Schlagwort: Chandra

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Der Fall des fehlenden Supernovabegleiters

Der Nebel füllt fast das ganze Bild. Außen ist ein roter Ring, der an eine Seifenblase erinnert, innen sind einige grün schimmernde Nebelflecke. Das Bild ist voller weißer Sterne.

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

Wo ist der andere Stern? Mitten in diesem Supernovaüberrest sollte der Begleiter des explodierten Sterns sein. Diesen Stern zu entdecken ist wichtig, um zu verstehen, wie Typ-Ia-Supernovae explodieren. Das könnte zu einem besseren Verständnis führen, warum die Helligkeit so einer Explosion so vorhersagbar ist. Das ist wiederum der Schlüssel zur Kalibrierung der Entfernungen im gesamten Universum.

Die Schwierigkeit ist, dass auch bei sorgfältiger Untersuchung des Zentrums von SNR 0509-67.5 kein Stern entdeckt wurde. Das lässt vermuten, dass der Begleiter sehr schwach leuchtet – viel schwächer als viele der hellen Riesensterne, die frühere Kandidaten waren. Vermutlich ist der Begleitstern ein blasser weißer Zwerg, ähnlich wie der Stern, der explodierte, aber mit viel mehr Masse.

SNR 0509-67.5 ist oben im sichtbaren Licht und Röntgenlicht abgebildet. Die rot leuchtenden Teile wurden vom Weltraumteleskop Hubble fotografiert, Röntgenlicht wurde in Falschfarbengrün dargestellt und vom Röntgenobservatorium Chandra aufgenommen. Wenn ihr den Mauspfeil über das Bild schiebt, wird die Region markiert, wo sich der fehlende Begleitstern befinden müsste.

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RCW 86: Historischer Supernova-Überrest

Im Hintergrund leuchten rote Nebel, links oben ist ein schmaler, rechts unten ein kürzerer breiterer bogenförmiger grün leuchtender Nebel.

Bildcredit: Röntgen: XMM-Newton, Chandra / Infrarot: WISE, Spitzer

Im Jahr 185 n. Chr. verzeichneten chinesische Astronomen die Erscheinung eines Sterns in der Nanman-Sterngruppe. Dieser Teil des Himmels liegt auf modernen Sternkarten bei Alpha und Beta Centauri. Der neue Stern war monatelang sichtbar. Es ist vermutlich die erste Supernova der Geschichtsschreibung.

Dieses Kompositbild wurde in mehreren Wellenlängen erstellt. Es entstand mit Weltraumteleskopen des 21. Jahrhunderts. Die Röntgenteleskope XMM-Newton und Chandra sowie die Infrarotteleskope Spitzer und WISE zeigen den Supernovaüberrest RCW 86. Er wird als Überrest dieser Sternexplosion verstanden.

Das interstellare Gas auf der Falschfarbenansicht wird von der Stoßfront der expandierenden Supernova in Röntgenenergien (blau und grün) aufgeheizt. Interstellarer Staub mit kühleren Temperaturen leuchtet in infrarotem Licht (gelb und rot).

Der Überrest enthält große Mengen an Element Eisen, außerdem fehlt ein Neutronenstern oder Pulsar. Das lässt vermuten, dass die Supernova vom Typ Ia war. Typ Ia-Supernovae sind thermonukleare Explosionen, die weiße Zwergsterne zerstören, wenn diese in einem Doppelsternsystem Materie von einem Begleiter ansammeln.

Die Hülle strahlt Röntgenlicht ab. Die Stoßgeschwindigkeiten, die in der Hülle gemessen wurden, und die Infrarot-Temperaturen des Staubs lassen vermuten, dass sich der Überrest extrem schnell in einer Blase mit sehr geringer Dichte ausdehnt. Die Blase wurde vor der Explosion vom System des weißen Zwergs erzeugt.

RCW 86 liegt in der Nähe der Ebene unserer Milchstraße. Er ist etwa 8200 Lichtjahre entfernt und hat einen Radius von ungefähr 50 Lichtjahren.

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Auskühlender Neutronenstern

Das Bild zeigt eine Nebelwolke in weißgrün, blau uns violett. Rechts unten ist ein Einschub eines rot-orangefarbenen Neutronensterns, der von Strahlen umgeben ist. Rechts oben ist ein dreieckiges Stück aus dem Neutronenstern herausgeschnitten.

Credit: Röntgenstrahlung: NASA / CXC / UNAM / Ioffe / D.Page, P.Shternin et al; Sichtbares Licht: NASA / STScI; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)

Beschreibung: Der Supernovaüberrest Cassiopeia A (Cas A) ist behagliche 11.000 Lichtjahre entfernt. Eine Supernova ist die Todesexplosion eines massereichen Sterns. Das Licht von Cas A erreichte die Erde erstmals vor nur 330 Jahren. Die sich ausdehnende Trümmerwolke ist auf diesem Kompositbild im Röntgenlicht und im optischen Spektrum etwa 15 Lichtjahre groß. Die helle Quelle nahe der Mitte (eingefügte Illustration) ist ein Neutronenstern, das ist der unglaublich dichte, kollabierte Überrest des stellaren Kerns.

Der Neutronenstern Cas A ist immer noch heiß genug, um Röntgenlicht abzustrahlen, kühlt aber aus. Beobachtungen mit dem Röntgen-Weltraumteleskop Chandra zeigten in einem Zeitraum von 10 Jahren, dass der Neutronenstern rasch auskühlt – so schnell, dass Forschende vermuten, dass ein großer Teil im Kern des Neutronensterns eine reibungsfreie Neutronensuperfluidität erzeugt. Die Ergebnisse von Chandra sind der erste empirische Hinweis auf diesen exotischen Materiezustand.

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GRO J1655-40: Hinweis auf ein rotierendes schwarzes Loch

Ein rot-schwarzer Strudel führt hinab zu einem weißen, hellen Kern, aus dem ein Strahl nach oben strömt.

Credit: April Hobart, CXC

Beschreibung: Mitten in einem Strudel aus heißem Gas steckt wahrscheinlich ein Ungeheuer, das noch nie direkt gesehen wurde: ein schwarzes Loch. Untersuchungen des hellen Lichtes, das von dem wirbelnden Gas ausgeht, weisen häufig nicht nur auf ein schwarzes Loch hin, sondern auch auf dessen wahrscheinliche Eigenschaften.

Das Gas zum Beispiel, das GRO J1655-40 umgibt, weist ein ungewöhnliches Flackern mit einer Frequenz von 450 Mal pro Sekunde auf. Bei einer vorherigen Masse des Zentralobjektes von schätzungsweise sieben Sonnenmassen kann die Frequenz des schnellen Flackerns durch ein schwarzes Loch erklärt werden, das sehr schnell rotiert.

Welche physikalischen Wirkmechanismen das Flackern sowie eine langsamere, quasi-periodische Schwingung (QPO) in Akkretionsscheiben schlussendlich verursachen, ist noch nicht bekannt – Schwarze Löcher und Neutronensterne werden weiterhin erforscht.

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Schnelle Gasgeschoße der kosmischen Explosion N49

Eine blau-weißlichgrün gefaserte Wolke in der Großen Magellanschen Wolke.

Credit: Röntgenstrahlen: NASA/CXC/Penn State/S. Park et al.; Sichtbares Licht: NASA/STScI/UIUC/Y. H. Chu und R. Williams et al.

Beschreibung: Was ist der seltsame blaue Klecks rechts? Das weiß niemand genau, aber es könnte der Überrest einer mächtigen Supernova sein, die unerwartet einseitig ist. Verstreute Teile der Supernovaexplosion N49 beleuchten den Himmel auf diesem Kompositbild, das aus Daten des Chandra– und Hubble-Weltraumteleskops entstand.

Fasern, die im sichtbaren Licht leuchten, sind hier gelb dargestellt, Gas, das im Röntgenbereich leuchtet, ist blau gefärbt. Die Gestalt ist etwa 30 Lichtjahre groß und befindet sich in unserer Nachbargalaxie, der Großen Magellanschen Wolke. Das Licht des explodierten Sterns erreichte die Erde vor Tausenden Jahren.

N49 markiert auch den Ort einer weiteren energiereichen Explosion – eines extrem intensiven Ausbruchs an Gammastrahlen, der vor etwa 30 Jahren am 5. März 1979 von Satelliten erfasst wurde. Die Quelle des Ereignisses vom 5. März wird heute als Magnetar bezeichnet – ein stark magnetisierter, rotierender Neutronenstern, der ebenfalls bei der Sternexplosion in ferner Vergangenheit entstand, welche den Supernovaüberrest N49 erzeugte. Der Magnetar nahe dem oberen Bildrand rast mit mehr als 70.000 Kilometern pro Stunde durch die Supernova-Trümmerwolke.

Die blaue Blase rechts könnte asymmetrisch ausgestoßen worden sein, als zur gleichen Zeit ein massereicher Stern explodierte. Wenn das der Fall war, bewegt sie sich jetzt mit mehr als 7 Millionen Kilometern pro Stunde.

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Der junge Sternhaufen Westerlund 2

Ein lebhafter, weißlicher Nebel mit violetten Bereichen und hellen Sternen in der Mitte leuchtet mitten im Bild.

Credit: Röntgenstrahlen: Y.Nazé, G.Rauw, J.Manfroid (Université de Liège), CXC, NASA; Infrarot: E. Churchwell (Universität von Wisconsin), JPL, Caltech, NASA

Beschreibung: Die staubhaltige Sternbildungsstätte RCW 49 umgibt auf diesem Himmels-Kompositbild den jungen Sternhaufen Westerlund 2. Das Bild wurde außerhalb des sichtbaren Lichtspektrums aufgenommen. Infrarotdaten des Weltraumteleskops Spitzer sind in schwarz-weiß dargestellt und ergänzen die Falschfarben-Röntgen-Bilddaten von Chandra der heißen, energiereichen Sterne in der Zentralregion des Haufens.

Beide Ansichten einer Region im großen südlichen Sternbild Zentaur zeigen Sterne und Strukturen, die durch den undurchdringlichen Staub für optische Teleskope unsichtbar sind. Westerlund 2 ist höchstens 2 Millionen Jahre alt und enthält einige der leuchtstärksten, massereichsten und daher kurzlebigsten Sterne. Auch die Infrarotsignaturen von protoplanetaren Scheiben wurden in dieser Region mit starker Sternbildung entdeckt.

In der geschätzten Entfernung des Haufens von 20.000 Lichtjahren wäre eine Seite der quadratischen Markierung im Chandra-Feld etwa 50 Lichtjahre lang.

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Die Hand eines Pulsars

Unter einem ovalen Gebilde mit roten Lichtern am Rand hebt sich ein blauer Nebel, der an eine Hand erinnert.

Credit: P. Slane (Harvard-Smithsonian CfA) et al., CXC, NASA

Beschreibung: Verglichen mit anderen Pulsaren ist PSR B1509-58 jung. Das Licht der Supernovaexplosion, bei der er entstand, hat die Erde vor etwa 1700 Jahren erreicht. Der Neutronenstern mit einem Durchmesser von 20 Kilometern rotiert 7 Mal pro Sekunde. Er ist ein kosmischer Dynamo, der einen Strom geladener Teilchen erzeugt. Der energiereiche Wind sorgt für das Leuchten im Röntgenlicht, das den Nebel auf diesem tiefgründigen Bild des Röntgenteleskops Chandra umgibt.

Röntgenstrahlen mit niedriger Energie werden rot dargestellt, solche mit mittlerer Wellenlänge grün und Strahlung mit hoher Energie leuchtet blau. Der Pulsar befindet sich in der hellen Zentralregion. Die komplexe Struktur ähnelt einer Hand. PSR B1509-58 ist etwa 17.000 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild Zirkel (Circinus). In dieser Entfernung ist das Chandrabild 100 Lichtjahre breit.

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Das Zentrum von M 83 vom generalüberholten Hubble

Das Bild zeigt einen Ausschnitt einer Galaxie mit Sternfeldern, die durch Dunkelnebel getrennt sind, und rot leuchtenden Sternentstehungsgebieten.

Credit: NASA, ESA und das Hubble-Vermächtnisteam (STScI/AURA); Danksagung: R. O’Connell (U. Virginia)

Was passiert im Zentrum dieser Spiralgalaxie? M83 gehört zu den Spiralgalaxien in größter Nähe unserer Milchstraße. Aus einer Entfernung von 15 Millionen Lichtjahren wirkt sie insgesamt relativ normal. Wenn man aber den Kern von M 83 mit den modernen Teleskopen vergrößert, erweist sich das Zentrum als energiereicher, betriebsamer Ort.

Das Bild entstand mit der kürzlich installierten Wide Field Camera 3. Die Kamera blickt durch das generalüberholte Weltraumteleskop Hubble. Man sieht helle, neu entstandene Sterne und breite Bahnen aus dunklem Staub.

Das Röntgenobservatorium Chandra machte ein Bild mit ähnlicher Perspektive. Dieses zeigt, dass die Region auch viel heißes Gas und helle kleine Quellen enthält. Es sind Reste von etwa 60 Supernova-Explosionen, die im Bild zu sehen sind.

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