Supernova und Cepheiden der Spiralgalaxie UGC 9391

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Bildcredit: NASA, ESA und A. Riess (STScI/JHU) et al.

Beschreibung: Was kann diese Galaxie uns über die Wachstumsrate des Universums sagen? Vielleicht eine Menge, weil UGC 9391 – hier gezeigt – nicht nur veränderliche Sterne vom Typ der Cepheiden (rote Kreise) enthält, sondern auch eine aktuelle Typ-Ia-Supernova (blaues X).

Beide Objektarten haben eine Standardhelligkeit; die Cepheiden sind meist relativ nahe, während Supernovae viel weiter entfernt zu beobachten sind. Daher ist diese Spirale bedeutsam, weil sie eine Kalibrierung zwischen den nahen und fernen Teilen unseres Universums ermöglicht. Unverhofft stützte eine aktuelle Untersuchung neuer Hubbledaten von UGC 9391 und mehreren ähnlichen Galaxien frühere Hinweise, dass Cepheiden und Supernovae mit dem Universum etwas schneller expandieren, als aufgrund von Expansionsmessungen im frühen Universum erwartet wurde. Angesichts vieler Erfolge des kosmologischen Standardmodells, welches die Entwicklung des frühen Universums beschreibt, suchen Astrophysiker nun eifrig nach möglichen Gründen für diese Diskrepanz.

Mögliche Erklärungen reichen von Sensationen, etwa der Einbeziehung ungewöhnlicher kosmologischer Bestandteile wie Phantomenergie und Dunkler Strahlung, bis zu banalen, etwa statistischen Zufällen und unterschätzten Quellen systematischer Irrtümer. Zahlreiche künftige Beobachtungen sind geplant, um das Rätsel zu lösen.

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Das Spektrum der Nova Delphini

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Bildcredit und Bildrechte: Jürg Alean

Beschreibung: Als Ende letzter Woche im Sternbild Delfin ein neuer Stern auftauchte, verriet den Astronomen sein Spektrum die wahre Natur der Erscheinung. Sie ist nun als Nova Delphini bekannt, und ihr Spektrum im sichtbaren Licht nahe der maximalen Helligkeit befindet sich in der Bildmitte des benachbarten Sternfeldes, das in der Nacht vom 16. auf 17. August mit Prisma und Teleskop an der Sternwarte Bülach in der Schweiz fotografiert wurde. Starke Absorptionslinien von Wasserstoffatomen sind die dunkelsten Bänder im Spektrum der Nova, doch die starken Absorptionslinien sind an ihrem roten Ende von hellen Emissionsbändern abgegrenzt. Dieses Muster ist die spektrale Signatur von Materie, die von einem kataklystischen Doppelsternsystem, bekannt als klassische Nova, ausgestoßen wurde. Die anderen Sterne im Sichtfeld sind blasser und sind mit ihrer Hipparcos-Katalognummer, ihrer Helligkeit in Größenklasse und ihrer Spektralklasse gekennzeichnet. Zufällig ist unten rechts auch die blasse Emissionslinie des planetarischen Nebels NGC 6905 angedeutet.

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Nova Delphini 2013

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Bildcredit und Bildrechte: Jimmy Westlake (Colorado Mountain College)

Beschreibung: Als der japanische Amateurastronom Koichi Itagaki am 14. August mit einem kleinen Teleskop den Himmel absuchte, entdeckte er einen „neuen“ Stern innerhalb der Grenzen des Sternbildes Delfin. Auf dieser Himmelsansicht, die am 15. August in Stagecoach (Colorado) fotografiert wurde, ist sie markiert und wird nun als Nova Delphini 2013 bezeichnet. Sagitta, der Pfeil, weist den Weg zur Position des Neulings, der hoch am Abendhimmel in der Nähe des hellen Sterns Altair steht, in einer Sterngruppe, die unter Himmelsfreunden auf der Nordhalbkugel als Sommerdreieck bekannt ist. Die Nova sollte mit einem Fernglas gut sichtbar sein und ist bei dunklem Himmel fast mit bloßem Auge erkennbar. Frühere detailreiche Himmelskarten zeigen an der Position der Nova Delphini einen viel blasseren Stern (etwa 17. Größenklasse), was bedeutet, dass die scheinbare Helligkeit dieses Sterns plötzlich um mehr als das 25.000-Fache anstieg. Wie kommt es zu solch einer katastrophalen Veränderung eines Sterns? Das Spektrum der Nova Delphini lässt auf eine klassische Nova schließen – ein wechselwirkendes Doppelsternsystem, wobei einer der Sterne ein dichter, heißer Weißer Zwerg ist. Materie eines kühlen, riesigen Begleitsterns fällt auf die Oberfläche des Weißen Zwergs und vergrößert ihn, bis ein thermonukleares Ereignis ausgelöst wird. Die drastische Helligkeitszunahme und eine sich ausdehnende Hülle aus abgestoßener Materie sind das Ergebnis – doch die Sterne werden nicht zerstört! Klassische Novae wiederholen sich vermutlich, wenn der Materiefluss zum Weißen Zwerg erneut auftritt und einen weiteren Ausbruch verursacht.

Galerie: Nova Delphini 2013
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NGC 1365: Majestätische Spirale mit Supernova

Das Bild zeigt eine verzerrte Galaxie mit einem breiten hellen Balken und zwei herausgezogenen Spiralarmen nach links unten und rechts oben. In der Mitte ist eine starke Staubbahn. Zwei Striche markieren eine Supernova.

Bildcredit und Bildrechte: Martin Pugh

Beschreibung: Die Balkenspiralgalaxie NGC 1365 ist ein wirklich majestätisches Inseluniversum mit einem Durchmesser von etwa 200.000 Lichtjahren. Sie ist etwa 60 Millionen Lichtjahre entfernt im chemischen Sternbild Fornax und ein hervorstechendes Mitglied des gut untersuchten Fornax-Galaxienhaufens. Dieses scharfe Farbbild weist am Ende der Balken und entlang der Spiralarme intensive Sternbildungsregionen auf sowie Details von Staubstraßen, die den hellen Galaxienkern durchkreuzen. Im Kern befindet sich ein sehr massereiches Schwarzes Loch. Astronomen denken, dass der markante Balken von NGC 1365 eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Galaxie spielt und Gas und Staub in einen Sterne bildenden Strudel zieht, der schlussendlich Materie in das zentrale Schwarze Loch einfüttert. Die Position einer hellen Supernova, die am 27. Oktober entdeckt wurde, ist in NGC 1365 eingezeichnet. Sie ist eine als SN2012fr katalogisierte Supernova vom Typ Ia und somit die Explosion eines weißen Zwergsterns.

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Der Fall des fehlenden Supernovabegleiters

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Bildcredit: Röntgenstrahlung: NASA/CXC/SAO/J. Hughes et al., sichtbares Licht: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI /AURA)

Beschreibung: Wo ist der andere Stern? Im Zentrum dieses Supernovaüberrestes sollte sich der Begleiter des explodierten Sterns befinden. Diesen Stern zu entdecken ist wichtig, um zu verstehen, wie Typ-Ia-Supernovae explodieren, was zu einem besseren Verständnis führen könnte, warum die Helligkeit so einer Explosionen so vorhersagbar ist, was wiederum der Schlüssel zur Kalibrierung der gesamten Natur des Universums ist.

Die Schwierigkeit dabei war, dass sogar bei sorgfältiger Untersuchung des Zentrums von SNR 0509-67.5 kein Stern gefunden wurde. Das lässt den Schluss zu, dass der Begleiter sehr schwach leuchtet – viel schwächer als viele Arten der hellen Riesensterne, die frühere Kandidaten waren. Eine mögliche Schlussfolgerung ist, dass der Begleitstern ein blasser, weißer Zwerg sein müsste, ähnlich dem Stern, der explodierte, aber viel massereicher als dieser.

SNR 0509-67.5 ist oben sowohl im sichtbaren Licht – vom Weltraumteleskop Hubble rot leuchtend fotografiert – als auch im Röntgenlicht in Falschfarbengrün dargestellt, fotografiert mit dem Röntgenobservatorium Chandra. Wenn Sie den Mauspfeil über das Bild schieben, wird die für den fehlenden Begleitstern erforderliche Zentralregion hervorgehoben.

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NGC 5584: Das Universum vergrößern

Bildfüllend ist eine Spiralgalaxie mit losen, zerfledderten Spiralarmen abgebildet, in denen sich Büschel aus blauen jungen Sternhaufen befinden. Das Zentrum in der Mitte wirkt relativ klein.

Credit: NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU), L. Macri (Texas A und M Univ.) et al., Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA)

Beschreibung:  Die große, schöne Galaxie NGC 5548 hat einen Durchmesser von mehr als 50.000 Lichtjahren. Sie ist 72 Millionen Lichtjahre entfernt und steht im Sternbild Jungfrau (Virgo). Die lose gewundenen Spiralarme des Inseluniversums enthalten viele junge Sternhaufen und dunkle Staubbahnen.

Doch NGC 5548 ist für Astronominnen und Astronomen nicht bloß eine weitere hübsche, von oben sichtbare Spiralgalaxie. NGC 5548 enthält etwa 250 veränderliche Sterne, sogenannte Cepheiden. Außerdem explodierte dort kürzlich eine Supernova vom Typ Ia. Cepheiden und Typ-Ia-Supernovae sind Schlüsselobjekte der astronomischen Entfernungsbestimmung.

NGC 5548 ist eine von acht Galaxien einer neuen Studie, bei der anhand zusätzlicher Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Hubble die Bestimmung der Hubble-Konstante – die Expansionsrate des Universums – verbessert werden soll.

Die Ergebnisse der Studie stärken die Theorie, dass tatsächlich Dunkle Energie für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich ist. Dies schwächt Modelle, in denen die beobachtete Beschleunigung ohne die geheimnisvolle Dunkle Energie erklärt wird. Viele der kleinen, rötlichen Flecken auf diesem scharfen Hubble-Bild von NGC 5548 sind weiter entfernte Galaxien.

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Das gewellte rote Band der SNR 0509

Vor einem Hintergrund aus zarten Sternen zeichnet sich eine ebenso zarte rote Blase ab, man sieht nur ihren Umriss.

Credit: NASA, ESA und das Hubble-Vermächtnis-Team (STScI/AURA); Danksagung: J. Hughes (Rutgers U.)

Beschreibung: Wie entstehen die Wellen im Supernova-Überrest SNR 0509-67.5? Die Wellen und der größere Nebel wurden 2006 und Ende letzten Jahres vom Weltraumteleskop Hubble so detailreich wie noch nie abgebildet. Die rote Farbe wurde mit einem Hubble-Filter aufgenommen, der nur für Licht von angeregtem Wasserstoff durchlässig ist.

Der genaue Ursprung der Wellen ist unbekannt. Zwei Ursprungshypothesen werden in Betracht gezogen, sie erklären die Welle mit relativ dichten Anteilen von ausgestoßenem oder zusammengepresstem Gas. Die Ursache für den breiteren, rot leuchtenden Ring ist klarer, da sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit und die Lichtechos mit einer klassischen Supernova-Explosion vom Typ Ia erklären lassen, die sich etwa 400 Jahren ereignet haben muss.

SNR 0509 hat derzeit einen Durchmesser von etwa 23 Lichtjahren. Er ist ungefähr 160.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schwertfisch (Dorado) in der Großen Magellanschen Wolke. Der expandierende Ring birgt jedoch ein weiteres Geheimnis: Warum wurde die Supernova vor 400 Jahre nicht beobachtet, als das Licht ihrer Explosion die Erde passiert haben müsste?

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