Schlagwort: Supernovaüberrest

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Cassiopeia A wiederverwerten

Vor einem schwarzen Himmel mit wenigen Sternen leuchten die Fasern eines Supernovaüberrestes in Blau, Violett und Hellgelb.

Bildcredit: Röntgen – NASA, CXC, SAO; Optisch – NASA,STScI

Massereiche Sterne in unserer Milchstraße führen ein spektakuläres Leben. Riesige kosmische Wolken kollabieren, zünden darin ihre Kernbrennöfen und erzeugen schwere Elemente. Nach wenigen Millionen Jahren wird das angereicherte Material in den interstellaren Raum zurückgeschleudert, wo von Neuem Sternbildung beginnen kann.

Diese Trümmerwolke dehnt sich aus. Sie ist als Cassiopeia A bekannt und ein Beispiel für die Schlussphase im stellaren Entwicklungszyklus. Das Licht der Explosion, aus der dieser Supernovaüberrest entstand, war vor etwa 350 Jahren erstmals am Himmel des Planeten Erde zu sehen, doch es dauerte ungefähr 11.000 Jahre, bis es zu uns gelangte.

Dieses Falschfarbenbild entstand aus Röntgen- und optischen Bilddaten des Röntgen-Observatoriums Chandra und des Weltraumteleskops Hubble. Es zeigt die immer noch heißen Fasern und Knoten im Überrest. Dieser ist bei der geschätzten Entfernung von Cassiopeia A etwa 30 Lichtjahre groß.

Die energiereichen Röntgenemissionen bestimmter Elemente wurden farblich codiert: Silizium in Rot, Schwefel in Gelb, Kalzium in Grün und Eisen in Violett. Das hilft Forschenden, die Wiederverwertung des Sternenstoffs in unserer Galaxis zu untersuchen. Die äußere, blau abgebildete Druckwelle expandiert immer noch. Der helle Fleck beim Zentrums ist ein Neutronenstern, das ist der unglaublich dichte, kollabierte Überrest des massereichen Sternkerns.

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Der Supernovaüberrest des Medullanebels

In der Mitte des Bildes mit Sternennebeln leuchtet ein runder Nebel aus Fasern, der auf einer Seite blau und links unten rot leuchtet.

Bildcredit und Bildrechte: Kimberly Sibbald

Wie entstand dieser ungewöhnliche Nebel? CTB-1 ist eine Gashülle, die sich ausdehnt. Sie blieb zurück, als vor etwa 10.000 Jahren ein massereicher Stern im Sternbild Kassiopeia explodierte. Wahrscheinlich detonierte der Stern, als die Elemente um seinen Kern, die durch Kernfusion einen stabilisierenden Druck nach außen erzeugen konnten, zur Neige gingen.

Die Form des Supernovaüberrestes, der dabei entstand, erinnert an ein Gehirn. Daher wird er landläufig als Medullanebel bezeichnet. Durch die Hitze, die bei seiner Kollision mit dem umgebenden interstellaren Gas entstand, leuchtet er noch in sichtbarem Licht. Warum der Nebel auch in Röntgenlicht leuchtet, ist jedoch ein Rätsel.

Eine Hypothese besagt, dass bei der Explosion auch ein energiereicher Pulsar entstand, der den Nebel mit einem schnellen, nach außen gerichteten Wind mit Energie versorgt. Bei der Überprüfung dieser Vermutung entdeckte man kürzlich in Radiowellenlängen einen Pulsar, der anscheinend bei der Supernovaexplosion mit mehr als 1000 Kilometern pro Sekunde ausgestoßen wurde.

Dieses Bild wurde in Seven Persons im kanadischen Alberta mit einem Teleskop aufgenommen. Obwohl der Medullanebel so groß erscheint wie der Vollmond, ist er so blass, dass für das Foto viele Stunden Belichtungszeit nötig waren.

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M1: Der expandierende Krebsnebel

Bildcredit und Bildrechte: Detlef Hartmann

Sind eure Augen gut genug, um zu sehen, wie der Krebsnebel expandiert? Der Krebsnebel ist als M1 katalogisiert, er ist der erste Nebel auf Charles Messiers berühmter Liste an Dingen, die keine Kometen sind. Heute ist die Krabbe als Supernovaüberrest bekannt, das ist eine sich ausdehnende Trümmerwolke, die nach der Explosion eines massereichen Sterns übrig blieb.

Die heftige Entstehung des Krebsnebels wurde im Jahr 1054 von Sternforschenden beobachtet. Heute hat der Nebel einem Durchmesser von etwa 10 Lichtjahren und dehnt sich immer noch mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 Kilometern pro Sekunde aus.

Dieses Zeitraffervideo dokumentiert seine Ausdehnung im letzten Jahrzehnt. Von 2008 bis 2022 entstand jedes Jahr mit demselben Teleskop und derselben Kamera ein Bild an einer ferngesteuerten Sternwarte in Österreich. Die scharfen, bearbeiteten Einzelbilder zeigen sogar die dynamischen energiereichen Emissionen um den schnell rotierenden Pulsar in der Mitte.

Der Krebsnebel ist ungefähr 6500 Lichtjahre entfernt und liegt im Sternbild Stier (Taurus).

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Wolf-Rayet 124

Um einen sehr hellen Stern mit sechs Lichtzacken ist ein violetter Nebel angeordnet.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Produktionsteam

Diese scharfe Infrarotansicht zeigt Hüllen aus Gas und Staub, die sich ausdehnen, weil sie von mächtigen Sternwinden getrieben werden. Sie umrahmen den heißen, leuchtstarken Stern Wolf-Rayet 124. Das auffällige, 6-zackige Sternenmuster ist charakteristisch für Sternaufnahmen des James-Webb-Weltraumteleskops, das aus 18 sechseckigen Spiegeln besteht.

WR 124 besitzt mehr als 30 Sonnenmassen und liegt etwa 15.000 Lichtjahre entfernt im spitzen nördlichen Sternbild Pfeil. Der turbulente Nebel dieses Sterns ist fast 6 Lichtjahre groß. Er entstand in einer kurzen Entwicklungsphase massereicher Sterne. Diese Phase wird in der Milchstraße selten beobachtet.

Der Nebel kündigt das bevorstehende Ende des Sterns WR 124 als Supernovaexplosion an. Staubhaltiges, interstellares Material, das im expandierenden Nebel entstanden ist, beeinflusst die Entstehung künftiger Generationen von Sternen, wenn es die Supernova überlebt.

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RCW 86: Historischer Supernovaüberrest

Der Supernovaüberrest RCW 86 leuchtet blassrot und zeichnet sich kaum vom Hintergrund ab.

Bildcredit und Bildrechte: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA, T.A. Rector (Univ. of Alaska / NSF’s NOIRLab), J. Miller (Gemini Obs. / NSF’s NOIRLab), M. Zamani und D. de Martin (NSF’s NOIRLab)

Im Jahr 185 n. Chr. berichteten chinesische Astronomen vom Erscheinen eines neuen Sterns in der Nanmen-Sterngruppe. Dieser Teil des Himmels entspricht auf modernen Sternkarten dem Bereich um die Sterne Alpha und Beta Centauri. Der neue Stern war monatelang mit bloßem Auge sichtbar, er gilt als die älteste bekannte Supernova.

Diese detailreiche Teleskopansicht zeigt die ausgefransten Umrisse des Emissionsnebels RCW 86, der sich gerade noch vom Sternenhintergrund abhebt. Er ist vermutlich der Überrest der Sternexplosion. Das Bild wurde mit der Weitwinkelkamera für Dunkle Energie am Cerro Tololo Inter-American Observatorium in Chile aufgenommen. Es zeigt die gesamte Ausdehnung der zerfransten Gashülle, die von der immer noch expandierenden Stoßwelle ionisiert wird.

Bilder aus dem Weltraum zeigen, dass das Element Eisen in RCW 86 reichlich vorhanden ist und dass es im Überrest keinen Neutronenstern oder Pulsar gibt. Das lässt auf eine Supernova vom Typ Ia schließen. Bei der Supernovaexplosion eines massereichen Sterns kollabiert der Kern. Eine Supernova vom Typ Ia ist jedoch die thermonukleare Detonation eines Weißen Zwergsterns in einem Doppelsternsystem, nachdem er Materie von einem Begleitstern aufgenommen hat.

RCW 86 ist etwa 8000 Lichtjahre entfernt und 100 Lichtjahre groß. Der Supernovaüberrest befindet sich nahe der Ebene unserer Milchstraße und ist am Himmel größer als der Vollmond, doch für das bloße Auge er ist zu blass.

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NGC 1850: Nicht in der Milchstraße

Links neben diesem Doppelsternhaufen in der Großen Magellanschen Wolke sind die blauen Fasern von Supernovaüberresten zu sehen.

Bildcredit: NASA, ESA und P. Goudfrooij (STScI); Bearbeitung: M. H. Özsaraç (Türkische Astronomische Gesellschaft)

Dieses Bild des Sternhaufens NGC 1850 stammt vom Weltraumteleskop Hubble. In unserer Milchstraße gibt es nichts, was dieser Sternenkugel ähnlich ist. Das überrascht, denn auf den ersten Blick erinnert NGC 1850 von der Größe und Form her an einen der vielen urzeitlichen Kugelsternhaufen im Halo unserer Milchstraße.

Doch die Sterne in NGC 1850 sind allesamt zu jung, als dass dieser Sternhaufen ein bekanntes Gegenstück in der Milchstraße haben könnte. Außerdem ist NGC 1850 ein Doppelsternhaufen. Rechts neben der Mitte des großen Haufens seht ihr einen zweiten, kompakten Sternhaufen. Das Alter der Sterne im großen Haufen wird auf etwa 50 Millionen Jahre geschätzt. Die Sterne im kompakten Haufen sind noch jünger, sie sind ungefähr vier Millionen Jahre alt.

NGC 1850 ist an die 168.000 Lichtjahre entfernt und liegt am Rand der Großen Magellanschen Wolke. Die leuchtenden Gasfilamente in der linken Bildhälfte erinnern an Supernovaüberreste in unserer Galaxis. Sie sind Zeugen gewaltiger Sternexplosionen und ein Hinweis, dass es in dieser Region in jüngster Zeit kurzlebige, massereiche Sterne gab.

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M1: Der Krebsnebel von Hubble

Der Krebsnebel ist eine chaotische Wolke aus vielen Fasern, wie dieses Bild des Weltraumteleskops Hubble zeigt. Beschreibung im Text.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, J. Hester, A. Loll (ASU)

So ein Chaos entsteht, wenn ein Stern explodiert. Der Krebsnebel ist das Ergebnis einer Supernova aus dem Jahr 1054 n. Chr. und voller rätselhafter Fasern. Die Fasern sind nicht nur ungeheuer komplex, sie besitzen anscheinend auch weniger Masse, als von der ursprünglichen Supernova ausgestoßen wurde, und sie haben eine höhere Geschwindigkeit, als man bei einer freien Explosion erwarten würde.

Dieses Bild wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen. Es ist in drei Farben dargestellt, die nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten gewählt wurden. Der Krebsnebel ist etwa 10 Lichtjahre groß. Im Zentrum des Nebels befindet sich ein Pulsar, das ist ein Neutronenstern mit der Masse der Sonne, der aber nur so groß wie eine Kleinstadt. Der Krebspulsar rotiert etwa 30-mal pro Sekunde.

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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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