Tycho und Clavius

Der junge Krater Tycho und der alte Krater Clavius in den südlichen Hochländern gehören zu den größten und markantesten auf der Vorderseite des Mondes.

Bildcredit und Bildrechte: Eduardo Schaberger Poupeau

Beschreibung: Auf dieser detailreichen Teleskopansicht der zerklüfteten südlichen Hochländer des Mondes ist der Süden oben. Diese Mondlandschaft vom 20. Juli zeigt Jung und Alt auf dem Mond, nämlich die großen Krater Tycho und Clavius.

Tycho ist ungefähr 100 Millionen Jahre jung. Der 85 Kilometer große Krater nahe der Mitte besitzt einen scharfen Wall, sein zwei Kilometer hoher Zentralberg im hellen Sonnenlicht wirft einen dunklen Schatten. Die Trümmer, die bei dem Einschlag ausgeworfen wurden, durch den Tycho entstand, machen ihn immer noch zum markantesten Mondkrater bei Vollmond. Sein gut sichtbares Muster aus hellen Streifen und Strahlen reicht über einen Großteil der Mondvorderseite. Am Landeort von Apollo 17, etwa 2000 Kilometer entfernt, wurde sogar Material gesammelt, das wahrscheinlich vom Tycho-Einschlag stammt.

Einer der ältesten und größten Krater auf der Vorderseite des Mondes, der 225 Kilometer große Clavius, liegt südlich (über) Tycho. Das Strahlensystem des Kraters Clavius, das vom ursprünglichen Einschlagsereignis stammt, ist längst verblasst. Die erodierten Wände des alten Kraters und der glatte Boden sind inzwischen von kleineren Einschlagskratern überlagert, die später als Clavius entstanden sind.

Bei Beobachtungen mit dem Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), die 2020 veröffentlicht wurden, wurde Wasser in Clavius entdeckt. Sowohl der junge Krater Tycho als auch der alte Krater Clavius sind Schauplätze im monumentalen Science-Fiction-Epos 2001: Odyssee im Weltraum.

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Die gekrümmten Magnetfelder von Centaurus A

Das Infrarot-Teleskop SOFIA zeigt die Magnetfeldlinien der Galaxie Centaurus A.

Bildcredit und Bildrechte: Optisch: Europäische Südsternwarte (ESO) Wide Field Imager; Submillimeter: Max-Planck-Institut für Radioastronomie/ESO/Atacama Pathfinder Experiment (APEX)/A.Weiss et al; Röntgen und Infrarot: NASA/Chandra/R. Kraft; JPL-Caltech/J. Keene; Text: Joan Schmelz (USRA)

Beschreibung: Wenn Galaxien kollidieren, was passiert dann mit ihren Magnetfeldern? Um das herauszufinden, richtete die NASA SOFIA in einer fliegenden 747 auf die galaktische Nachbarin Centaurus A, um die Emission von polarisiertem Staub zu beobachten, der Magnetfelder nachzeichnet.

Die ungewöhnliche Form von Cen A entstand beim Zusammenstoß zweier Galaxien mit Strahlen, die mit Gas gespeist werden, das in ein zentrales, sehr massereiches Schwarzes Loch strömt. Auf diesem Ergebnisbild wurden die von SOFIA ermittelten magnetischen Feldlinien über die Bilder von ESO (sichtbares Licht: weiß), APEX (Submillimeter: orange), Chandra (Röntgenstrahlung: blau) und Spitzer (Infrarot: rot) gelegt.

Es stellte sich heraus, dass die Magnetfelder an den Außenbereichen der Galaxie parallel zu den Staubbahnen verlaufen, aber in der Nähe des Zentrums verzerrt sind. Die Gravitationskräfte in der Nähe des Schwarzen Lochs beschleunigen die Ionen und verstärken das Magnetfeld.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kollision nicht nur die Massen der Galaxien vereinigte, sondern auch ihre Magnetfelder verstärkte. Diese Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse, wie sich Magnetfelder im frühen Universum entwickelten, als Verschmelzungen häufiger waren.

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Das Magnetfeld der Strudelgalaxie

Dieses Bild entstand aus Daten des Weltraumteleskops Hubble und dem Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie (SOFIA). Es zeigt Magnetfelder in der Strudelgalaxie M51.

Bildcredit: NASA, SOFIA, HAWC+, Alejandro S. Borlaff, JPL-Caltech, ESA, Hubble; Text: Jayanne English (U. Manitoba)

Beschreibung: Fließen Magnetfelder immer entlang von Spiralarmen? Unser Blick von oben auf die Strudelgalaxie M51 bietet eine spektakulär klare Sicht auf das spiralförmige Wellenmuster in einer scheibenförmigen Galaxie.

Bei Beobachtung mit einem Radioteleskop folgt das Magnetfeld anscheinend den Kurven der Arme. Doch mit dem fliegenden Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie (SOFIA) der NASA wirkt das Magnetfeld, als wäre es am äußeren Rand der Scheibe von M51 über die Spiralarme hinweg verflochten. Die Magnetfelder werden durch ausgerichtete Staubkörnchen erkennbar, weil sie auf Infrarotlicht wie polarisierende Brillen wirken.

Auf diesem Bild wurden die Feldausrichtungen, die aus diesem polarisierten Licht ermittelt wurden, algorithmisch miteinander verbunden, sodass Stromlinien entstehen. Die Begleitgalaxie am oberen Bildrand übt einen Gravitationszug auf das staubhaltige Gas in der rötlichen Sternbildungsregionen aus, die ihr im Bild des Weltraumteleskops Hubble seht. Möglicherweise verstärkt dieser Zug die Turbulenzen und wirbelt den Staub auf, dabei entstehen vielleicht die unerwarteten Feldmuster in den äußeren Armen.

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Die Magnetfelder der Spiralgalaxie M77

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Bildcredit: NASA, SOFIA, HAWC+; JPL-Caltech, Roma Tre. U.; ESA, Hubble, NuSTAR, SDSS

Beschreibung: Können wir mithilfe von Magnetfeldern erkennen, wie Spiralgalaxien entstehen und sich entwickeln? Um das herauszufinden, beobachtete das Instrument HAWC+ an Bord des (747) SOFIA-Observatoriums der NASA die nahe Spiralgalaxie M77.

HAWC+ kartiert Magnetismus durch Beobachtung von polarisiertem Infrarotlicht, das von länglichen Staubkörnchen abgestrahlt wird, die am lokalen Magnetfeld ausgerichtet rotieren. Die HAWC+ Bilder zeigen, dass die Magnetfelder offenbar den Spiralarmen in den inneren Regionen von M77 folgen. Wahrscheinlich betonen die Arme Dichtewellen im einfließenden Gas, dem Staub und den Sternen, welche durch die Gravitation der ovalen Form der Galaxie verursacht wurden.

Auf diesem Bild überlagern die HAWC+ Bilder diffuse Röntgenemissionen, welche mit dem Satelliten NuSTAR der NASA kartiert wurden, sowie Bilder in sichtbarem Licht, die von Hubble und SDSS stammen. M77 liegt etwa 47 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild des Meeresungeheuers (Cetus).

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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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Das zentrale magnetische Feld der Zigarrengalaxie

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Bildcredit: NASA, SOFIA, E. Lopez-Rodriguez; NASA, Spitzer, J. Moustakas et al.

Beschreibung: Sind Galaxien gewaltige Magnete? Ja, aber die Magnetfelder in Galaxien sind typischerweise viel schwächer als auf der Erdoberfläche, außerdem komplexer und schwieriger zu messen. Kürzlich jedoch erfasste das Instrument HAWC+ an Bord des luftgestützten SOFIA-Observatoriums (747) erfolgreich die Details ferner Magnetfelder durch die Beobachtung von Infrarotlicht, das durch Reflexion an Staubkörnchen polarisiert wurde.

M82, die Zigarrengalaxie, wurde mit HAWC+ beobachtet. Die gewonnenen Daten zeigen, dass das zentrale Magnetfeld lotrecht zur Scheibe und parallel zum starken galaktischen Superwind verläuft. Diese Beobachtung stärkt die Hypothese, dass das zentrale Magnetfeld von M82 ihrem Wind hilft, die Masse von Millionen Sternen von der zentralen Sternausbruchsregion hinauszutransportieren. Dieses Bild zeigt Magnetfeldlinien, die über ein Bild des Kitt-Peak-Nationalobservatoriums gelegt wurden, das in sichtbarem Licht (grau) und Wasserstoffleuchten (rot) fotografiert und mit Infrarotbildern (gelb) von SOFIA und dem Weltraumteleskop Spitzer kombiniert wurde.

Die Zigarrengalaxie ist ungefähr 12 Millionen Lichtjahre entfernt und mit Fernglas im Sternbild Großer Bär sichtbar.

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Magnetischer Orion

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Bildcredit und Bildrechte: NASA, SOFIA, D. Chuss et al. und ESO, M. McCaughrean et al.

Beschreibung: Kann Magnetismus die Entstehung von Sternen beeinflussen? Aktuelle Untersuchungen von Daten im Sternbild Orion, die mit dem Teleskop HAWC+ an Bord des fliegenden Observatoriums SOFIA gewonnen wurden, lassen vermuten, dass das bisweilen vorkommt. HAWC+ misst die Polarisation des fernen Infrarotlichts, wodurch die Ausrichtung von Staubkörnchen durch ausgedehnte Magnetfelder in der Umgebung erkennbar wird.

Dieses Bild zeigt die Magnetfelder als kurvige Linien, die über ein Infrarotbild des Orionnebels gelegt wurden, welches mit einem Very Large Telescope in Chile aufgenommen wurde. Orions Kleinmann-Low-Nebel befindet sich rechts über der Bildmitte, die hellen Sterne des Trapezhaufens sind links unter der Mitte zu sehen. Der Orionnebel ist ungefähr 1300 Lichtjahre entfernt und die der Sonne am nächsten liegende große Sternbildungsregion.

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Jupiter, von der Stratosphäre aus

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Credit: Infrarot: NASA, USRA, DSI, Cornell Univ. / Sichtbares Licht: Anthony Wesley

Beschreibung: SOFIA, das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, nahm am 26. Mai in einer Höhe von gut 10.000 Metern seine ersten Bilder auf („first light“). Während es über dem meisten Wasserdampf der Erde flog, der das Infrarotlicht absorbiert, gehörte zu den erstklassigen kosmischen Infrarotansichten von SOFIA dieses bemerkenswerte Falschfarbenbild (rechts) von Jupiter. Zum Vergleich ist auf der linken Seite ein aktuelles am Boden aufgenommenes Bild im sichtbaren Licht. Beide zeigen den Gasriesen, der unser Sonnensystem dominiert, ohne seinen dunklen südlichen Äquatorgürtel (normalerweise ist er bei dieser Ausrichtung in der oberen Halbkugel zu sehen). Diese vertraute Struktur verblasste Anfang Mai. Doch der helle weiße Streifen im Bild von SOFIA ist eine Region in den Wolken Jupiters, die für Infrarotlicht transparent ist und einen flüchtigen Blick unter die Wolkenoberseiten erlaubt.

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