M101 im 21. Jahrhundert

Die Feuerradgalaxie M101 füllt das Bild. Ihre Spiralarme sind auf dieser Aufnahme von hellrot leuchtenden Sternbildungsgebieten gesäumt, nach außen hin verlaufen sie blau, was offene Sternhaufen andeutet.

Bildcredit: NASA, ESA, CXC, JPL, Caltech STScI

Die große, schöne Spiralgalaxie M101 ist einer der letzten Einträge in Charles Messiers berühmtem Katalog. Doch sie ist nicht unbedeutend. Die Galaxie ist ungefähr gewaltige 170.000 Lichtjahre groß. Sie misst also fast doppelt so viel wie unsere Milchstraße. M101 war einer der Spiralnebel, die mit Lord Rosses großem Teleskop beobachtet wurden. Es war der Leviathan von Parsonstown aus dem 19. Jahrhundert.

Diese Ansicht des großen Inseluniversums entstand in mehreren Wellenlängen. Sie ist im Vergleich dazu ein Komposit aus Bildern, die im 21. Jahrhundert von Weltraumteleskopen aufgenommen wurden. Die Bilddaten sind farbcodiert, von Röntgenstrahlen bis Infrarotwellenlängen (hohe bis niedrige Energie). Sie stammen vom Röntgenobservatorium Chandra (violett), dem Galaxy Evolution Explorer (GALEX, blau) sowie den Weltraumteleskopen Hubble (gelb) und Spitzer (rot).

Die Röntgendaten zeigen Gas um explodierte Sterne, Neutronensterne und Doppelsternsysteme mit Schwarzen Löchern in M101. Dieses Gas ist viele Millionen Grad heiß. Die Daten mit niedriger Energie zeigen Sterne und Staub, aus denen die prächtigen Spiralarme von M101 bestehen.

M101 ist auch als Feuerradgalaxie bekannt. Sie liegt etwa 25 Millionen Lichtjahre entfernt im nördlichen Sternbild Große Bärin (Ursa Major).

(Hinweis der Herausgeber: Das ursprüngliche hier gezeigte Bild wurde am 25. Jänner zurückgezogen.)

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Infraroter Trifid

Links ist ein grün leuchtender runder Nebel, der wie eine Höhle wirkt und innen rot leuchtet. Er ist von lose verteilten Sternen umgeben.

Bildcredit: J. Rho (SSC/Caltech), JPL-Caltech, NASA

Beschreibung: Der Trifidnebel, auch bekannt als Messier 20, ist mit einem kleinen Teleskop leicht zu finden. Er ist ein bekanntes Ziel im nebelreichen Sternbild Schütze. Auf Bildern im sichtbaren Licht ist der Nebel durch dunkle, undurchsichtige Staubbahnen in drei Teilen gespalten. Dieses durchdringende Infrarotbild zeigt Fasern aus leuchtenden Staubwolken und neu entstandene Sterne.

Diese prachtvolle Falschfarbenansicht entstand mit dem Weltraumteleskop Spitzer. Astronomen nützten die Infrot-Bilddaten von Spitzer, um die jungen und die noch nicht voll entwickelten Sterne zu zählen, die normalerweise in den Geburtsstaub- und -gaswolken dieser faszinierenden Sternentstehungsregion verborgen sind. Trifid ist ungefähr 30 Lichtjahre groß und nur 5500 Lichtjahre entfernt.

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Der Ausreißerstern Zeta Ophiuchi

Der blaue Stern mitten im Bild treibt eine Stoßwelle vor sich her, es ist der rote Bogen, der nach links gewölbt ist. Das Bild wurde mit dem Weltraumteleskop Spitzer in Infrarotlicht aufgenommen.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Weltraumteleskop Spitzer

Wie ein Schiff, das durch kosmische Meere pflügt, bildet der Ausreißerstern Zeta Ophiuchi eine gewölbte interstellare Bug- oder Kopfwelle. Sie ist auf diesem faszinierenden Infrarotporträt dargestellt. Das Falschfarbenbild zeigt den bläulichen Stern Zeta Oph nahe der Bildmitte. Er ist ungefähr 20 Mal massereicher als die Sonne und bewegt sich mit 24 Kilometern pro Sekunde nach links.

Sein starker Sternwind eilt ihm voraus. Er komprimiert und erwärmt die staubhaltige interstellare Materie. Dabei entsteht die gebogene Stoßfront. In der Umgebung befinden sich Wolken aus relativ unberührter Materie.

Was versetzte diesen Stern in Bewegung? Zeta Oph gehörte wahrscheinlich zu einem Doppelsternsystem, dessen Begleitstern massereicher und daher kurzlebiger war. Als der Begleiter als Supernova explodierte und vernichtend viel Masse verlor, wurde Zeta Oph aus dem System geschleudert.

Zeta Oph ist ungefähr 460 Lichtjahre entfernt und 65.000 Mal leuchtstärker als die Sonne. Er wäre einer der helleren Sterne am Himmel, wenn er nicht von undurchsichtigem Gas umgeben wäre. Das Bild ist etwa 1,5 Grad breit. Das entspricht in der geschätzten Entfernung von Zeta Ophiuchi 12 Lichtjahren.

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Sterne im galaktischen Zentrum

Das galaktische Zentrum wurde hier vom Weltraumteleskop Spitzer aufgenommen. Es beobachtet in Infrarot und kann daher durch die Staubwolken um das Zentrum Sgr A* hindurchblicken.

Bildcredit: Susan Stolovy (SSC/Caltech) et al., JPL-Caltech, NASA

Das Zentrum der Milchstraße ist hinter Wolken aus dunklem Gas und Staub vor den neugierigen Blicken optischer Teleskope verborgen. Doch auf dieser fantastischen Ansicht dringen die Infrarotkameras am Weltraumteleskop Spitzer durch einen Großteil des Staubs. Sie zeigen die Sterne im überfüllten galaktischen Zentrum.

Das detailreiche Bild in Falschfarben ist ein Mosaik. Es entstand aus vielen kleineren Aufnahmen. Ältere, kühlere Sterne sind hier mit bläulichen Farbtönen dargestellt. Rötlich leuchtende Staubwolken begleiten junge, heiße Sterne in Sternbildungsgebieten. Erst kürzlich entdeckte man, dass im Zentrum der Milchstraße neue Sterne entstehen können.

Das galaktische Zentrum befindet sich im Sternbild Schütze. Es ist etwa 26.000 Lichtjahre entfernt. In dieser Entfernung ist das Bild ungefähr 900 Lichtjahre breit.

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Gelbe Kugeln in W33

Das Bild von W33 wurde in Infrarot-Wellenlängen aufgenommen, diese wurden in Farben des sichtbaren Lichts gefärbt. Im Bild sind Objekte verteilt, die als gelbe Kugeln bezeichnet wurden.

Bildcredit: NASA/JPL-Caltech

Das Weltraumteleskop Spitzer beobachtete die Infrarot-Wellenlängen 3,6 Mikrometer, 8,0 und 24,0 Mikrometer. Im Bild sind sie als sichtbares Licht in Rot, Grün und Blau dargestellt. Die kosmische Wolke aus Gas und Staub ist W33. Es ist ein massereicher Komplex mit Sternbildung nahe der Ebene unserer Milchstraße. W33 ist etwa 13.000 Lichtjahre entfernt.

Was sind diese gelben Kugeln? Interessierte Laien fragten das beharrlich immer wieder. Die Laien beteiligten sich online am Milky Way Project. Als sie viele Spitzer-Bilder überflogen, fanden sie diese Gebilde und nannten sie „gelbe Kugeln“.

Nun gibt es eine Antwort. Man erkannte, dass die gelben Kugeln auf Spitzer-Bildern ein frühes Stadium bei der Entstehung massereicher Sterne sind. Sie erscheinen gelb, weil sich dort rote und grüne Bereiche überlappen. Diese Farben wurden den Spitzer-Wellenlängen von Staub und organischen Molekülen zugewiesen, die man als PAHs bezeichnet.

Gelbe Kugeln zeigen das Stadium, bevor junge, massereiche Sterne im Gas und Staub, der sie umgibt, Höhlen bilden. Sie erscheinen auf dem Spitzer-Bild als Blasen mit grünem Rand und rotem Zentrum. Die Erfolgsgeschichte der astronomischen Schwarmforschung ist nur ein Teil des Zooniversums.

Das Bild von Spitzer ist 0,5 Grad breit. Das entspricht in der geschätzten Entfernung von W33 etwa 100 Lichtjahren.

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Der galaktische Kern in Infrarot

Das Bild ist rötlich und voller Nebel und Sterne. Es zeigt die dichte Umgebung im Zentrum der Galaxis in Infrarot-Wellenlängen.

Bildcredit: Hubble: NASA, ESA und D. Q. Wang (U. Mass, Amherst); Spitzer: NASA, JPL und S. Stolovy (SSC/Caltech)

Was geschieht im Zentrum der Galaxis? Um das herauszufinden, vermaßen die Weltraumteleskope Hubble und Spitzer gemeinsam die Region und bildeten sie beispiellos detailreich in Infrarotlicht ab. Infrarotlicht ist bestens geeignet, um das Zentrum der Milchstraße zu erforschen, weil es nicht so stark von Staub gefiltert wird wie sichtbares Licht.

Das Bild entstand aus mehr als 2000 Aufnahmen, die 2008 mit dem Instrument NICMOS fotografiert wurden. NICMOS befindet sich an Bord des Weltraumteleskops Hubble. Das Bild misst 300 mal 115 Lichtjahre. Die Auflösung ist so hoch, dass Strukturen erkennbar sind, die nur 20-mal so groß sind wie unser Sonnensystem.

Das Bild zeigt Wolken aus leuchtendem Gas und dunklem Staub sowie drei große Sternhaufen. Magnetfelder kanalisieren links oben beim Arches-Sternhaufen das Plasma. Links unten schälen energiereiche Sternenwinde Säulen beim Quintuplet-Sternhaufen heraus. Rechts unten ist der massereiche Sternhaufen, der Sagittarius A* (Sgr A*) umgibt.

Warum mehrere helle, massereiche Sterne im Zentrum anscheinend nicht zu diesen Sternhaufen gehören, ist nicht bekannt.

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Andromeda in infrarotem und sichtbarem Licht

Die Andromedagalaxie im Bild hat ein ungewöhnliches Aussehen. Ihre markanten Staubbahnen wurden in Infrarotlicht aufgenommen. Diese Bilder wurden orange gefärbt und mit einem Bild in sichtbarem Licht kombiniert.

Bildcredit: Subaru-Teleskop (NAOJ), Weltraumteleskop Hubble; Mayall-4M-Teleskop (KPNO, NOAO), Digitized Sky Survey, Weltraumteleskop Spitzer; Bearbeitung und Bildrechte: Robert Gendler

Das künstlich gefärbte Kompositbild entstand aus Archiv-Bilddaten in sichtbarem und infrarotem Licht. Es zeigt die massereiche Andromedagalaxie M31. Die Spiralgalaxie ist etwa 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt. Andromeda ist etwa doppelt so breit wie unsere Milchstraße. Sie ist die größte Galaxie in unserer Nähe.

In den ausgedehnten Spiralarmen von M31 liegt eine Population heller junger blauer Sterne. Sie ist vom verräterischen rötlichen Leuchten von Gebieten gesäumt, in denen Sterne entstehen. Man sieht sie auf den hier verwendeten Bilddaten im sichtbaren Licht. Sie wurden im Weltraum und am Boden aufgenommen.

Die Infrarotdaten des Weltraumteleskops Spitzer wurden in die detailreichen Rot- und Grünkanäle des Kompositbildes gemischt. Sie betonen die klumpigen Staubbahnen, die von jungen Sternen gewärmt werden. Die Staubbahnen winden sich nach innen immer enger zum Kern der Galaxie. Der warme Staub ist in Wellenlängen des sichtbaren Lichts unsichtbar. Er wurde hier orange gefärbt.

Im Bild sind auch die beiden kleinen Begleitgalaxien M110 (unten) und M32 (oben) dargestellt.

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Die doppelte Staubscheibe von HD 95086

Eine Staubscheibe ist innen ein riesiges dunkelgrünes Loch. In der Mitte ist ein heller Stern von Staub umgeben, außen herum kreisen Planeten mit gewaltigen Ringsystemen.

Illustrationscredit: Weltraumteleskop Spitzer, JPL, NASA

Wie sehen andere Sternsysteme aus? Um das herauszufinden, führen Forschende detaillierte Beobachtungen naher Sterne im Infrarotlicht durch. So sieht man, welche Sterne Staubscheiben haben, die Planeten bilden könnten.

Beobachtungen mit dem NASA-Weltraumteleskop Spitzer und dem Weltraumteleskop Herschel der ESA zeigten, dass das Planetensystem HD 95086 zwei Staubscheiben besitzt. Eine heiße Staubscheibe verläuft nahe am Heimatstern. Weiter draußen gibt es eine kühlere.

Diese Illustration zeigt, wie das System aussehen könnte. Hypothetische Planeten mit großen Ringen kreisen zwischen den Scheiben. Die Planeten haben vielleicht die große Lücke zwischen den Scheiben erzeugt, indem sie mit ihrer Gravitation Staub absorbierten und ablenkten.

HD 95086 ist ein blauer Stern mit etwa 60 Prozent mehr Masse, als unsere Sonne besitzt. Er ist zirka 300 Lichtjahre von der Erde entfernt. Man sieht ihn mit einem Fernglas im Sternbild Schiffskiel. Die Untersuchung des Systems um HD 95086 hilft vielleicht, die Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems und der Erde besser zu verstehen.

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