Schlagwort: Cepheiden

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Supernova und Cepheiden der Spiralgalaxie UGC 9391

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

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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Der nahe Cepheid RS Pup

Ein Stern ist von schichtartigen Staubwolken umgeben. Im Hintergrund sind kleine Sterne mit Zacken lose verteilt.

Bildcredit: Hubble-Vermächtnisarchiv, NASA, ESA – Bearbeitung: Stephen Byrne

Er ist einer der wichtigsten Sterne am Himmel. Er ist nämlich zufällig von einem schillernden Reflexionsnebel umgeben. Der pulsierende RS Puppis ist der hellste Stern in der Bildmitte. Er ist etwa zehnmal so massereich wie unsere Sonne und 15.000-mal leuchtstärker.

RS Pup ist ein veränderlicher Stern vom Typ der Cepheiden. Anhand der Helligkeit dieser Klasse von Sternen kann man Helligkeit die Entfernung naher Galaxien abschätzen. Das ist einer der ersten Schritte zur Etablierung einer kosmischen Entfernungsskala. RS Pup pulsiert mit einer Periode von etwa 40 Tagen. Seine regelmäßigen Helligkeitsschwankungen breiten sich mit einer Zeitverzögerung als Lichtecho auch im Nebel aus.

Indem Forschende die Zeitverzögerung und die Winkelgröße des Nebels vermessen, und weil die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist, kann die Entfernung zu RS Pup mit 6500 Lichtjahren geometrisch bestimmt werden. Dabei gibt es eine bemerkenswert geringe Toleranz von plus oder minus 90 Lichtjahren.

Die Entfernungsmessung anhand des Lichtechos ist ein großer Erfolg für die Stellarastronomie. Sie erlaubt auch eine genauere Bestimmung der tatsächlichen Helligkeit von RS Pup. Wenn man das auf andere Cepheiden überträgt, kann man die Entfernungsmessung von Galaxien außerhalb der Milchstraße verbessern. Dieses Bild wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen und ehrenamtlich bearbeitet.

Teleskoptreffen? Tragt es hier ein.

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Eine schärfere Ansicht von NGC 3370

Die Galaxie NGC 3370 liegt schräg von oben sichtbar im Bild, im Hintergrund sind weiter entfernte Galaxien zu sehen. Das Bild stammt von der ACS des Weltraumteleskops Hubble.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA); Danksagung: A. Reiss et al. (JHU)

Die Spiralgalaxie NGC 3370 ist fast gleich groß wie unsere Milchstraße und hat einen ähnlichen Aufbau. Sie ist etwa 100 Millionen Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Löwe. Die schöne Spirale ist von oben sichtbar. Die Advanced Camera for Surveys (ACS) des Weltraumteleskops Hubble bildete die Galaxie sehr detailreich ab. Sie ist ein Blickfang. Das scharfe Bild zeigt auch einige Galaxien im Hintergrund im fernen Universum.

Die Bilddaten von NGC 3370 erwiesen sich als scharf genug, um einzelne veränderliche Sterne zu untersuchen, die als Cepheiden bekannt sind. Mit diesen kann man die Entfernung dieser Galaxie genau bestimmen. NGC 3370 wurde für diese Untersuchung ausgewählt, weil sich 1994 darin eine gut erforschte Sternexplosion ereignete – eine Supernova vom Typ Ia.

Wenn man die Entfernung, die anhand der Cepheiden-Messungen bestimmt wurde, und die Standardkerzen-Supernova mit Beobachtungen weiter entfernter Supernovae kombiniert, kann man die Größe und Ausdehnungsrate des ganzen Universums kalibrieren.

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Spiralgalaxie NGC 3370 von Hubble

Bildfüllend ist eine Spiralgalaxie mit eng gewundenen dichten Spiralarmen abgebildet. Rechts darunter ist eine spindelförmige kleine Galaxie, die von der Seite sichtbar ist.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA); Danksagung: A. Reiss et al. (JHU)

Sieht unsere Milchstraße aus der Ferne so aus? Die Spiralgalaxie NGC 3370 hat eine ähnliche Größe und Gestalt wie unsere Heimatgalaxie, wenn auch ohne Zentralbalken. Sie ist ungefähr 100 Millionen Lichtjahre entfernt und befindet sich im Sternbild Löwe (Leo).

Die große, schöne, von oben sichtbare Spirale wurde oben von der Advanced Camera for Surveys des Weltraumteleskops Hubble sehr detailreich fotografiert. Das Bild ist scharf genug, um Einzelsterne zu untersuchen, die als Cepheiden bekannt sind. Cepheiden sind veränderliche Sterne, deren absolute Helligkeit mit der Dauer ihrer Helligkeitsschwankungen zusammenhängt. Anhand dieser pulsierenden Sterne wurde die Entfernung von NGC 3370 genau bestimmt.

NGC 3370 wurde für diese Untersuchung ausgewählt, weil 1994 in der Spiralgalaxie auch eine gut untersuchte Sternexplosion stattfand, und zwar eine Typ-Ia-Supernova. Wenn man die bekannte Entfernung zu dieser Standardkerzen-Supernova, die auf den Cepheiden-Messungen basiert, mit Beobachtungen von Supernovae in noch größeren Entfernungen kombiniert, kann man die Größe und die Expansionsgeschwindigkeit des gesamten Universums bestimmen.

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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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Spiralgalaxie NGC 3370 von Hubble

Eine wolkig wirkende Spiralgalaxie ist leicht geneigt schräg von oben zu sehen, um einen hellen kleinen Kern sind dichte Spiralarme gewunden.

Credit: NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA); Danksagung: A. Reiss et al. (JHU)

Sieht unsere Milchstraße aus großer Entfernung so aus? Größe und Aufbau der Spiralgalaxie NGC 3370 sind ähnlich wie bei unserer Heimatgalaxie, auch wenn sie keinen Zentralbalken besitzt. Sie ist etwa 100 Millionen Lichtjahre entfernt und befindet sich im Sternbild Löwe.

Diese detailreiche Abbildung der großen, schönen, von oben sichtbaren Spirale wurde mit der Advanced Camera for Surveys des Weltraumteleskops Hubble aufgenommen. Das Bild ist scharf genug, um Einzelsterne zu untersuchen, die als Cepheiden bezeichnet werden. Anhand dieser pulsierenden Sterne wurde die genaue Entfernung von NGC 3370 bestimmt.

NGC 3370 wurde für diese Untersuchung ausgewählt, weil sich im Jahr 1994 in der Spiralgalaxie eine sehr gut untersuchte Sternexplosion ereignete – eine Supernova des Typs Ia. Die Kombination der bekannten Entfernung dieser Standardkerzen-Supernova, die auf Cepheiden-Messungen basiert, mit Beobachtungen von noch weiter entfernten Supernovae ermöglichte es, Größe und Expansionsgeschwindigkeit des gesamten Universums zu bestimmen.

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