Schlagwort: Gammastrahlung

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Supernovaüberrest CTA 1

Im Bild sind rote und blaue Nebelfetzen verteilt, gemischt mit kleinen, rot leuchtenden Sternen.

Bildcredit und Bildrechte: Thomas Lelu

Im Herzen von CTA 1 befindet sich ein „stiller Pulsar„. 1960 entdeckten Astronomen den Supernova-Überrest als Emissionsquelle im Radiowellenbereich. Sie identifizierten ihn als das Ergebnis der Explosion eines massereichen Sterns. Von dem Pulsar wurden jedoch keine Radiopulse entdeckt. Erwartet wurde, dass der kollabierte Kern des Sterns als rotierender Neutronenstern übrig bleibt.

Ca. 10.000 Jahre nach der ursprünglichen Supernova-Explosion ist die interstellare Trümmerwolke bei optischen Wellenlängen nur schwach zu erkennen. Noch immer dehnen sich hier Schockfronten aus. Das ist in diesem lange belichteten Bild zu sehen, welches mit einem Teleskop erstellt wurde. Der Sternenrest erstreckt sich über ein Sternfeld im nördlichen Sternbild Kepheus und umfasst etwa 2 Grad.

Obwohl seither kein Pulsar bei Radiowellenlängen gefunden wurde, entdeckte das Fermi Gamma-ray Space Telescope im Jahr 2008 die gepulste Emission von CTA 1 und identifizierte den rotierenden Neutronenstern des Supernova-Überrests. Die Quelle wurde als erster einer neuen Klasse von Pulsaren erkannt. Diese Art von Pulsar sendet keine Impulse im Radiowellenbereich, pulsiert aber in hochenergetischer Gammastrahlung.

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Fermis zwölfjährige Gammastrahlenkarte des ganzen Himmels

Die abgebildete Karte des ganzen Himmels ist tiefblau gefärbt, waagrecht verläuft ein rotes Band, das an einigen Stellen gelb ist. Über den Himmel sind wenige helle Stellen verteilt.

Bildcredit: NASA, DOE, Fermi LAT-Arbeitsgemeinschaft; Text: Barb Mattson (U. Maryland, NASA’s GSFC)

Vergesst den Röntgenblick – stellt euch vor, was ihr mit dem Gammastrahlenblick sehen könntet! Diese Karte des ganzen Himmels zeigt, wie sich das Universum dem Fermi Gamma-ray Space Telescope der NASA präsentiert.

Fermi sieht Licht mit Energien, die ungefähr eine Milliarde Mal so stark sind, wie es das menschliche Auge sehen kann. Die Karte kombiniert 12 Jahre Fermi-Beobachtungen. Die Farben stehen für die Helligkeiten der Quellen der Gammastrahlung. Stärkere Quellen erscheinen in helleren Farben.

Der auffällige Streifen in der Mitte ist die Zentralebene unserer Milchstraße. Die meisten roten und gelben Punkte über und unter der Ebene der Milchstraße sind weit entfernte Galaxien. Die meisten Punkte in der Ebene sind nahe Pulsare.

Der blaue Hintergrund, der das Bild ausfüllt, ist das diffuse Leuchten von Gammastrahlung aus weit entfernten Quellen. Sie sind zu schwach, um sie voneinander zu unterscheiden. Manche Quellen von Gammastrahlung können nicht identifiziert werden und bleiben somit Forschungsobjekte – derzeit weiß niemand, was sie sind.

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Energiereiches Teilchen schlägt auf der Erde ein

Die Illustration zeigt eine sehr energiereiche kosmische Strahlung, die in der Erdatmosphäre einen Luftschauer auslöst. Unten ist eine Reihe von Luftschauer-Detektoren zu sehen.

Illustrationscredit: Osaka Metropolitan U./L-INSIGHT, Kyoto U./Ryuunosuke Takeshige

Es war eines der energiereichsten Teilchen, das auf der Erde einschlug, aber woher kam es eigentlich? Wie jede Art kosmischer Strahlung, die auf die Erdatmosphäre trifft, versprühte das nach der Shinto–Sonnengöttin Amerterasu benannte Teilchen einen Schauer aus Elektronen, Protonen und anderen Elementarteilchen.

Die Abbildung zeigt einen Luftschauer aus kosmischer Strahlung, der auf das Telescope Array in Utah, USA, traf, welches das Amaterasu-Ereignis im Mai 2021 aufzeichnete. Diese durch kosmische Strahlung verursachten Luftschauer sind so häufig, dass man wahrscheinlich selbst schon einmal in so einem Teilchenregen war, ohne es zu merken.

Der Ursprung dieser energiereichen Teilchen wird im Atomkern vermutet, bleibt aber in zweierlei Hinsicht ein Rätsel. Erstens ist nicht klar, woher ein einzelnes Teilchen oder ein Atomkern so dermaßen viel Energie haben kann, und zweitens blieben alle Versuche der Spur des Teilchens zu seinem Ursprung folgen, um Hinweise auf eine mögliche Quelle zu finden, bislang erfolglos.

Offene Wissenschaft: Mehr als 3200 Codes in der Astrophysik-Quellcodebibliothek
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Die HESS-Teleskope erforschen den Hochenergie-Himmel

Videocredit und -rechte: Jeff Dai (TWAN), H.E.S.S. Arbeitsgemeinschaft;
Musik: Ibaotu Katalognummer 1044988 (Mit Genehmigung verwendet)

Sie wirken wie moderne mechanische Dinosaurier, doch es sind gewaltige schwenkbare Augen, die den Himmel beobachten. Das Hochenergie-Stereoskopische System (H.E.S.S.) besteht aus vier reflektierende Spiegelteleskope, jeweils 12 Meter groß, diese sind um ein größeres Teleskope mit einem 28-Meter-Spiegel angeordnet.

Die Teleskope wurden so konzipiert, dass sie ein seltsames Flackern in blauem Licht – sogenannte Tscherenkow-Strahlung – aufspüren können. Diese Strahlung entsteht, wenn sich geladene Teilchen etwas schneller bewegen als die Lichtgeschwindigkeit in der Luft. Dieses Licht wird abgestrahlt, wenn ein Gammastrahl von einer fernen Quelle ein Molekül in der Erdatmosphäre trifft und einen Schauer geladener Teilchen auslöst.

H.E.S.S. ist empfindlich für einige Photonen mit sehr hoher Energie (TeV), die das Universum durchqueren. Das System H.E.S.S. ist seit 2003 in Namibia in Betrieb und sucht nach Dunkler Materie. Bisher entdeckte es mehr als 50 Quellen, die energiereiche Strahlung abgeben, zum Beispiel Supernovaüberreste oder die Zentren von Galaxien, die sehr massereiche Schwarze Löcher enthalten.

Die H.E.S.S.-Teleskope wurden im Juni gefilmt. Die Zeitrafferaufnahmen zeigen, wie sie vor dem Hintergrund der Milchstraße und den Magellanschen Wolken schwenken und starren. Gelegentlich zischt ein Satellit im Erdorbit vorbei.

Im Universum surfen: mit dem APOD-Zufallsgenerator
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Röntgenringe um einen Gammastrahlenausbruch

Um den Röntgenblitz GRB 221009A ist ein schalenförmiges Lichtecho zu beobachten, das teilweise in unserer Milchstraße liegt und teilweise im fernen Universum.

Bildcredit: NASA Swift Obs.; Daten: B. Cenko (NASA’s GSFC), A. Beardmore (U. Leicester) et al.; Bearbeitung: J. Miller (U. Michigan)

Warum erscheinen Röntgenringe um einen Gammablitz? Die überraschende Antwort hat weniger mit der Explosion selbst zu tun, sondern vielmehr mit dem Licht, das von staubreichen Gasgebieten in unserer Milchstraße reflektiert wird.

GRB 221009A war eine gewaltige Explosion – ein sehr heller Gammablitz (GRB), der im weit entfernten Universum stattfand. Seine Strahlung erreichte letzte Woche unser Sonnensystem. Da GRBs auch größere Mengen Röntgenstrahlen emittieren können, kam fast gleichzeitig mit der Gammastrahlung ein heller Röntgenblitz an.

In diesem Fall prallten die Röntgenstrahlen auch an staubreichen Regionen in unserer Milchstraße ab und verursachten so die ungewöhnlichen Reflexionen. Je größer der Winkel zwischen dem reflektierenden Staub in der Milchstraße und dem GRB ist, desto größer ist der Radius der Röntgenstrahlenringe und desto länger es dauert es typischerweise, bis diese Lichtechos eintreffen.

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GRB 221009A

Das Bild zeigt den Gammablitz GRB 221009A, der mit dem Weltraum-Gammastrahlenteleskop Fermi detektiert wurde.

Bildcredit: NASA, DOE, Fermi-LAT-Arbeitsgemeinschaft

Der Gammablitz GRB 221009A kündigt wahrscheinlich die Entstehung eines neuen Schwarzen Lochs an, das vor langer Zeit im fernen Universum im Kern eines kollabierenden Sterns entstanden ist. Diese Animation wurde aus Daten des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops erstellt, sie zeigt die extrem starke Explosion.

Fermi detektierte die Daten in Gammastrahlenenergie und spürte dabei Photonen mit einer Energie von mehr als 100 Millionen Elektronenvolt auf. Im Vergleich dazu haben Photonen in sichtbarem Licht eine Energie von etwa 2 Elektronenvolt. Links verläuft ein stetiges, energiereiches Gammastrahlenleuchten aus der Ebene unserer Milchstraße quer durch das 20 Grad große Bild. In der Mitte erscheint der flüchtige Gammablitz GRB 221009A und verblasst dann wieder. GRB 221009A war einer der hellsten Gammastrahlenausbrüche, die je detektiert wurden. Was Gammablitze betrifft, ist er relativ nahe, doch mit einer Distanz von etwa 2 Milliarden Lichtjahren ist er immer noch weit entfernt.

Fermis Large Area Telescope (LAT) im niedrigen Erdorbit erfasste die Gammastrahlen-Photonen des Ausbruchs in einem Zeitraum von mehr als 10 Stunden, als die energiereiche Strahlung von GRB 221009A letzten Sonntag, dem 9. Oktober, über den Planeten Erde hinwegfegte.

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Supernova-Kanone stößt Pulsar J0002 aus

Die Illustration zeigt einen Supernova-Überrest mit einer Linie, die sich nach rechts unten erstreckt und die Spur eines Neutronensterns darstellt.

Bildcredit: F. Schinzel et al. (NRAO, NSF), Kanadische Vermessung der galaktischen Ebene (DRAO), NASA (IRAS); Komposition: Jayanne English (U. Manitoba)

Was kann einen Neutronenstern wie eine Kanonenkugel hinausschießen? Eine Supernova. Vor etwa 10.000 Jahren zerstörte die Supernova, die den nebeligen Überrest CTB 1 erzeugte, nicht nur einen massereichen Stern, sondern schleuderte außerdem den neu entstandenen Neutronensternkern – einen Pulsar – in die Milchstraße hinaus.

Der Pulsar rotiert 8,7 Mal pro Sekunde. Er wurde mithilfe der zum Download angebotenen Software Einstein@Home entdeckt. Diese Software durchsucht die Daten des Gammastrahlenobservatoriums Fermi der NASA im Weltraum.

Der Pulsar PSR J0002+6216 (kurz J0002) rast mit mehr als 1000 km pro Sekunde durchs All. Er hat den Supernovaüberrest CTB 1 bereits hinter sich und ist sogar schnell genug, um die Galaxis zu verlassen. Auf diesem Bild ist die Spur des Pulsars gut erkennbar, sie führt vom Supernovaüberrest nach links unten.

Das Bild ist eine Kombination aus Radiobildern der Radioobservatorien VLA und DRAO sowie Archivdaten des Infrarot-Weltraumobservatoriums IRAS der NASA. Wir wissen, dass Supernovae wie Kanonen agieren können, und auch, dass sich Pulsare wie Kanonenkugeln verhalten können – doch wir wissen nicht, wie Supernovae das zustande bringen.

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Galaxie des Schreckens

Geheimnisvolle Dunkle Materie, Friedhofsgalaxie, Zombie-Welten und Gammastrahlenausbrüche des Verderbens.

Poster-Illustration-Credit: NASA, JPL-Caltech, The Galaxy of Horrors

Beschreibung: Heute Abend könnt ihr die extremen und furchterregenden Welten des Universums erkunden. Wenn ihr einen Blick riskiert, sind geheimnisvolle dunkle Materie, eine Friedhofsgalaxie, Zombie-Welten und Gammastrahlenausbrüche des Verderbens noch nicht alles, was euch erwartet.. Folgt einfach dem Link und denkt daran: Es basiert alles auf echter Wissenschaft, sogar die unheimlichen Stellen. Ich wünsche euch ein sicheres und fröhliches Halloween!

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