Quelle: ESON 21. Dezember 2023.

Die riesige Sternenkinderstube befindet sich im Sternbild Centaurus (der Zentaur), etwa 6500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Junge Sterne in diesem Nebel geben eine intensive Strahlung ab, die das Wasserstoffgas in der Umgebung in rosa Tönen leuchten lässt.

Der Running Chicken (Laufendes Huhn)-Nebel besteht eigentlich aus mehreren Regionen, die wir alle in diesem riesigen Bild sehen können, das sich über eine Fläche am Himmel von etwa 25 Vollmonden erstreckt [1]. Die hellste Region innerhalb des Nebels heißt IC 2948, wo manche den Kopf des Huhns sehen und andere sein Hinterteil. Die feinen pastellfarbenen Konturen sind flüchtige Schwaden aus Gas und Staub. In der Mitte des Bildes, gekennzeichnet durch die helle, vertikale, fast säulenartige Struktur, befindet sich IC 2944. Das hellste Funkeln in dieser besonderen Region ist Lambda Centauri, ein mit bloßem Auge sichtbarer Stern, der uns viel näher ist als der Nebel selbst.

In IC 2948 und IC 2944 selbst gibt es jedoch viele junge Sterne – und die sind zwar hell, aber ganz sicher nicht heiter. Da sie riesige Mengen an Strahlung ausstoßen, zerlegen sie ihre Umgebung, ähnlich wie, nun ja, ein Huhn. Einige Regionen des Nebels, die sogenannten Bok-Globulen, können dem heftigen Bombardement durch die ultraviolette Strahlung, die diese Region durchdringt, standhalten. Wenn Sie das Bild vergrößern, können Sie sie vielleicht kleine, dunkle und dichte Inseln aus Staub und Gas sehen, die über den Nebel verteilt sind.

Andere Regionen, die hier abgebildet sind, sind oben rechts Gum 39 und 40 und unten rechts Gum 41. Neben den Nebeln gibt es unzählige orange, weiße und blaue Sterne, die wie ein Feuerwerk am Himmel wirken. Insgesamt gibt es auf diesem Bild mehr zu bestaunen, als man beschreiben kann – zoomen Sie heran und schwenken Sie hinüber, und Sie werden ein Fest für die Augen erleben.

Dieses Bild ist ein großes Mosaik aus Hunderten von Einzelbildern, die sorgfältig zusammengefügt wurden. Die Einzelbilder wurden durch Filter aufgenommen, die Licht in verschiedenen Farben durchlassen, die dann zu dem hier gezeigten Endergebnis kombiniert wurden. Die Beobachtungen wurden mit der Weitwinkelkamera OmegaCAM am VST durchgeführt, einem Teleskop des Nationalen Instituts für Astrophysik in Italien (INAF), das von der ESO am Standort Paranal in der chilenischen Atacama-Wüste betrieben wird und sich ideal für die Kartierung des südlichen Himmels im sichtbaren Licht eignet. Die Daten, die in dieses Mosaik eingeflossen sind, wurden im Rahmen der VST Photometric Hα Survey of the Southern Galactic Plane and Bulge (VPHAS+) aufgenommen, einem Projekt zum besseren Verständnis des Lebenszyklus von Sternen.

Endnoten
[1] Dieses Bild erstreckt sich von Kante zu Kante über eine Breite von 270 Lichtjahren. Ein durchschnittliches Huhn würde fast 21 Milliarden Jahre brauchen, um es zu durchqueren. Das ist viel länger, als es unser Universum schon gibt.

Weitere Informationen
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie.

Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• ESO

Der Beitrag ESO: 1,5-Milliarden-Pixel-Bild zeigt Running Chicken Nebel in noch nie dagewesenem Detail erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON 15. Juni 2022.

15. Juni 2022 – Astronom*innen haben anhand von neuen Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) komplizierte Details der Sternentstehungsregion 30 Doradus, sichtbar gemacht, die auch unter dem Namen Tarantelnebel bekannt ist. Auf einem hochauflösenden Bild, das heute von der Europäischen Südsternwarte (ESO) veröffentlicht wurde und ALMA-Daten enthält, sehen wir den Nebel in einem neuen Licht: Hauchdünne Gaswolken geben Aufschluss darüber, wie massereiche Sterne diese Region beeinflussen.

„Diese Fragmente könnten die Überreste von einst größeren Wolken sein, die durch die enorme Energie zerfetzt wurden, die von jungen und massereichen Sternen freigesetzt wird – ein Prozess, der als Rückkopplung bezeichnet wird“, erläutert Tony Wong, der die Studie zu 30 Doradus leitete, die heute auf der Tagung der American Astronomical Society (AAS) vorgestellt und im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde. Ursprünglich dachten die Astronom*innen, das Gas in diesen Gebieten sei zu dünn und zu sehr von dieser turbulenten Rückkopplung beeinträchtigt, als dass die Schwerkraft es zusammenziehen könnte, um neue Sterne zu bilden. Die neuen Daten zeigen jedoch auch viel dichtere Filamente, in denen die Schwerkraft noch eine wichtige Rolle spielt. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Schwerkraft selbst bei sehr starker Rückkopplung einen starken Einfluss ausüben und zu einer Fortsetzung der Sternentstehung führen kann“, fügt Wong hinzu, der Professor an der University of Illinois in Urbana-Champaign in den USA ist.

Der Tarantelnebel befindet sich in der Großen Magellanschen Wolke, einer Begleitgalaxie unserer eigenen Milchstraße, und ist eine der hellsten und aktivsten Sternentstehungsregionen in unserer galaktischen Nachbarschaft, etwa 170.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. In seinem Zentrum befinden sich einige der massereichsten Sterne überhaupt. Einige haben mehr als das 150-fache der Masse unserer Sonne, was die Region zu einem idealen Ort macht, um zu untersuchen, wie Gaswolken unter der Schwerkraft kollabieren und neue Sterne bilden.

„Was 30 Doradus so einzigartig macht, ist die Tatsache, dass die Region nah genug ist, um im Detail zu untersuchen, wie Sterne entstehen, und dass ihre Eigenschaften denen ähneln, die man in sehr weit entfernten Galaxien findet, als das Universum noch jung war“, erklärt Guido De Marchi, Wissenschaftler bei der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und Mitautor der Studie, in der die neuen Forschungsergebnisse vorgestellt werden. „Dank 30 Doradus können wir untersuchen, wie Sterne vor 10 Milliarden Jahren entstanden sind, als die meisten Sterne geboren wurden.“

Während sich die meisten bisherigen Untersuchungen des Tarantelnebels auf sein Zentrum konzentrierten, wissen Astronom*innen seit langem, dass auch anderswo starke Sternentstehung stattfindet. Um diesen Prozess besser zu verstehen, führte das Team hochauflösende Beobachtungen durch, die eine große Region des Nebels abdecken. Mithilfe von ALMA maßen sie die Lichtemission von Kohlenmonoxidgas. Auf diese Weise konnten sie die großen, kalten Gaswolken im Nebel kartieren, die kollabieren und neue Sterne entstehen lassen – und wie sie sich verändern, wenn diese jungen Sterne riesige Mengen an Energie freisetzen.

„Wir hatten erwartet, dass die Teile der Wolke, die den jungen massereichen Sternen am nächsten sind, die deutlichsten Anzeichen dafür zeigen würden, dass die Schwerkraft durch die Rückkopplung überwältigt wird“, ergänzt Wong. „Stattdessen haben wir herausgefunden, dass die Schwerkraft in diesen rückkopplungsexponierten Regionen immer noch wichtig ist – zumindest für Teile der Wolke, die ausreichend dicht sind.“

In dem heute von der ESO veröffentlichten Bild werden die neuen ALMA-Daten mit einem früheren Infrarotbild derselben Region überlagert, das helle Sterne und leicht rosafarbene Wolken aus heißem Gas zeigt, die mit dem Very Large Telescope (VLT) und dem Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) der ESO aufgenommen wurden. Die Kompositaufnahme zeigt die ausgeprägte, netzartige Form der Gaswolken des Tarantelnebels, die ihm seinen spinnenartigen Namen gab. Die neuen ALMA-Daten sind dabei als die hellen rot-gelben Streifen im Bild dargestellt: sehr kaltes und dichtes Gas, das eines Tages kollabieren und Sterne bilden könnte.

Die neuen Forschungsergebnisse enthalten detaillierte Hinweise darauf, wie sich die Schwerkraft in den Sternentstehungsgebieten des Tarantelnebels verhält, aber die Arbeit ist noch lange nicht abgeschlossen. „Es gibt noch viel mehr mit diesem fantastischen Datensatz zu tun, und wir veröffentlichen ihn, um andere Forscher*innen zu neuen Untersuchungen zu ermutigen“, sagt Wong abschließend.

Weitere Informationen
Die hier dargestellten Forschungsergebnisse werden auf dem 240. Meeting der American Astronomical Society (AAS) im Rahmen der Pressekonferenz „Stars, Their Environments & Their Planets” (Mittwoch, 15. Juni, 19:15 CEST / 10:15 PT) präsentiert. Medienvertreter*innen sind herzlich eingeladen den Livestream der Pressekonferenz zu verfolgen, der über den YouTube-Kanal des AAS Press Office öffentlich zugänglich ist: https://www.youtube.com/c/AASPressOffice.

Die beteiligten Wissenschaftler*innen sind T. Wong (Astronomy Department, University of Illinois, USA), L. Oudshoorn (Sterrewacht Leiden, Universiteit Leiden, Niederlande), E. Sofovich (Illinois), A. Green (Illinois), C. Shah (Illinois), R. Indebetouw (Department of Astronomy, University of Virginia, USA und National Radio Astronomy Observatory, USA), M. Meixner (SOFIA-USRA, NASA Ames Research Center, USA), A. Hacar (Department of Astrophysics, Universität Wien, Österreich), O. Nayak (Space Telescope Science Institute, USA), K. Tokuda (Department of Earth and Planetary Sciences, Faculty of Sciences, Kyushu University, Japan und National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences, Japan und Department of Physics, Graduate School of Science, Osaka Metropolitan University, Japan), A. D. Bolatto (Department of Astronomy and Joint Space Science Institute, University of Maryland, USA und NRAO Visiting Astronomer), M. Chevance (Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg), G. De Marchi (European Space Research and Technology Centre, Niederlande), Y. Fukui (Department of Physics, Nagoya University, Japan), A. S. Hirschauer (STSci), K. E. Jameson (CSIRO, Space and Astronomy, Australien), V. Kalari (International Gemini Observatory, NSF’s NOIRLab, Chile), V. Lebouteiller (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Frankreich), L. W. Looney (Illinois), S. C. Madden (Departement d’Astrophysique AIM/CEA Saclay, Frankreich), Toshikazu Onishi (Osaka), J. Roman-Duval (STSci), M. Rubio (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile) und A. G. G. M. Tielens (Department of Astronomy, University of Maryland, USA und Leiden).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronom*innen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken. Außerdem fördern wir die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedsländern (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope, VISTA, das im Infraroten arbeitet, und das VLT Survey Telescope für sichtbares Licht. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Über ALMA
Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem Ministry of Science and Technology (MOST) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Über das ESON
Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Fachartikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2209/eso2209a.pdf

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• ESO
• ESO-Projekt *ALMA*

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Quelle: Universität Innsbruck.

21. Dezember 2021 – Erstmals ist es Wissenschaftlern ausgehend von einer Entdeckung durch wissenschaftliche Laien gelungen, einen Nachweis für eine voll entwickelte Hülle eines „Common-Envelope-Systems“ (CE) zu liefern, mit dem die Phase der gemeinsamen Hülle eines Doppelsternsystems gemeint ist. „Gegen Ende ihres Lebens blähen normale Sterne sich zu roten Riesensternen auf. Da ein sehr großer Anteil von Sternen in Doppelsternen steht, beeinflusst dies die Entwicklung am Ende ihres Lebens. Denn bei engeren Doppelsternsystemen verschmilzt der sich aufblähende äußere Teil eines Sterns als gemeinsame Hülle um beide Sterne. Im Inneren dieser Hülle verhalten sich die Kerngebiete der beiden Gestirne aber praktisch ungestört und verfolgen ihre Entwicklung, als wären sie unabhängig voneinander“, erklärt der Astrophysiker Stefan Kimeswenger. Ihre Ergebnisse konnten die Forscher nun im Fachmagazin Astronomy & Astrophysics veröffentlichen.

Hobby-Astronomen geben Anstoß für Entdeckung
Bereits seit längerem sind viele Sternsysteme bekannt, die aufgrund diverser chemischer und physikalischer Eigenschaften Überreste solcher Entwicklungen sein müssen. Auch Sternsysteme, die gerade erst eine gemeinsame Hülle entwickeln, wurden durch ihre besondere Helligkeit bereits entdeckt. Die voll entwickelte Hülle eines CE und deren Abstoßung in den interstellaren Raum konnte jedoch bisher in dieser Form nicht beobachtet werden. „Gerade diese Hüllen sind von großer Bedeutung für das Verständnis der Entwicklung von Sternen in ihrer Endphase. Darüber hinaus helfen sie uns, zu verstehen, wie sie den Raum mit schweren Elementen anreichern, die dann wiederum für die Entwicklung von Planetensystemen, wie auch unserem eigenen, wichtig sind“, erklärt Kimeswenger die Bedeutung der neu entdeckten galaktischen Nebel und fügt hinzu, warum die Wahrscheinlichkeit für ihre Entdeckung gering ist: „Für moderne Teleskope sind sie zu groß und gleichzeitig sind sie sehr leuchtschwach. Außerdem ist ihre Lebensdauer, zumindest in kosmischen Zeitskalen betrachtet, eher gering. Sie beträgt nur wenige hunderttausend Jahre.“ Den Ausgangspunkt für diesen einmaligen Fund bildet eine Gruppe deutsch-französischer Hobby-Astronomen. In mühsamer Kleinarbeit haben sie in den mittlerweile digitalisierten Archiven historische Himmelsbilder nach unbekannten Objekten gesucht und schließlich ein Fragment eines Nebels auf Fotoplatten aus den 1980er-Jahren gefunden.

Internationale Zusammenarbeit löst Rätsel
Mit ihrem Fund kontaktierte die Gruppe internationale wissenschaftliche Experten, darunter auch das auf diesem Gebiet sehr erfahrene Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck. Durch das Zusammentragen und Kombinieren von Beobachtungen der letzten 20 Jahre aus öffentlichen Archiven verschiedener Teleskope und mit den Daten von vier verschiedenen Weltraumsatelliten konnten die Forscher in Innsbruck die erste Annahme, nämlich die Entdeckung eines Planetarischen Nebels, der durch die Überreste von sterbenden Sternen verursacht wird, ausschließen. Das enorme Ausmaß des Nebels wurde schließlich mit Hilfe von Vermessungen durch Teleskope in Chile ersichtlich, Wissenschaftler in den USA haben diese Beobachtungen mittels Spektrographen schließlich vervollständigt: „Der Durchmesser der Hauptwolke ist mit 15,6 Lichtjahren fast 1 Million mal größer als der Abstand der Erde zur Sonne und viel größer als der Abstand unserer Sonne zu ihrem nächsten Nachbarstern. Aber auch Fragmente mit einer Ausdehnung von sogar 39 Lichtjahren wurden gefunden. Da das Objekt etwas über der Milchstraße liegt, konnte der Nebel sich weitestgehend ungestört von anderen Wolken im umliegenden Gas entwickeln“, beschreibt Kimeswenger die Entdeckung.

Modell der neuen Klasse galaktischer Nebel
Durch eine Kombination all dieser Informationen ist es den Forschern gelungen, ein Modell des Objektes zu erstellen: Es besteht aus einem engen Doppelsternsystem eines 66.500 Grad heißen Weißen Zwergsterns und eines normalen Sterns mit einer Masse etwas unter jener der Sonne. Beide umkreisen sich in nur 8 Stunden und 2 Minuten und in einem Abstand von nur 2,2 Sonnenradien. Durch den geringen Abstand wird der nur etwa 4.700 Grad heiße Begleitstern an der dem Weißen Zwerg zugewandten Seite stark angeheizt, was zu extremen Erscheinungen im Spektrum des Sterns und zu sehr regelmäßigen Helligkeitsschwankungen führt. Um beide Sterne befindet sich eine gigantische Hülle, die aus dem äußeren Material des Weißen Zwergs besteht. Dieses Material ist mit etwas über einer Sonnenmasse schwerer als der Weiße Zwerg und sein Begleitstern und wurde vor etwa 500.000 Jahren in den Weltraum ausgeworfen.

Doch es gibt noch ein weiteres Rätsel, das in Zusammenhang mit der Entdeckung der neuen Klasse galaktischer Nebel steht, schildert Stefan Kimeswenger: „Möglicherweise steht dieses System sogar mit einer von koreanischen und chinesischen Astronomen 1086 gemachten Nova-Beobachtung in Verbindung. Die Positionen der historischen Beobachtungen passen jedenfalls sehr gut mit jenen unseres hier beschriebenen Objekts überein.“

Veröffentlichung:
DOI: YY Hya and its interstellar environment (2021). S. Kimeswenger, J. R. Thorstensen, R. A. Fesen, M. Drechsler, X. Strottner, M. Germiniani, T. Steindl, N. Przybilla, K. E. Weil, J. Rupert. A&A.

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• Sternentwicklung

Der Beitrag Neue Klasse galaktischer Nebel entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: AIP.

22. Juli 2021 – Planetarische Nebel sind in der Nachbarschaft zur Sonne als farbenprächtige Objekte bekannt, die am Ende des Lebens eines Sterns bei der Entwicklung vom Stadium des Roten Riesen zum Weißen Zwerg auftreten: Wenn der Stern seinen Brennstoff zur Kernfusion aufgebraucht hat, bläst er seine Gashülle in den interstellaren Raum ab, kontrahiert, wird extrem heiß, und regt die expandierende Gashülle zum Leuchten an. Anders als das kontinuierliche Spektrum des Sterns, strahlen die Ionen bestimmter Elemente in dieser Gashülle, wie z.B. von Wasserstoff, Sauerstoff, Helium und Neon, Licht aber nur bei bestimmten Wellenlängen ab. Spezielle optische Filter, die auf diese Wellenlängen abgestimmt sind, können die schwach leuchtenden Nebel sichtbar machen. Das nächstgelegene Objekt dieser Art in unserer Milchstraße ist der 650 Lichtjahre entfernte Helixnebel.

Mit wachsender Entfernung eines planetarischen Nebels schrumpft der scheinbare Durchmesser in einer Bildaufnahme, und die integrierte scheinbare Helligkeit nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. In unserer Nachbargalaxie, der Andromedagalaxie, wäre mit einer fast 4000-fach größeren Entfernung der Helixnebel nur noch als Punkt wahrnehmbar, und seine scheinbare Helligkeit wäre fast 15 Millionen Mal schwächer. Mit modernen Großteleskopen und langer Belichtungszeit können solche Objekte unter Verwendung optischer Filter oder bildgebender Spektroskopie dennoch abgebildet und vermessen werden. Martin Roth, Erstautor der neuen Studie und Leiter der Abteilung innoFSPEC am AIP: „Mit dem am AIP entwickelten PMAS-Instrument gelang uns dies erstmals mit integraler Feldspektroskopie für eine Handvoll planetarischer Nebel in der Andromeda-Galaxie in den Jahren 2001 bis 2002 am 3,5-m-Teleskop des Calar-Alto-Observatoriums. Das relativ kleine PMAS-Sichtfeld erlaubte es jedoch noch nicht, eine größere Stichprobe von Objekten zu untersuchen.“

Es hat gut 20 Jahre gedauert, bis mit einem leistungsfähigeren Instrument mit einem mehr als 50-fach größerem Gesichtsfeld an einem deutlich größeren Teleskop diese ersten Experimente weiterentwickelt werden konnten. MUSE am Very Large Telescope in Chile wurde in erster Linie für die Entdeckung extrem lichtschwacher Objekte am Rand des für uns derzeit beobachtbaren Universums entwickelt und hat dazu seit den ersten Beobachtungen spektakuläre Ergebnisse erbracht. Genau diese Eigenschaft ist es, die auch bei der Detektion von äußerst lichtschwachen planetarischen Nebeln in einer entfernten Galaxie zum Tragen kommt.

Die Galaxie NGC 474 ist ein besonders schönes Beispiel für eine Galaxie, die durch Kollision mit anderen, kleineren Galaxien eine auffällige Ringstruktur aus den durch Gravitationswirkung gestreuten Sternen gebildet hat. Sie liegt in etwa 110 Millionen Lichtjahren Entfernung, ist also ca. 170.000-mal weiter entfernt als der Helixnebel. Die scheinbare Helligkeit eines planetarischen Nebels in dieser Galaxie ist daher fast 30 Milliarden Mal geringer als die des Helixnebels und liegt im Bereich der kosmologisch interessanten Galaxien, für die das Team das MUSE-Instrument konzipierte.

Ein Forscherteam des AIP hat mit Kollegen aus den USA eine Methode entwickelt, wie sich mit MUSE die extrem schwachen Signale von planetarischen Nebeln in weit entfernten Galaxien mit hoher Empfindlichkeit isolieren und präzise vermessen lassen. Ein besonders wirkungsvoller Filteralgorithmus bei der Bilddatenverarbeitung spielt hier eine wichtige Rolle. Für die Ringgalaxie NGC 474 standen ESO-Archivdaten zur Verfügung, die auf zwei sehr tiefen MUSE-Belichtungen mit je 5 Stunden Beobachtungszeit beruhen. Das Ergebnis der Datenverarbeitung: Nach Anwenden des Filteralgorithmus wurden insgesamt 15 extrem lichtschwache planetarische Nebel sichtbar.

Dieses hochempfindliche Verfahren eröffnet eine neue Methode zur Entfernungsmessung, die geeignet ist, zur Lösung der derzeit diskutierten Diskrepanz bei der Bestimmung der Hubble-Konstanten beizutragen. Planetarische Nebel besitzen die Eigenschaft, dass physikalisch eine gewisse maximale Leuchtkraft nicht überschritten werden kann. Die Verteilungsfunktion der Helligkeiten einer Stichprobe in einer Galaxie, d.h. die Leuchtkraftfunktion der planetarischen Nebel (PNLF), bricht am hellen Ende ab. Diese Eigenschaft ist die einer Standardkerze, mit Hilfe derer sich durch statistische Methoden eine Entfernung berechnen lässt. Das PNLF-Verfahren wurde bereits 1989 von den Teammitgliedern George Jacoby (NSF’s NOIRLab) und Robin Ciardullo (Penn State University) entwickelt. Es ist in den vergangenen 30 Jahren für mehr als 50 Galaxien erfolgreich angewendet worden, war aber aufgrund der bislang verwendeten Filtermessungen limitiert. Galaxien mit Entfernungen größer als der des Virgo- oder Fornaxhaufens lagen außerhalb der Reichweite. Die nun im Astrophysical Journal veröffentlichte Studie zeigt, dass mit MUSE mehr als doppelt so große Reichweiten erzielt werden können und damit eine unabhängige Messung der Hubble-Konstanten ermöglicht wird.

Originalveröffentlichung

Toward Precision Cosmology with Improved PNLF Distances Using VLT-MUSEI. Methodology and Tests. Martin M. Roth, George H. Jacoby, Robin Ciardullo, Brian D. Davis, Owen Chase, Peter M. Weilbacher. The Astrophysical Journal, 22 July 2021

https://arxiv.org/abs/2105.01982

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• Planetarische Nebel

Der Beitrag AIP: Planetarische Nebel in entfernten Galaxien erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: Gemini.

Der Stern wird zusätzlich von einer sehr merkwürdigen Wolke umrundet. Diese Wolke wird Homunculus Nebula genannt. Dieser Nebel soll durch sukzessive Explosionen an der Sternenoberfläche entstanden sein. Dies ist jedoch nur eine Vermutung der Wissenschaftler. Das Gemini-Observatorium hat nun eine Schockwelle von Materialen entdeckt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 500 Kilometern pro Sekunde in den interstellaren Raum ausbreitet.

Der Homunculus-Nebel wurde schon jahrelang untersucht und war immer ein Ort vieler Rätsel. Ein neuer Meilenstein wurde jetzt aber erreicht, als Nathan Smith von der Universität in Colorado das PHOENIX-Gerät am Gemini-Südobservatorium verwendete, um den Nebel zu untersuchen. PHOENIX ist eine hochauflösende Infrarotkamera. Mit Hilfe der Spektroskopie konnte Smith die genaue Geometrie, die Struktur und die Geschwindigkeit dieses expandierenden Gases mit Ursprung im Nebel messen. Er kam dabei zu aufschlussreichen Ergebnissen. Es wurde zum Beispiel viel Wasserstoff und Atome von ionisiertem Eisen entdeckt. Auch die Geschwindigkeit der Ausbreitung des Nebels konnte gemessen werden. Mit 500 Kilometern pro Sekunde expandiert dieser Nebel sehr schnell. Dabei ist der Nebel in zwei Schichten eingeteilt – eine dicke und sehr warme Staubschicht wird von einer kälteren Wasserstoffschicht umrundet. Allein diese Außenschicht hat bereits die Masse von elf Sonnen. Alles nur Gas und Staub, das in den letzten Jahren von der Sternoberfläche weggesprengt wurde. Das Gemini-Observatorium konnte die Dichte dieser Schicht auf 107 Partikel pro Kubikzentimeter beziffern.

Die Struktur dieser Wasserstoff-Emissionen in der äußeren Nebelschicht ist der Grund, warum der Nebel im Allgemeinen so seltsam aussieht. Derzeit sieht der Nebel aus, als ob sich zwei Kreise im Zentrum (welches sich um den Stern befindet) treffen. Das Zentrum ist dabei sehr dicht und im Bild gut erkennbar. Die Kreise hingegen sind teilweise kaum erkennbar und bestehen größtenteils aus Gas und Staub – wie eine Staublinie in Kreisform. Smith glaubt, dass der Großteil dieser Materialen von einer großen Eruption Mitte des 19. Jahrhunderts stammt. Jedoch dürfte der Materialien-Ausstoß nur in den höheren Breiten des Sterns passiert sein.

Wie auch immer! Der Nebel dürfte noch länger Ziel von wissenschaftlichen Untersuchungen sein. Wir werden auch noch viel Überraschendes über diesen Nebel zu hören bekommen.

Der Beitrag Merkwürdiger Nebel um Eta Carinae erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: SpaceFlightNow.

Das Hubble-Teleskop hat nicht, wie man vermuten könnte, ein Tor zum Himmel fotografiert, sondern eine Formation, die sich gebildet hat, nachdem ein Stern sein Leben beendete.

Dieses neue Bild, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA zeigt komplett neue Details über das, was passiert, wenn ein Stern stirbt. Die Formation wurde bis jetzt für einen ungewöhnlichen Nebel in unserer Milchstraße gehalten – doch Hubble beweist das Gegenteil. Diese Phänomen, bekannt als HD 44179, ist in gewisser Weise schon ein Nebel – nur einer, der sich geformt hat, nachdem ein Stern gestorben ist und nicht ursprünglich dort an dieser Stelle gewesen ist. Deswegen wurde er auch „Rotes Rechteck“ genannt. Aufgrund seiner Form, die er annimmt wenn man ihm durch ein Teleskop beobachtet, erhielt er diesen Namen.
Der Nebel kann von keinem Teleskop erfasst werden, das sich auf unserer Erde befindet und erst durch die verschmutze Atmosphäre unseres Heimatplaneten blicken muss. Die Gase und den Staub, aus denen der Nebel hauptsächlich besteht, wurden in zwei verschiedene Richtungen ausgestoßen. Bemerkenswert sind die eigenartigen Eigenschaften dieses Nebels, die ihn wie ein Spinnennetz erscheinen lässt. Außerdem könnte man glauben, dass es eine Leiter in das Zentrum gibt, wo jede einzelne Sprosse zu sehen ist. Diese Abstufungen könnten dadurch entstanden sein, dass der Nebel nicht in einem Prozess entstanden ist, sondern durch mehrere verteilt auf einigen Millionen Jahren. Dies könnte abermals bedeuten, dass ein Stern viel länger in einer sogenannten „Sterbephase“ ist als angenommen.
Der Stern in der Mitte dieses Nebels begann sein Leben als ein sonnenähnlicher Stern. Nun hat er in seiner letzten Lebensphase diesen wunderschönen und weithin sichtbaren Nebel entstehen lassen. Diese letzte Phase könnte vor 14.000 Jahren begonnen haben. Tausende Jahre vorher wird sich diese Phase angekündigt haben, indem er kleiner und heißer wurde.
Ein weiteres Merkmal dieses Nebels ist das schwarze Band, das durch den Stern hindurchzieht. Dieses schwarze Band ist der Schatten vom Staub, der rund um den sterbenden Stern liegt und seinen Schatten wirft.
Wieder einmal hat das Hubble-Weltraumteleskop faszinierende Bilder von weit entfernten Plätzen und Phänomenen in unserer Milchstraße gemacht. Während auf der Erde noch um Hubbles Ablösung diskutiert wird, scheint es unbeeindruckt beweisen zu wollen, wie wertvoll es für die Wissenschaft ist.

Der Beitrag Hubble: Nebel durch sterbenden Stern erschien zuerst auf Raumfahrer.net.