Schlagwort: Stoßwelle

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Gewitter über dem Volcán de Agua (Wasservulkan)

Aus dem Gipfel des Vulkans Volcán de Agua in Guatemala sprengt ein Büschel Blitze nach oben in die dunklen Wolken.

Bildcredit und Bildrechte: Sergio Montúfar (Pinceladas Nocturnas)

Habt ihr schon einmal ehrfürchtig ein Gewitter beobachtet? Damit seid ihr nicht allein. Die genauen Ursachen für Blitze werden noch erforscht. Doch man weiß, dass Aufwinde in manchen Wolken zu Kollisionen zwischen Eis und Schnee führen. Dabei werden langsam die Ladungen zwischen den Ober- und Unterseiten der Wolken getrennt.

Blitze verlaufen in der Regel gezackt. Sie erhitzen eine dünne Luftsäule schnell auf etwa das Dreifache der Temperatur an der Oberfläche der Sonne. Dabei entsteht eine Stoßwelle. Sie beginnt als Überschallknall, der in ein lautes Geräusch zerfällt, das wir als Donner kennen. Im Durchschnitt entstehen weltweit etwa 6.000 Blitze pro Minute zwischen den Wolken und der Erde.

Die Aufnahme entstand im Juli 2019. Der Blitz im Bild geht von Antennen für Kommunikation in der Nähe des Volcán de Agua (Wasservulkan) in Guatemala aus.

Himmlische Überraschung: Welches Bild zeigte APOD zum Geburtstag? (ab 1995, deutsch ab 2007)

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Sternenstaub in der Perseus-Molekülwolke

Mitten in braun-grauen Nebelwolken strahlt ein blauer Reflexionsnebel, darunter leuchten ein paar rot leuchtende Stellen aus dunklen Nebeln hervor. Zwischen den braunen Nebelfetzen leuchten dicht verteilte Sterne.

Bildcredit und Bildrechte: Jeff Schilling

Wolken aus Sternenstaub durchziehen durch diese lang belichtete Himmelslandschaft in der Perseus-Molekülwolke in etwa 850 Lichtjahren Entfernung. Staubhaltige Nebel, die das Licht eingebetteter junger Sterne reflektieren, dominieren das fast 4 Grad breite Gesichtsfeld.

Der Reflexionsnebel NGC 1333 mit seiner charakteristischen bläulichen Farbe befindet sich in der Nähe der Bildmitte. Spuren kontrastierender roter Emissionen von Herbig-Haro-Objekten, den Jets und dem durch Stoßwellen zum Leuchten angeregten Gas, das von kürzlich entstandenen Sternen ausgeht, sind über die staubige Weiten verteilt. Obwohl sich in der Molekülwolke unzählige Sterne bilden, werden die meisten von ihnen im sichtbaren Licht durch den allgegenwärtigen Staub verdeckt.

Die chaotische Umgebung von NGC 1333 ähnelt möglicherweise der Umgebung, in der sich unsere Sonne vor über 4,5 Milliarden Jahren entstanden ist. Bei der geschätzten Entfernung der Perseus-Molekülwolke wäre diese kosmische Szene etwa 80 Lichtjahre breit.

Galerie: Komet ATLAS (G3)

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Supernovaüberrest Cassiopeia A

Vor einem dunklen Sternenhimmel mit vielen bläulich leuchtenden Sternen ist eine ringförmige Wolke zu erkennen. Einige Bereiche sind rötlich und knotig, andere sind weißlich und rauchähnlich.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI; D. Milisavljevic (Purdue Universität), T. Temim (Princeton Universität), I. De Looze (Universität Gent)

Massereiche Sterne haben eine spektakuläre Existenz. Sie entstehen, wenn riesige kosmische Wolken unter dem Einfluss der Schwerkraft kollabieren. Dann beginnt die Kernfusion, die in den Kernen der Sternen schwere Elemente erzeugt.

Die schwersten Sterne schleudern die so angereicherte Materie nach nur wenigen Millionen Jahren in den Raum zwischen den Sternen zurück. Dort kann die Sternentstehung erneut beginnen.

Diese sich ausdehnende Wolke trägt die Bezeichnung Cassiopeia A. Sie ist ein Beispiel für diese letzte Phase der Existenz eines Sterns und entstand in einer Supernova-Explosion. Sie leuchtete vor etwa 350 Jahren am irdischen Himmel auf. Es dauerte 11.000 Jahre, bis ihr Licht uns erreichte.

Dieses scharfe Bild hat das James-Webb-Weltraumteleskop mit im nahen Infrarot aufgenommen. Es zeigt den Überrest der Supernova mit den noch heißen Filamente und Knoten. Die weißliche, rauchähnliche äußere Hülle ist die sich ausbreitende Stoßwelle der Explosion. Sie hat einen Durchmesser von etwa 20 Lichtjahren. Detaillierte Bilder des Weltraumteleskops zeigen in der Umgebung der gewaltigen Sternexplosion einige ihrer Lichtechos.

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Porphyrion: Der längste bekannte Strahl eines Schwarzen Lochs

Animationscredit: Labor für Wissenschaftskommunikation für Martijn Oei et al., Caltech

Wie weit kann der Strahlstrom eines Schwarzen Lochs reichen? Kürzlich wurde ein 23 Millionen Lichtjahre langes Strahlenpaar entdeckt. Seine Länge ist ein neuer Rekord. Es strömt aus einem Schwarzen Loch, das vor Milliarden Jahren aktiv war. Die beeindruckenden Strahlen wurden nach dem Riesen Porphyrion aus der griechischen Mythologie benannt.

Das Schwarze Loch, aus dem die eindrucksvollen Strahlen strömen, gehört zu einer Art, die normalerweise keine langen Strahlen erzeugt. Es ist keines, das Strahlung aus einfallendem Gas erzeugt. Das animierte Video zeigt, wie es vielleicht aussieht, wenn man um dieses mächtige System mit dem Schwarzen Loch kreist. Porphyrion ist als schneller Strom energiereicher Teilchen dargestellt. Die hellen Stellen zeigen, wo die Teilchen auf Gas in der Umgebung treffen.

Die Entdeckung gelang mithilfe von Daten der optischen Observatorien Keck und Mayall (DESI) sowie mit den Radioteleskopen LOFAR und dem Giant Metrewave Radio Telescope (dem Riesigen Meterwellen-Radioteleskop). Die Existenz des Strahls zeigt, dass Schwarze Löcher nicht nur ihre Heimatgalaxien beeinflussen. Sie können weit ins umgebende Universum hinaus reichen.

Himmlische Überraschung: Welches Bild zeigte APOD zum Geburtstag? (ab 1995, deutsch ab 2007)

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Der Tulpennebel und das Schwarze Loch Cygnus X-1

In einer dunkelroten Nebelwolke mit zarten Sternen zeichnet sich eine leuchtende Tulpe ab.

Bildcredit und Bildrechte: Anirudh Shastry

Wann kann man ein schwarzes Loch, eine Tulpe und einen Schwan auf einmal sehen? Nachts – wenn die Zeitplanung passt und euer Teleskop in die richtige Richtung zeigt.

Der komplexe und wunderschöne Tulpennebel blüht rund 8.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Cygnus, dem Schwan. Ultraviolette Strahlung von jungen, energiereichen Sternen am Rande der Cygnus-OB3-Assoziation, darunter der O-Stern HDE 227018, ionisiert die Atome und sorgt für die Emission des Tulpennebels. Stewart Sharpless katalogisierte diese fast 70 Lichtjahre große, rötlich leuchtende Wolke aus interstellarem Gas und Staub im Jahr 1959 als Sh2-101.

Auch das Schwarze Loch Cygnus X-1 befindet sich im Bild. Es zählt zu den Mikroquasaren und ist eine der stärksten Röntgenquellen am Himmel. Seine schwächere, bläulich gekrümmte Stoßfront ist hinter den Blütenblättern der kosmischen Tulpe am rechten Bildrand kaum erkennbar. Sie wird von den mächtigen Strahlströmen eines lauernden Schwarzen Lochs angetrieben.

Wieder zur Schule? Wissenschaft mit der NASA

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Filamente des Vela-Supernovaüberrests

Das Bild zeigt ein Gemisch aus orangefarbenen und zartblauen Stoßwellen in einem Supernovaüberrest.

Bildcredit: CTIO, NOIRLab, DOE, NSF, AURA; Bearbeitung: T. A. Rector (U. Alaska Anchorage), M. Zamani und D. de Martin (’s NOIRLab)

Die Explosion mag zwar vorbei sein, aber die Konsequenzen gehen weiter. Vor ungefähr 11.000 Jahren konnte man einen Stern im Sternbild Segel (Vela) bei der Explosion beobachten, die für einen kurzen Zeitpunkt einen hellen Lichtpunkt am Himmel verursachte, der für Menschen, die am Beginn der aufgezeichneten Geschichte lebten, sichtbar war.

Die äußeren Schichten des Sterns krachten in das interstellare Medium und trieben eine Schockwelle (auch: Stoßwelle) vor sich hin, die man heute noch sehen kann.

Das heutige Bild hält die Filamente und den gigantischen Schock im sichtbaren Licht fest. Weil das Gas vom explodierten Stern wegfliegt, zerfällt er und reagiert mit dem interstellaren Medium und erzeugt dabei Licht in vielen unterschiedlichen Farben und Wellenlängen.

Im Zentrum des Vela Supernovaüberrests befindet sich ein Pulsar, ein Stern so dicht wie der Kern eines Atoms und mehr als 10 mal pro Sekunde rotiert.

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Die Supernova-Stoßwelle des Bleistiftnebels

Mitten im Bild leuchtet ein blaues Büschel mit einigen karminroten Einsprenkelungen. Im Hintergrund leuchten Sterne vor einem schwach rötlichen Nebel.

Bildcredit und Bildrechte: Helge Buesing

Diese Supernova-Stoßwelle pflügt mit über 500.000 Kilometern pro Stunde durch den interstellaren Raum. Die dünnen, hellen, geflochtenen Filamente, die sich in diesem detailreichen Farbkomposit in der Mitte befinden und sich nach oben bewegen, sind in Wirklichkeit lange Wellen in einer kosmischen Schicht aus glühendem Gas, die fast von der Seite betrachtet wird. Der 1835 von John Herschel entdeckte schmale Nebel ist auch als Herschel’s Ray bekannt.

Das spitz zulaufende Erscheinungsbild des Nebels, der als NGC 2736 katalogisiert ist, hat ihm seinen heutigen volkstümlichen Namen eingebracht: Bleistiftnebel. Der Bleistiftnebel ist etwa 800 Lichtjahre von uns entfernt. Mit einer Länge von fast 5 Lichtjahren stellt er jedoch nur einen kleinen Teil des Vela-Supernovaüberrests dar. Vela ist ein südliches Sternbild und trägt im Deutschen den Namen „Segel des Schiffs„.

Der Vela-Überrest selbst hat einen Durchmesser von etwa 100 Lichtjahren. Hierbei dehnt sich die Trümmerwolke eines Sterns aus, der vor etwa 11.000 Jahren explodierte. Ursprünglich bewegte sich diese Schockwelle mit Millionen von Kilometern pro Stunde, inzwischen hat sie sich aber erheblich verlangsamt und umliegendes interstellares Material mitgerissen.

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Zeta Oph: Entlaufener Stern

Links neben dem Stern in der Mitte leuchtet ein roter Nebelschleier mit grünen Enden, der wie eine Bugwelle um den Stern gekrümmt ist.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Weltraumteleskop Spitzer

Wie ein Schiff, das durch die kosmische See pflügt, erzeugt der entlaufende Stern Zeta Ophiuchi diese bogenförmige interstellare Bugwelle oder Bugschock. Diese Bugwelle ist in diesem atemberaubenden Infrarotporträt zu sehen.

In der Falschfarbenansicht liegt der bläuliche Stern Zeta Oph, der etwa 20-mal massereicher als die Sonne ist, nahe der Bildmitte. Er bewegt sich mit 24 Kilometern pro Sekunde nach links. Sein starker Sternwind eilt ihm voraus, komprimiert und erhitzt das staubige interstellare Material und formt die gekrümmte Schockfront.

Was hat diesen Stern in Bewegung gesetzt? Zeta Oph war wahrscheinlich einst Teil eines Doppelsternsystems, dessen Begleitstern massereicher war und daher eine kürzere Lebensdauer hatte. Als der Begleiter als Supernova explodierte und dabei katastrophal an Masse verlor, wurde Zeta Oph aus dem System geschleudert.

Zeta Oph ist etwa 460 Lichtjahre entfernt und leuchtet 65.000-mal heller als die Sonne. Er wäre einer der hellsten Sterne am Himmel, wäre er nicht von verdeckendem Staub umgeben. Das Bild überspannt etwa 1,5 Grad oder 12 Lichtjahre bei der geschätzten Entfernung von Zeta Ophiuchi.

Im Januar 2020 schaltete die NASA das Spitzer-Weltraumteleskop in den Sicherheitsmodus und beendete damit seine 16-jährige erfolgreiche Erforschung unseres Universums im Infrarotbereich.

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