nahe kommt. Die Gaswolke wird zerfetzt, in die Länge gezogen und erhitzt. Ein Teil davon fällt voraussichtlich im Laufe der nächsten zwei Jahre in das schwarze Loch.

Diese künstlerische Illustration zeigt das, was nach der nahen Begegnung mit dem schwarzen Loch von dem Klumpen übrig bleibt, in Rot und Gelb. Der Überrest wölbt sich aus der Gravitationsfalle nach rechts. Die Umlaufbahn der Wolke ist rot, die Umlaufbahnen der Zentralsterne sind blau abgebildet.

Der hineinfallende Nebel enthält schätzungsweise mehrere Erdmassen. Das zentrale schwarze Loch, das vermutlich mit der Radioquelle Sagittarius A* zusammenfällt, enthält ungefähr vier Millionen Sonnenmassen. Wenn es einmal hineingefallen ist, ist von dem verlorenen Gas wohl nie wieder etwas zu hören.

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Sternklare Nacht über Alamut

Über einem Berg steigt die Milchstraße mit dunklen Staubwolken und vielen bekannten Sternbildern auf.

Credit: Babak Tafreshi (TWAN)

Beschreibung: Die sternklare Szene zeigt das Streiflicht eines Meteors und den Bogen der Milchstraße über dem imposanten Berg der Festung von Alamut. Die Alamut-Festung mitten im Elburs-Gebirge im Iran wurde im 9. Jahrhundert in den Fels gebaut.

Der Name bedeutet Adlerhorst. Historisch gesehen war dort ein Zentrum für Bibliotheken und Bildung. Einige Zeit war sie im 13. Jahrhundert der Wohnsitz des bedeutenden persischen Gelehrten und Astronomen Nasir al-Din al-Tusi. Fiktional ist Alamut die Heimat der Attentäter im Abenteuerfilm Prinz von Persien.

Tusi kannte natürlich die Sterne am Nachthimmel. Um sie zu finden, schiebt einfach den Mauspfeil über das Bild. Zu den Schmuckstücken gehören die hellen, weißen Sterne Deneb im Schwan, Wega und Altair, Nebel nahe dem galaktischen Zentrum und die dunklen, undurchsichtigen Staubwolken der Milchstraße, die man auch als die große Teilung kennt.

Die Lichter rechts unten stammen von kleinen Dörfern und der Hauptstadt Tehran, die mehr als 100 Kilometer entfernt im Südwesten liegt.

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Das galaktische Zentrum in Infrarot von 2MASS

Von links unten nach rechts oben verläuft ein dunkelbraunes gefasertes Staubband vor einem Teppich aus Sternen.

Credit: 2MASS-Projekt, U. Mass., IPAC/Caltech, NSF, NASA

Beschreibung: Das Zentrum unserer Galaxis ist ein lebhafter Ort. Im sichtbaren Licht ist ein Großteil des galaktischen Zentrums von undurchsichtigem Staub verdeckt. Im Infrarotlicht leuchtet Staub stärker und verdeckt weniger. Dadurch wurde die Aufnahme fast einer Million Sterne im oben gezeigten Bild möglich.

Das galaktische Zentrum leuchtet links unten. Es liegt etwa 30.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schütze (Sagittarius). Die galaktische Ebene der Milchstraße – in dieser Ebene kreist auch die Sonne – ist an der dunklen diagonalen Staubbahn erkennbar. Die undurchsichtigen Staubkörner entstehen in den Atmosphären kühler roter Riesensterne, aus ihnen entstehen Molekülwolken.

Die Region um das galaktische Zentrum leuchtet hell im Radiobereich und in energiereicher Strahlung. Das galaktische Zentrum enthält wahrscheinlich ein riesiges Schwarzes Loch.

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