Quelle: ESO Press Release eso2604, 24. März 2026

Astronomen haben beobachtet, wie sich zwei Planeten in der Scheibe um einen jungen Stern namens WISPIT 2 bilden. Nachdem das Team zuvor bereits einen Planeten entdeckt hatte, nutzte es nun Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO), um die Existenz eines weiteren Planeten zu bestätigen. Diese Beobachtungen sowie die einzigartige Struktur der Scheibe um den Stern deuten darauf hin, dass das WISPIT-2-System einem jungen Sonnensystem ähneln könnte. „WISPIT 2 bietet den bislang besten Einblick in unsere eigene Vergangenheit“, sagt Chloe Lawlor, Doktorandin an der Universität Galway in Irland und Hauptautorin der heute in „The Astrophysical Journal Letters“ veröffentlichten Studie.

Das System ist nach PDS 70 erst das zweite bekannte, in dem zwei Planeten direkt bei ihrer Entstehung um ihren Mutterstern beobachtet wurden. Im Gegensatz zu PDS 70 verfügt WISPIT 2 jedoch über eine sehr ausgedehnte planetarische Scheibe mit markanten Lücken und Ringen. „Diese Strukturen deuten darauf hin, dass sich derzeit weitere Planeten bilden, die wir irgendwann entdecken werden“, sagt Lawlor. „WISPIT 2 bietet uns ein wichtiges Labor, um nicht nur die Entstehung eines einzelnen Planeten, sondern eines ganzen Planetensystems zu beobachten“, sagt Christian Ginski, Mitautor der Studie und Forscher an der University of Galway. Mit solchen Beobachtungen wollen Astronomen besser verstehen, wie sich junge Planetensysteme zu reifen Systemen wie unserem eigenen entwickeln.

Der erste in diesem System entdeckte junge Planet – mit dem Namen WISPIT 2b – wurde im vergangenen Jahr entdeckt; er hat eine Masse, die fast dem Fünffachen der Jupitermasse entspricht, und umkreist den Zentralstern in einer Entfernung, die etwa dem 60-fachen des Abstands zwischen Erde und Sonne entspricht. „Diese Entdeckung einer neuen Welt im Entstehen hat das erstaunliche Potenzial unserer aktuellen Instrumente wirklich gezeigt“, sagte Richelle van Capelleveen, Doktorandin am Observatorium Leiden in den Niederlanden und Leiterin der vorherigen Studie. Nachdem ein weiteres Objekt in der Nähe des Sterns identifiziert worden war [1], bestätigten Messungen mit dem Very Large Telescope (VLT) und dem VLT-Interferometer (VLTI) der ESO dessen planetaren Charakter. Der neue Planet – WISPIT 2c – befindet sich viermal näher am Zentralstern und ist doppelt so massereich wie WISPIT 2b. Beide Planeten sind Gasriesen, ähnlich wie die äußeren Planeten in unserem Sonnensystem.

Um die Existenz von WISPIT 2c zu bestätigen, setzte das Team das SPHERE-Instrument am VLT der ESO ein, das eine Aufnahme des Objekts lieferte. Anschließend nutzte das Team das GRAVITY+-Instrument am VLTI, um zu bestätigen, dass es sich bei dem Objekt tatsächlich um einen Planeten handelte. „Entscheidend war, dass wir in unserer Studie das kürzlich erfolgte Upgrade von GRAVITY+ nutzten; ohne dieses hätten wir den Planeten so nah an seinem Stern nicht so eindeutig nachweisen können“, sagt Guillaume Bourdarot, Mitautor der Studie und Forscher am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Deutschland.

Beide Planeten in WISPIT 2 erscheinen in deutlichen Lücken innerhalb der Staub- und Gasscheibe, die den jungen Stern umkreist. Diese Lücken entstehen durch die Entwicklung der einzelnen Planeten: Partikel in der Scheibe sammeln sich an, ihre Schwerkraft zieht weiteres Material an, bis sich ein Planetenembryo bildet. Das verbleibende Material um jede Lücke herum bildet charakteristische Staubringe in der Scheibe.

Neben den Lücken, in denen die beiden Planeten entdeckt wurden, gibt es mindestens eine weitere, kleinere Lücke weiter außen in der WISPIT-2-Scheibe. „Wir vermuten, dass es einen dritten Planeten gibt, der diese Lücke aushöhlt“, sagt Lawlor, „möglicherweise mit der Masse des Saturn, da die Lücke viel schmaler und flacher ist“. Das Team ist gespannt auf weitere Beobachtungen, wobei Ginski anmerkt: „Mit dem kommenden Extremely Large Telescope der ESO könnten wir einen solchen Planeten vielleicht direkt abbilden.“

Notes

[1] Die ersten Hinweise auf die Existenz eines zweiten Planeten ergaben sich aus Beobachtungen, die mit dem MagAO-X der University of Arizona an den 6,5-Meter-Magellan-Teleskopen in Chile und mit der LMIRcam der University of Virginia am Large Binocular Telescope Interferometer in den USA durchgeführt wurden.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten

Der Beitrag Ein entstehendes Sonnensystem? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESO/Press Release 2602, 2. Fedruar 2026

„Wenn die Absage bestätigt ist, werden wir erleichtert sein, dass der INNA-Industriekomplex nicht in der Nähe von Paranal gebaut wird“, sagte ESO-Generaldirektor Xavier Barcons. „Aufgrund seines geplanten Standorts würde das Projekt eine große Gefahr für den dunkelsten und klarsten Himmel der Erde und für die Leistungsfähigkeit der modernsten astronomischen Einrichtungen weltweit darstellen.“

AES Andes, eine Tochtergesellschaft des US-Unternehmens AES Corporation, gab am Freitag, dem 23. Januar, bekannt, dass sie beschlossen habe, INNA, ein Projekt für grünen Wasserstoff und grünes Ammoniak, einzustellen, um sich stattdessen auf ihr Portfolio an erneuerbaren Energien zu konzentrieren. Eine detaillierte technische Analyse der ESO im letzten Jahr ergab, dass INNA den dunklen Himmel über Paranal und die Funktionsfähigkeit der dortigen Anlagen schwerwiegend und irreversibel beeinträchtigen würde. Die größten Auswirkungen, von denen Einrichtungen wie das Very Large Telescope (VLT), das VLT Interferometer (VLTI), das Extremely Large Telescope (ELT) und CTAO-South betroffen wären, würden durch Lichtverschmutzung, Mikrovibrationen, Staub und eine Zunahme der Luftturbulenzen in der Region verursacht werden.

Der Fall INNA und der vorgeschlagene Standort verdeutlichen die dringende Notwendigkeit, klare Schutzmaßnahmen in der Umgebung von astronomischen Observatorien zu ergreifen. Solche Maßnahmen sind unerlässlich, damit astronomische Observatorien ihren Betrieb fortsetzen können, insbesondere in einer Region, die aufgrund der außergewöhnlichen Dunkelheit des Himmels über Nordchile weithin als weltweit bester Standort für optische Astronomieanlagen gilt. „Wir werden weiterhin eng mit lokalen, regionalen und nationalen Behörden zusammenarbeiten, um den dunklen Himmel über Nordchile zu schützen, ein unersetzliches Naturerbe, das für unser Verständnis des Universums von entscheidender Bedeutung ist und Weltklasse-Astronomie zum Nutzen Chiles und der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft ermöglicht“, sagt Itziar de Gregorio-Monsalvo, Vertreterin der ESO in Chile.

„Es war unglaublich beruhigend zu sehen, dass sich so viele Menschen in Chile und auf der ganzen Welt im Rahmen des INNA-Projekts intensiv für den Schutz des dunklen und ruhigen Himmels einsetzen und sich aktiv dafür stark machen“, sagt Barcons. „Wir sind aufrichtig dankbar für dieses Engagement und diese Solidarität. Es gibt uns Zuversicht, dass wir durch unsere Zusammenarbeit den dunklen und ruhigen Himmel in Chile und anderswo weiterhin schützen können – für die astronomische Forschung und für die Menschheit.“ Seitdem das Projekt im Dezember 2024 bei der SEA eingereicht wurde, haben sich Mitglieder der Astronomiegemeinschaft in Chile, in den ESO-Mitgliedstaaten und darüber hinaus, politische Entscheidungsträger und Behörden auf internationaler, nationaler, regionaler und lokaler Ebene sowie unzählige Mitglieder der Öffentlichkeit für dieses gemeinsame Ziel ausgesprochen.

Die ESO wird ihre Bemühungen weiter intensivieren, um sicherzustellen, dass der unberührte Himmel über Paranal auch weiterhin das weltweit beste Fenster zur Beobachtung des Universums bleibt. Sie engagiert sich außerdem im umfassenderen Kampf gegen Lichtverschmutzung und Störungen durch Satelliten und trägt so dazu bei, das natürliche Erbe eines dunklen und ruhigen Himmels auf der ganzen Welt für zukünftige Generationen zu sichern.

Weitere Informationen

Die Europäische Südsternwarte (ESO) ermöglicht Wissenschaftlern weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Wohle aller zu erforschen. Wir entwerfen, bauen und betreiben erstklassige Observatorien am Boden, die Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu verbreiten, und fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Irland, Italien, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Spanien, Tschechien und Vereinigtes Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO sowie ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während unsere Teleskope in der chilenischen Atacama-Wüste stehen, einem wunderbaren Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Beobachtung des Himmels. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. In Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und dessen Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie VISTA. Ebenfalls in Paranal wird die ESO den südlichen Teil des Cherenkov Telescope Array Observatory beherbergen und betreiben, das weltweit größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor das ALMA, eine Anlage, die den Himmel im Millimeter- und Submillimeterbereich beobachtet. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir derzeit das „größte Auge der Welt auf den Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago de Chile aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und pflegen den Kontakt zu chilenischen Partnern und der Gesellschaft.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• ESO

Der Beitrag AES Andes gibt Einstellung des nahe an Paranal geplanten Industrieprojekts INNA bekannt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON 11. April 2024.

11. April 2024 – Sternpaare sind sich normalerweise sehr ähnlich, wie Zwillinge. Doch bei HD 148937 scheint ein Stern jünger und im Gegensatz zum anderen magnetisch zu sein. Neue Daten der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass das System ursprünglich aus drei Sternen bestand, bis zwei von ihnen zusammenstießen und verschmolzen. Durch dieses einschneidende Ereignis entstand die umgebende Wolke und veränderte das Schicksal des Systems für immer.

„Beim Recherchieren der Hintergründe fiel mir auf, wie besonders dieses System zu sein schien“, sagt Abigail Frost. Sie ist Astronomin bei der ESO in Chile und Hauptautorin der heute in Science veröffentlichten Studie. Das System, HD 148937, befindet sich etwa 3800 Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung des Sternbilds Norma. Es besteht aus zwei Sternen, die viel massereicher sind als die Sonne und von einem wunderschönen Nebel, einer Wolke aus Gas und Staub, umgeben sind. „Ein Nebel, der zwei massereiche Sterne umgibt, ist eine Seltenheit, und wir hatten wirklich das Gefühl, dass in diesem System etwas Außergewöhnliches passiert sein muss. Als wir uns die Daten ansahen, wurde die Verblüffung nur noch größer.“

„Nach einer detaillierten Analyse konnten wir feststellen, dass der massereichere Stern viel jünger zu sein scheint als sein Begleiter, was keinen Sinn ergibt, da sie zur gleichen Zeit entstanden sein müssten!“, sagt Frost. Der Altersunterschied – der eine Stern scheint mindestens 1,5 Millionen Jahre jünger zu sein als der andere – deutet darauf hin, dass etwas den massereicheren Stern verjüngt haben muss.

Ein weiteres Teil des Puzzles ist der Nebel, der die Sterne umgibt, bekannt als NGC 6164/6165. Er ist 7500 Jahre alt, also Hunderte Male jünger als die beiden Sterne. Der Nebel weist auch sehr hohe Mengen an Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff auf. Dies verwundert, da diese Elemente normalerweise tief im Inneren eines Sterns und nicht außerhalb erwartet werden; es scheint, als ob ein gewaltsames Ereignis sie freigesetzt hätte.

Um das Geheimnis zu lüften, sammelte das Team Daten aus neun Jahren mit den Instrumenten PIONIER und GRAVITY, die beide am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO in der chilenischen Atacamawüste installiert sind. Sie verwendeten außerdem Archivdaten des FEROS-Instruments am La Silla-Observatorium der ESO.

„Wir gehen davon aus, dass dieses System ursprünglich aus mindestens drei Sternen bestand, von denen zwei zu einem bestimmten Zeitpunkt ihrer Umrundung sehr nahe beieinander lagen, während ein anderer Stern viel weiter entfernt war“, erklärt Hugues Sana, Professor an der KU Leuven in Belgien und Hauptverantwortlicher für die Beobachtungen. „Die beiden inneren Sterne verschmolzen auf gewaltsame Weise, wodurch ein magnetischer Stern entstand. Dabei wurde einiges an Material herausgeschleudert, das den Nebel entstehen ließ. Der weiter entfernte Stern bildete eine neue Umlaufbahn mit dem neu verschmolzenen, nun magnetischen Stern, wobei der Doppelstern entstand, den wir heute im Zentrum des Nebels sehen.“

„Das Fusionsszenario hatte ich bereits 2017 im Kopf, als ich Nebelbeobachtungen mit dem Herschel-Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation untersuchte“, fügt Mitautor Laurent Mahy hinzu, derzeit leitender Forscher am Königlichen Observatorium von Belgien. „Die Entdeckung einer Altersdiskrepanz zwischen den Sternen deutet darauf hin, dass dieses Szenario das plausibelste ist, und nur die neuen ESO-Daten konnten es bestätigen.“

Dieses Szenario erklärt auch, warum einer der Sterne in diesem System magnetisch ist und der andere nicht – eine weitere Besonderheit von HD 148937, die in den VLTI-Daten entdeckt wurde.

Gleichzeitig hilft es, ein langjähriges Rätsel der Astronomie zu lösen: nämlich wie massereiche Sterne ihre Magnetfelder erhalten. Während Magnetfelder bei massearmen Sternen wie unserer Sonne üblich sind, können massereichere Sterne Magnetfelder nicht auf die gleiche Weise aufrechterhalten. Dennoch sind einige massereiche Sterne tatsächlich magnetisch.

Astronominnen und Astronomen hatten schon seit einiger Zeit vermutet, dass massereiche Sterne bei der Verschmelzung zweier Sterne Magnetfelder entwickeln können. Jetzt haben die Forscher zum ersten Mal direkte Beweise für diesen Vorgang gefunden. Im Falle von HD 148937 muss die Verschmelzung erst in jüngster Vergangenheit stattgefunden haben. „Man nimmt an, dass der Magnetismus in massereichen Sternen im Vergleich zur Lebensdauer des Sterns nicht sehr lange anhält. Es scheint also, dass wir dieses seltene Ereignis sehr kurz nach seiner Entstehung beobachtet haben“, fügt Frost hinzu.

Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in der chilenischen Atacamawüste gebaut wird, wird es den Forschern ermöglichen, die Vorgänge in diesem System genauer zu untersuchen und vielleicht noch mehr Überraschungen zu entdecken.

Weitere Informationen
Diese Forschungsergebnisse wurden in einem Artikel mit dem Titel „A magnetic massive star has experienced a stellar merger“ (Ein magnetischer massereicher Stern hat eine Sternverschmelzung erlebt) vorgestellt, der in Science (doi/10.1126/science.adg7700) erscheint.

Das Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert (Fördervereinbarung Nr. 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana).

Das Team besteht aus A. J. Frost (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile [ESO Chile] und Institut für Astronomie, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Königliches Observatorium von Belgien, Belgien und KU Leuven), G. Wade (Abteilung für Physik und Weltraumwissenschaften, Royal Military College of Canada, Kanada [RMC Space Science]), J. Barron (Abteilung für Physik, Ingenieurwesen und Astronomie, Queen’s University, Kanada und RMC Space Science), J.- B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes, Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung, Institut für Planetologie und Astrophysik in Grenoble, Frankreich), A. Mérand (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland [ESO]), F. R. N. Schneider (Heidelberger Institut für Theoretische Studien, Deutschland und Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Deutschland), T. Shenar (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel und KU Leuven), R. H. Barbá (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile), D. M. Bowman (School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University, Großbritannien und KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), A. Farhang (School of Astronomy, Institut für Forschung in Grundlagenwissenschaften, Iran), P. Marchant (KU Leuven), N. I. Morrell (Las Campanas Observatory, Carnegie Observatories, Chile) und J. V. Smoker (ESO Chile und UK Astronomy Technology Centre, Königliches Observatorium, Großbritannien).

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 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.

Forschungsartikel (Vorabdruck)
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2407/eso2407a.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• ESO

Der Beitrag Wunderschöner Nebel, dramatische Geschichte: Zusammenprall von Sternen löst Sternenrätsel erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPE 29. Januar 2024.

29. Januar 2024 – Mit 300 Millionen Sonnenmassen ist das Schwarze Loch im Vergleich zur Masse seiner Wirtsgalaxie sogar eher klein. Dies deutet darauf hin, dass zumindest bei einigen Systemen das Wachstum des Schwarzen Lochs gegenüber dem der Galaxie verzögert sein könnte.

Im nahen Universum beobachten Astronomen eine enge Beziehung zwischen den Eigenschaften von Galaxien und der Masse der supermassereichen schwarzen Löcher in ihren Zentren. Dies deutet darauf hin, dass sich Galaxien und schwarze Löcher gemeinsam entwickeln. Ein entscheidender Test wäre es, diese Beziehung zu frühen kosmischen Zeiten zu untersuchen. Allerdings ist es bei diesen weit entfernten Galaxien entweder unmöglich oder extrem schwierig, die Masse des Schwarzen Lochs mit herkömmlichen Methoden direkt zu messen. Obwohl diese Galaxien oft sehr hell leuchten (als sie in den 1950er Jahren entdeckt wurden, nannte man sie „Quasare“ oder „quasi-stellare Objekte“), sind sie so weit entfernt, dass sie mit den meisten Teleskopen nicht aufgelöst werden können.

„2018 haben wir mit GRAVITY die ersten bahnbrechenden Messungen der Masse eines schwarzen Lochs in einem Quasar durchgeführt“, sagt Taro Shimizu, wissenschaftlicher Mitarbeiter am MPE und Hauptautor der neuen, jetzt in Nature veröffentlichten Studie. „Dieser Quasar war jedoch sehr nahe. Jetzt sind wir bis zu einer Rotverschiebung von 2,3 vorgedrungen, das heißt, das Licht dieser Galaxie war 11 Milliarden Jahre zu uns unterwegs.“ GRAVITY+ eröffnet damit einen neuen und präzisen Weg, das Wachstum von Schwarzen Löchern in dieser kritischen Epoche zu untersuchen, in der sowohl Schwarze Löcher als auch Galaxien schnell wuchsen.

„Dies ist in der Tat die nächste Revolution in der Astronomie – wir können jetzt Bilder von Schwarzen Löchern im frühen Universum erhalten, die 40-mal schärfer sind als die des James-Webb-Teleskops“, betont Frank Eisenhauer, MPE-Direktor und Leiter der Gruppe, die das GRAVITY-Instrument und seine Verbesserung GRAVITY+ entwickelt.

GRAVITY kombiniert alle vier 8-Meter-Teleskope des Very Large Telescope der ESO interferometrisch und schafft so quasi ein riesiges virtuelles Teleskop mit einem Durchmesser von 130 Metern. Mit den jüngsten Updates, bei denen ein neuer Weitwinkelmodus für das Fringe-Tracking abseits der Bildmitte zum Einsatz kam, konnte GRAVITY-Wide nun die zentrale Region der Galaxie SDSS J092034.17+065718.0 beobachten, einen der leuchtkräftigsten Quasare im frühen Universum.

Das Team war in der Lage, die so genannte „Broad Line Region“ räumlich aufzulösen und die Bewegung der Gaswolken um das zentrale Schwarze Loch zu beobachten, während sie in einer dicken Scheibe rotieren. Dies ermöglicht eine direkte, dynamische Messung der Masse des Schwarzen Lochs. Mit 320 Millionen Sonnenmassen erweist sich diese Masse des Schwarzen Lochs im Vergleich zu seiner Wirtsgalaxie mit etwa 60 Milliarden Sonnenmassen als gering. Dies deutet darauf hin, dass die Wirtsgalaxie schneller gewachsen ist als das supermassereiche Schwarze Loch in ihrem Zentrum. Dies könnte darauf hindeuten, dass bei einigen Systemen das Wachstum des Schwarzen Lochs im Vergleich zur Galaxie verzögert erfolgt.

„Das wahrscheinliche Szenario für die Entwicklung dieser Galaxie ist eine starke Supernova-Rückkopplung, bei der diese Sternexplosionen Gas aus den zentralen Regionen entfernen, bevor es das Schwarze Loch im galaktischen Zentrum erreichen kann“, sagt Jinyi Shangguan, ebenfalls in der IR-Gruppe am MPE. „Erst wenn die Galaxie genug an Masse gewonnen hat, um in der Zentralregion auch gegen die Supernova-Rückkopplungen ein Gasreservoir zu erhalten, kann das Schwarze Loch anfangen, schnell zu wachsen und mit dem Wachstum der Galaxie insgesamt gleichzuziehen.“ Um festzustellen, ob dieses Szenario auch für andere Galaxien und ihre zentralen Schwarzen Löcher der dominante Modus der gemeinsamen Entwicklung ist, wird das Team weitere hochpräzise Massenmessungen von Schwarzen Löchern im frühen Universum durchführen. Seien Sie gespannt auf weitere Quasarbeobachtungen mit GRAVITY+!

Originalveröffentlichung
Abuter, Allouche, Amorim, et al.
A dynamical measure of the black hole mass in a quasar 11 billion years ago
Nature, 29 January 2024
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07053-4

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Schwarze Löcher

Der Beitrag MPE: Masse eines Schwarzen Lochs im frühen Universum erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie 8. Januar 2024.

8. Januar 2024 – Ein Forscherteam, dem auch Astronomen des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) angehören, hat im Zentralbereich einer planetenbildenden Scheibe eines jungen Sterns eine Struktur mit drei Ringen entdeckt. Sie deutet an, dass sich zwischen den Ringen zwei Planeten mit Jupitermasse bilden. Weiterhin wird die Staubzusammensetzung offenbar durch reichlich feste Eisenkörner ergänzt. Folglich enthält die Scheibe Metalle und Mineralien, die denen der terrestrischen Planeten des Sonnensystems ähneln. Sie bietet somit einen Einblick in Bedingungen vergleichbar derer des frühen Sonnensystems vor mehr als vier Milliarden Jahren, als Gesteinsplaneten wie Merkur, Venus und die Erde entstanden.

Die Entstehungsgeschichte der Erde und des Sonnensystems fasziniert die Wissenschaft und die Öffentlichkeit gleichermaßen. Durch die Erforschung der heutigen Eigenschaften unseres Heimatplaneten und anderer Objekte im Sonnensystem haben Forscherinnen und Forscher eine umfassende Vorstellung von den Bedingungen entwickelt, unter denen sie sich aus einer Scheibe aus Staub und Gas entwickelt haben, die die junge Sonne vor etwa 4,5 Milliarden Jahren umgab.

Drei Ringe, die auf zwei Planeten hindeuten
Mit den atemberaubenden Fortschritten in der Erforschung der Stern- und Planetenentstehung, die sich mit weit entfernten Himmelsobjekten befasst, können wir nun die Bedingungen in der Umgebung junger Sterne untersuchen und sie mit denen vergleichen, die für das frühe Sonnensystem ermittelt wurden. Mit Hilfe des Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) hat ein internationales Forscherteam unter der Leitung von József Varga vom Konkoly-Observatorium in Budapest, Ungarn, genau das getan. Sie beobachteten die planetenbildende Scheibe des jungen Sterns HD 144432 in etwa 500 Lichtjahren Entfernung.

Bei der Untersuchung der Staubverteilung in der innersten Region der Scheibe entdeckten wir zum ersten Mal eine komplexe Struktur, bei der sich der Staub in einer solchen Umgebung in drei konzentrischen Ringen anhäuft“, sagt Roy van Boekel. Er ist Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und Mitautor des zugrunde liegenden Forschungsartikels, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheint. „Diese Region entspricht der Zone, in der sich die Gesteinsplaneten im Sonnensystem gebildet haben“, fügt van Boekel hinzu. Im Vergleich zum Sonnensystem liegt der erste Ring um HD 144432 innerhalb der Umlaufbahn des Merkurs und der zweite in der Nähe der Marsbahn. Weiterhin befindet sich der dritte Ring ungefähr auf der Umlaufbahn des Jupiters.

Bisher haben Astronominnen und Astronomen solche Anordnungen vorrangig über größere Bereiche hinweg gefunden, die der Zone jenseits der Umlaufbahn des Saturn um die Sonne entsprechen. Ringsysteme in den Scheiben um junge Sterne deuten im Allgemeinen darauf hin, dass sich in den Lücken Planeten bilden, die auf ihrem Weg Staub und Gas aufnehmen. HD 144432 ist jedoch das erste Beispiel für ein solch komplexes Ringsystem nahe an seinem Wirtsstern. Es kommt in einer Zone mit einem hohen Staubanteil vor, dem Baustein von Gesteinsplaneten wie der Erde. Die Forschenden gehen davon aus, dass die Ringe auf das Vorhandensein von zwei Planeten hindeuten, die sich in den Lücken gebildet haben, und schätzen, dass ihre Masse in etwa der des Jupiters entspricht.

Die Bedingungen könnten dem frühen Sonnensystem ähnlich sein
Das Forschungsteam bestimmte die Staubzusammensetzung in der Scheibe bis zu einer Entfernung vom Zentralstern, die dem Abstand des Jupiters von der Sonne entspricht. Was sie dabei gefunden haben, ist den Wissenschaftlern, die die Erde und die Gesteinsplaneten im Sonnensystem untersuchen, sehr vertraut: verschiedene Silikate (Metall-Silizium-Sauerstoff-Verbindungen) und andere Mineralien, die in der Erdkruste und im Erdmantel vorkommen, sowie möglicherweise metallisches Eisen, wie es im Kern des Merkurs und der Erde vorhanden ist. Sollte sich dies bestätigen, wäre diese Studie die erste, die Eisen in einer planetenbildenden Scheibe entdeckt hat.

„Astronomen haben die Beobachtungen von staubigen Scheiben bisher mit einer Mischung aus Kohlenstoff- und Silikatstaub erklärt, Materialien, die wir fast überall im Universum sehen“, erläutert van Boekel. Aus chemischer Sicht ist jedoch eine Mischung aus Eisen und Silikat für die heißen, inneren Scheibenregionen plausibler. Und in der Tat liefert das chemische Modell, das Varga, der Hauptautor des zugrunde liegenden Forschungsartikels, auf die Daten angewandt hat, in diesem Fall bessere Ergebnisse, wenn Eisen anstelle von Kohlenstoff berücksichtigt wird.

Außerdem kann der in der Scheibe von HD 144432 beobachtete Staub am inneren Rand bis zu 1800 Kelvin (ca. 1500 Grad Celsius) heiß sein und weiter draußen bis zu moderaten 300 Kelvin (ca. 25 Grad Celsius). In den heißen Regionen in der Nähe des Sterns schmelzen Mineralien und Eisen und kondensieren erneut zu festen Verbindungen, oft als Kristalle. Die Kohlenstoffkörner wiederum würden die Hitze nicht überleben und stattdessen als Kohlenmonoxid- oder Kohlendioxidgas vorliegen. Dennoch könnte Kohlenstoff ein bedeutender Bestandteil der festen Partikel in der kalten äußeren Scheibe sein, die mit den Beobachtungen im Rahmen dieser Studie nicht aufgespürt werden können.

Eisenreicher und kohlenstoffarmer Staub würde auch gut zu den Bedingungen im Sonnensystem passen. Merkur und die Erde sind eisenreiche Planeten, während die Erde relativ wenig Kohlenstoff enthält. „Wir denken, dass die Scheibe von HD 144432 dem frühen Sonnensystem sehr ähnlich sein könnte, das die heutigen Gesteinsplaneten mit viel Eisen versorgt hat“, sagt van Boekel. „Wir vermuten, dass unsere Studie ein weiteres Beispiel dafür ist, dass die Zusammensetzung unseres Sonnensystems recht typisch zu sein scheint.“

Interferometrie löst winzige Details auf
Diese Ergebnisse waren nur mit außergewöhnlich hochauflösenden Beobachtungen möglich, wie sie das VLTI liefert. Durch die Kombination der vier 8,2-Meter-Teleskope des VLT am Paranal-Observatorium der ESO können sie Details so auflösen, als ob die Astronominnen und Astronomen ein Teleskop mit einem Hauptspiegel von 200 Metern Durchmesser einsetzen würden. Varga, van Boekel und ihre Mitarbeiter sammelten Daten mit drei Instrumenten, um eine breite Wellenlängenabdeckung von 1,6 bis 13 Mikrometern zu erreichen, was infrarotes Licht darstellt.

Das MPIA lieferte wichtige technische Komponenten für zwei Geräte, GRAVITY und das Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment (MATISSE). Eines der Hauptziele von MATISSE ist die Erforschung der Zonen von Scheiben um junge Sterne, in denen sich Gesteinsplaneten entwickeln können. „Indem wir die inneren Regionen protoplanetarer Scheiben um Sterne untersuchen, wollen wir den Ursprung der verschiedenen in der Scheibe enthaltenen Mineralien erforschen – Mineralien, die später die festen Bestandteile von Planeten wie der Erde bilden werden“, sagt Thomas Henning, Direktor des MPIA und einer der Projektleiter des MATISSE-Instruments.

Die Erstellung von Bildern mit einem Interferometer, wie wir sie von Einzelteleskopen gewohnt sind, ist jedoch nicht gerade einfach und sehr zeitaufwendig. Eine effizientere Nutzung der kostbaren Beobachtungszeit zur Entschlüsselung der Objektstruktur besteht darin, die kargen Daten mit Modellen von möglichen Konfigurationen zu vergleichen. Im Fall der Scheibe von HD 144432 gibt eine Form aus drei Ringen die Daten am besten wieder.

Wie häufig sind strukturreiche, eisenhaltige, planetenbildende Scheiben?
Neben dem Sonnensystem scheint HD 144432 ein weiteres Beispiel für die Entstehung von Planeten in einer eisenreichen Umgebung zu sein. Die Astronominnen und Astronomen werden sich jedoch nicht darauf beschränken. „Wir haben noch ein paar vielversprechende Kandidaten, die darauf warten, dass das VLTI sie genauer unter die Lupe nimmt“, erklärt van Boekel. Bei früheren Beobachtungen entdeckte das Team eine Reihe von Scheiben um junge Sterne, die auf Konfigurationen hindeuten, die es wert sind, genauer betrachtet zu werden. Mit den neuesten VLTI-Instrumenten werden sie schließlich deren detaillierte Struktur und chemische Zusammensetzung präzise ergründen. Letztendlich können die Forschenden vielleicht sogar klären, ob sich Planeten regelmäßig in eisenreichen Staubscheiben in der Nähe ihrer Muttersterne bilden.

Hintergrundinformationen
Die an dieser Studie beteiligten MPIA-Forscher sind Roy van Boekel, Marten Scheuck, Thomas Henning, Jacob W. Isbell, Ágnes Kóspál (auch HUN-REN Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Konkoly-Observatorium, Budapest, Ungarn [Konkoly]; CSFK, MTA Centre of Excellence, Budapest, Ungarn [CSFK]; ELTE Eötvös Loránd Universität, Budapest, Ungarn [ELTE]), Alessio Caratti o Garatti (auch Astronomisches Observatorium der INAF von Capodimonte, Neapel, Italien).

Weitere Autoren sind: J. Varga (Konkoly; CSFK; Sternwarte Leiden, Niederlande [Leiden]), L. B. F. M. Waters (Universität Radboud, Nijmegen, Niederlande; SRON, Leiden, Niederlande), M. Hogerheijde (Leiden; Universität Amsterdam, Niederlande [UVA]), A. Matter (Observatorium Côte d’Azur/CNRS, Nizza, Frankreich [OCA]), B. Lopez (OCA), K. Perraut (Univ. Grenoble Alpes/CNRS/IPAG, Frankreich [IPAG]), L. Chen (Konkoly; CSFK), D. Nadella (Leiden), S. Wolf (Universität Kiel, Deutschland [UK]), C. Dominik (UVA), P. Abraham (Konkoly; CSFK; ELTE), J.- C. Augereau (IPAG), P. Boley (OCA), G. Bourdarot (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Deutschland), F. Cruz-Saénz de Miera (Konkoly; CSFK; Universität Toulouse, Frankreich), W. C. Danchi (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA), V. Gámez Rosas (Leiden), K.-H. Hofmann (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Deutschland [MPIfR]), M. Houllé (OCA), W. Jaffe (Leiden), T. Juhász (Konkoly; CSFK; ELTE), V. Kecskeméthy (ELTE), J. Kobus (UK), E. Kokoulina (Universität Lüttich, Belgien; OCA), L. Labadie (Universität zu Köln, Deutschland), F. Lykou (Konkoly; CSFK), F. Millour (OCA), A. Moór (Konkoly; CSFK), N. Morujão (Universität Lissabon und Universität Porto, Portugal), E. Pantin (AIM, CEA/CNRS, Gif-sur-Yvette, Frankreich), D. Schertl (MPIfR), L. van Haastere (Leiden), G. Weigelt (MPIfR), J. Woillez (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland), P. Woitke (Institut für Weltraumforschung, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Graz, Österreich), MATISSE und GRAVITY Collaborations

Originalveröffentlichung
J. Varga, L. B. F. M. Waters, M. Hogerheijde, R. van Boekel et al.
Mid-infrared evidence for iron-rich dust in the multi-ringed inner disk of HD 144432
Astronomy & Astrophysics, 681, A47 (2024)
DOI: dx.doi.org/10.1051/0004-6361/202347535
https://arxiv.org/abs/2401.03437
pdf: https://arxiv.org/pdf/2401.03437

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planetenentstehung

Der Beitrag MPIA: Drei eherne Ringe in einer planetenbildenden Scheibe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPE 26. Oktober 2023.

26. Oktober 2023 – Die Masse des Schwarzen Lochs stimmt perfekt mit der Messung überein, die 2020 mit dem Physik-Nobelpreis geehrt und die seitdem immer weiter verfeinert wurde. Die Schlussfolgerung: Die 4,3 Millionen Sonnenmassen befinden sich innerhalb eines Raums, der in die Venusbahn passen würde. Eine wahrlich abenteuerliche Massenkonzentration!

Im Zentrum unserer Milchstraße befindet sich ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 4,3 Millionen Sonnenmassen – das haben mehrere Teams in den vergangenen vier Jahrzehnten zweifelsfrei nachgewiesen. Im Jahr 2020 wurde diese Erkenntnis sogar mit dem Nobelpreis für Physik für MPE-Direktor Reinhard Genzel gewürdigt. Seitdem konzentriert sich die Forschung darauf, das galaktische Zentrum als Labor zu nutzen, um die Allgemeine Relativitätstheorie in dem sehr starken Gravitationsfeld in der Nähe dieses Schwarzen Lochs zu testen und seine Eigenschaften mit hoher Präzision zu bestimmen.

Das Team am MPE nutzte nun GRAVITY, das Nahinfrarot-Interferometer am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO, um die Emission in der Region um das Schwarze Loch genau zu beobachten und nach extrem hellen Ereignissen zu suchen: „Flares“ (englisch für „Aufleuchten“). Solche Flares treten ein- bis zweimal pro Tag auf und leuchten dabei so hell, dass man die Bewegung des umgebenden Gases verfolgen kann. Das Team analysierte Flares, die in den Jahren 2018, 2021 und 2022 beobachtet wurden und für die GRAVITY gleichzeitig Messungen der Position und der Polarisation lieferte.

Dieser kombinierte Datensatz ermöglichte es dem Team, die Masse des Schwarzen Lochs mit hoher Genauigkeit auf 4,297 Millionen Sonnenmassen zu bestimmen, eine starke und unabhängige Bestätigung früherer Messungen. Die neuen Daten zeigen auch, dass diese Masse innerhalb des Radius der Flares von etwa neun Gravitationsradien eingeschlossen sein muss, was kleiner ist als der Umlaufradius des Planeten Venus um die Sonne.

„Die Masse, die wir jetzt aus den Flares bei wenigen Gravitationsradien abgeleitet haben, ist kompatibel mit dem Wert, der aus den Bahnen von Sternen bei mehreren tausend Gravitationsradien gemessen wurde“, führt Diogo Ribeiro aus, der am MPE für die theoretische Modellierung verantwortlich war. „Das spricht für ein einziges Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße.“

Aus der Bewegung dieses kreisenden Gases kann das Team auch Informationen über die Entstehungsgeschichte der Strukturen im galaktischen Zentrum ableiten. Die Ausrichtung der Bahnen der Flares ist ählich der Ausrichtung einer stellaren Scheibe, die in einem Abstand von 100.000 Gravitationsradien beobachtet wurde; dies lässt auf einen physikalischen Zusammenhang schließen. „Es ist großartig zu sehen, wie sich das Verhalten der Flares wiederholt und ähnelt“, betont Antonia Drescher, die die polarimetrischen Messungen auswertete. „Alle zeigen eine Bewegung im Uhrzeigersinn, alle haben einen ähnlichen Radius und eine ähnliche Umlaufzeit. Das ist wirklich schön zu sehen.“

Starke Winde von den weiter entfernten Sternen treiben wahrscheinlich den Akkretionsstrom des Gases an, der den anfänglichen Drehimpuls auf Skalen in der Nähe des Ereignishorizonts herunterträgt. „Die Menge an Informationen aus der Polarisation war extrem ergiebig und wir lernen aus dem gemeinsamen Datensatz viel über die Physik in der Region des Galaktischen Zentrums“, fügt Ribeiro hinzu. Die Dynamik der Flares könnte sogar Informationen über den Spin des Schwarzen Lochs enthalten – eine bis heute offene Frage.

Originalveröffentlichung:
Polarimetry and astrometry of NIR flares as event horizon scale, dynamical probes for the mass of Sgr A*
GRAVITY Collaboration
A&A 677, L10 (2023)
doi.org/10.1051/0004-6361/202347416
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/09/aa47416-23/aa47416-23.html
pdf: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2023/09/aa47416-23.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Schwarze Löcher

Der Beitrag Ultrakompakt: Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

2. März 2022 – In einer heute veröffentlichten Arbeit haben sich diese beiden Teams zusammengeschlossen, um zu berichten, dass es in HR 6819 tatsächlich kein schwarzes Loch gibt, sondern dass es sich stattdessen um ein Zwei-Sterne-„Vampir“-System in einem seltenen und kurzlebigen Stadium seiner Entwicklung handelt.

Die ursprüngliche Studie über HR 6819 fand sowohl bei der Presse als auch bei Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen große Beachtung. Thomas Rivinius, ein in Chile ansässiger ESO-Astronom und Hauptautor der Studie, war nicht überrascht von der Reaktion der Fachwelt auf ihre Entdeckung des schwarzen Lochs. „Es ist nicht nur normal, sondern sollte auch so sein, dass Ergebnisse hinterfragt werden“, sagt er, „und ein Ergebnis, das Schlagzeilen macht, erst recht.“

Rivinius und seine Kollegen und Kolleginnen waren davon überzeugt, dass die beste Erklärung für die Daten, die sie mit dem 2,2-Meter-Teleskop der MPG/ESO gewonnen hatten, darin bestand, dass HR 6819 ein Dreifachsystem war, bei dem ein Stern alle 40 Tage ein schwarzes Loch umkreist und ein zweiter Stern in einer viel weiteren Umlaufbahn. Aber eine Studie unter der Leitung von Julia Bodensteiner, damals Doktorandin an der KU Leuven, Belgien, schlug eine andere Erklärung für dieselben Daten vor: HR 6819 könnte auch ein System mit nur zwei Sternen auf einer 40-tägigen Umlaufbahn sein und überhaupt kein schwarzes Loch aufweisen. Dieses alternative Szenario würde voraussetzen, dass einer der Sterne „abgetragen“ wurde, was bedeutet, dass er zu einem früheren Zeitpunkt einen großen Teil seiner Masse an den anderen Stern verloren hat.

„Wir hatten die Grenze der vorhandenen Daten erreicht, so dass wir eine andere Beobachtungsstrategie anwenden mussten, um zwischen den zwei von den beiden Teams vorgeschlagenen Szenarien zu entscheiden“, sagt die KU Leuven-Forscherin Abigail Frost, die die neue Studie leitete, die heute in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde.

Um das Rätsel zu lösen, arbeiteten die beiden Teams zusammen, um neue, schärfere Daten von HR 6819 mit dem Very Large Telescope (VLT) und dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO zu erhalten. „Das VLTI war die einzige Einrichtung, die uns die entscheidenden Daten liefern konnte, die wir brauchten, um zwischen den beiden Erklärungen zu unterscheiden“, sagt Dietrich Baade, Autor sowohl der ursprünglichen HR 6819-Studie als auch des neuen Artikels in Astronomy & Astrophysics. Da es keinen Sinn machte, dieselbe Beobachtung zweimal anzufordern, schlossen sich die beiden Teams zusammen und konnten so ihre Ressourcen und ihr Wissen bündeln, um die wahre Natur dieses Systems zu ergründen.

„Die Szenarien, nach denen wir suchten, waren ziemlich klar, sehr unterschiedlich und mit dem richtigen Instrument leicht zu unterscheiden“, sagt Rivinius. „Wir waren uns einig, dass es in dem System zwei Lichtquellen gibt. Die Frage war also, ob sie einander eng umkreisen, wie im Szenario des abgestreiften Sterns, oder weit voneinander entfernt sind, wie im Szenario des schwarzen Lochs.“

Um zwischen den beiden Vorschlägen zu unterscheiden, verwendeten die Astronomen und Astronominnen sowohl das GRAVITY-Instrument des VLTI als auch das Instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am VLT der ESO.

„MUSE bestätigte, dass es keinen hellen Begleiter in einer weiteren Umlaufbahn gab, während die hohe räumliche Auflösung von GRAVITY in der Lage war, zwei helle Quellen aufzulösen, die nur durch ein Drittel der Entfernung zwischen Erde und Sonne getrennt waren“, sagt Frost. „Diese Daten erwiesen sich als das letzte Teil des Puzzles und erlaubten uns die Schlussfolgerung, dass HR 6819 ein Doppelsternsystem ohne schwarzes Loch ist.“

„Unsere beste Interpretation bisher ist, dass wir dieses Doppelsternsystem in einem Moment erwischt haben, kurz nachdem einer der Sterne die Atmosphäre von seinem Begleitstern abgesaugt hatte. Dies ist ein häufiges Phänomen in engen Doppelsternsystemen, das in der Presse manchmal als »stellarer Vampirismus« bezeichnet wird“, erklärt Bodensteiner, der jetzt ein Fellow bei der ESO in Deutschland und ein Autor der neuen Studie ist. „Während der abgebende Stern einen Teil seines Materials verlor, begann der empfangende Stern, sich schneller zu drehen.“

„Es ist extrem schwierig, eine solche Phase nach dem Austausch zu erfassen, da sie so kurz ist“, fügt Frost hinzu. „Das macht unsere Ergebnisse für HR 6819 sehr aufregend, denn er ist ein perfekter Kandidat, um zu untersuchen, wie dieser Vampirismus die Entwicklung massereicher Sterne beeinflusst und damit auch die Entstehung der damit verbundenen Phänomene wie Gravitationswellen und heftige Supernovaexplosionen.“

Das neu gebildete gemeinsame Team von Leuven und ESO plant nun, HR 6819 mit dem GRAVITY-Instrument des VLTI genauer zu beobachten. Die Forschenden werden eine gemeinsame Studie über das System im Laufe der Zeit durchführen, um seine Entwicklung besser zu verstehen, seine Eigenschaften einzugrenzen und dieses Wissen zu nutzen, um mehr über andere Doppelsternsysteme zu erfahren.

Was die Suche nach schwarzen Löchern angeht, bleibt das Team optimistisch. „Stellare schwarze Löcher sind aufgrund ihrer Beschaffenheit nach wie vor sehr schwer zu finden“, sagt Rivinius. „Aber Schätzungen in Größenordnungen deuten darauf hin, dass es allein in der Milchstraße Dutzende bis Hunderte von Millionen schwarzer Löcher gibt“, fügt Baade hinzu. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis Astronomen oder Astronominnen sie entdecken.

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in der Publikation „HR 6819 is a binary system with no black hole: Revisiting the source with infrared interferometry and optical integral field spectroscopy“ (DOI: 10.1051/0004-6361/202143004) in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen.

Das Projekt wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert (Finanzierungsvereinbarung Nummer 772225: MULTIPLES; PI: Hugues Sana).

Das Team besteht aus A. J. Frost (Institut für Astronomie, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), J. Bodensteiner (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland [ESO]), Th. Rivinius (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile [ESO Chile]), D. Baade (ESO), A. Mérand (ESO), F. Selman (ESO Chile), M. Abdul-Masih (ESO Chile), G. Banyard (KU Leuven), E. Bordier (KU Leuven, ESO Chile), K. Dsilva (KU Leuven), C. Hawcroft (KU Leuven), L. Mahy (Königliches Observatorium von Belgien, Brüssel, Belgien), M. Reggiani (KU Leuven), T. Shenar (Anton Pannekoek Institut für Astronomie, Universität Amsterdam, Niederlande), M. Cabezas (Astronomisches Institut, Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik, Prag, Tschechische Republik [ASCR]), P. Hadrava (ASCR), M. Heida (ESO), R. Klement (The CHARA Array of Georgia State University, Mount Wilson Observatory, Mount Wilson, USA) und H. Sana (KU Leuven).

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler 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 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.

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.

Forschungsarbeit
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2204/eso2204a.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Schwarze Löcher

Der Beitrag System mit „nächstgelegenem schwarzen Loch“ enthält kein schwarzes Loch erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON.

16. Februar 2022 – Aktive galaktische Kerne (AGN, engl. Active Galactic Nuclei) sind extrem energiereiche Quellen, die von supermassereichen schwarzen Löchern angetrieben werden und sich im Zentrum einiger Galaxien befinden. Diese schwarzen Löcher ernähren sich von großen Mengen an kosmischem Staub und Gas. Vorher bewegt sich dieses Material spiralförmig auf das schwarze Loch zu, wobei riesige Energiemengen freigesetzt werden, die oft alle Sterne in der Galaxie überstrahlen.

Astronomen und Astronominnen sind neugierig auf AGN, seit sie diese hellen Objekte in den 1950er Jahren erstmals entdeckten. Jetzt hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Violeta Gámez Rosas von der Universität Leiden in den Niederlanden dank des VLTI der ESO einen entscheidenden Schritt getan, um zu verstehen, wie sie funktionieren und wie sie aus der Nähe aussehen. Die Ergebnisse werden heute in Nature veröffentlicht.

Durch außerordentlich detaillierte Beobachtungen des Zentrums der Galaxie Messier 77, auch bekannt als NGC 1068, entdeckten Gámez Rosas und ihr Team einen dicken Ring aus kosmischem Staub und Gas, der ein supermassereiches schwarzes Loch verbirgt. Diese Entdeckung ist ein wichtiger Beleg für eine 30 Jahre alte Theorie, das so genannte Standardmodell (Unified Model) für AGN.

Astronomen und Astronominnen wissen, dass es verschiedene Erscheinungsformen von AGN gibt. Einige senden beispielsweise Radiowellen aus, andere nicht; bestimmte AGN leuchten hell im sichtbaren Licht, während andere, wie Messier 77, eher gedämpft sind. Das Standardmodell besagt, dass alle AGN trotz ihrer Unterschiede dieselbe Grundstruktur aufweisen: ein supermassereiches schwarzes Loch, das von einem dicken Ring aus Staub umgeben ist.
Diesem Modell zufolge sind die Unterschiede im Erscheinungsbild der AGN auf die Ausrichtung zurückzuführen, mit der wir das schwarze Loch und seinen dicken Ring von der Erde aus betrachten. Die Art des AGN, die wir sehen, hängt davon ab, wie sehr der Ring das schwarze Loch aus unserer Sicht verschleiert und es in einigen Fällen sogar ganz verdeckt.

Astronomen und Astronominnen hatten bereits zuvor einige Beweise für das Standardmodell gefunden, darunter die Entdeckung von warmem Staub im Zentrum von Messier 77. Es blieben jedoch Zweifel, ob dieser Staub ein schwarzes Loch vollständig verbergen und somit erklären könnte, warum dieses AGN im sichtbaren Licht weniger hell leuchtet als andere.

„Die tatsächliche Beschaffenheit der Staubwolken und ihre Rolle bei der Versorgung des schwarzen Lochs und bei der Bestimmung seines Aussehens von der Erde aus waren in den letzten drei Jahrzehnten zentrale Fragen in der AGN-Forschung“, erklärt Gámez Rosas. „Auch wenn kein einziges Ergebnis alle Fragen klären kann, haben wir einen wichtigen Schritt zum Verständnis der Funktionsweise von AGN gemacht.“

Ermöglicht wurden die Beobachtungen durch das Multi AperTure Mid-Infrared SpectroScopic Experiment (MATISSE) am VLTI der ESO, das sich in der chilenischen Atacama-Wüste befindet. MATISSE kombiniert das von allen vier 8,2-Meter-Teleskopen des Very Large Telescope (VLT) der ESO gesammelte Infrarotlicht mit einer Technik namens Interferometrie. Das Team nutzte MATISSE, um das Zentrum von Messier 77 zu scannen, das 47 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Cetus liegt.

„MATISSE ist in der Lage, ein breites Spektrum an Infrarot-Wellenlängen zu erfassen, wodurch wir durch den Staub hindurchsehen und die Temperaturen genau messen können. Da das VLTI ein sehr großes Interferometer ist, verfügen wir über die nötige Auflösung, um selbst in so weit entfernten Galaxien wie Messier 77 zu sehen, was vor sich geht. Die Bilder, die wir erhalten haben, zeigen detailliert die Temperatur- und Absorptionsveränderungen der Staubwolken um das schwarze Loch“, sagt Mitautor Walter Jaffe, Professor an der Universität Leiden.

Durch die Kombination der durch die intensive Strahlung des schwarzen Lochs verursachten Temperaturveränderungen des Staubs (von etwa Raumtemperatur auf etwa 1200 °C) mit den Absorptionskarten konnte das Team ein detailliertes Bild des Staubs erstellen und genau bestimmen, wo das schwarze Loch liegen muss. Der Staub, der aus einem dicken inneren Ring und einer ausgedehnten Scheibe besteht und in dessen Zentrum sich das schwarze Loch befindet, unterstützt das Standardmodell. Das Team nutzte auch Daten des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dessen Eigentümer die ESO ist, und des Very Long Baseline Array (VLBA) des National Radio Astronomy Observatory (NRAO), um ihr Bild zu erstellen.

„Unsere Ergebnisse sollten zu einem besseren Verständnis des Innenlebens von AGN führen“, so Gámez Rosas abschließend. „Sie könnten uns auch helfen, die Geschichte der Milchstraße besser zu verstehen, die in ihrem Zentrum ein supermassereiches schwarzes Loch beherbergt, das in der Vergangenheit aktiv gewesen sein könnte.“

Die Forschenden wollen nun das VLTI der ESO nutzen, um weitere Belege für das Standardmodell für AGN zu finden, indem sie eine größere Anzahl von Galaxien untersuchen.

Teammitglied Bruno Lopez, leitender Wissenschaftler von MATISSE am Observatoire de la Côte d’Azur in Nizza, Frankreich, sagt: „Messier 77 ist ein wichtiger Prototyp eines AGN und eine wunderbare Motivation, unser Beobachtungsprogramm zu erweitern und MATISSE zu optimieren, um eine größere Stichprobe von AGN zu untersuchen.“

Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt mit der Beobachtung beginnen soll, wird die Suche ebenfalls unterstützen und Ergebnisse liefern, die die Erkenntnisse des Teams ergänzen und es ihnen ermöglichen, die Wechselwirkung zwischen AGN und Galaxien zu untersuchen.

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in dem Artikel „Thermal imaging of dust hiding the black hole in the Active Galaxy NGC 1068“ (doi: 10.1038/s41586-021-04311-7) vorgestellt, der in Nature erscheint.

Das Team besteht aus Violeta Gámez Rosas (Observatorium Leiden, Universität Leiden, Niederlande [Leiden]), Jacob W. Isbell (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland [MPIA]), Walter Jaffe (Leiden), Romain G. Petrov (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Frankreich [OCA]), James H. Leftley (OCA), Karl-Heinz Hofmann (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Deutschland [MPIfR]), Florentin Millour (OCA), Leonard Burtscher (Leiden), Klaus Meisenheimer (MPIA), Anthony Meilland (OCA), Laurens B. F. M. Waters (Abteilung für Astrophysik/IMAPP, Radboud Universität, Niederlande; SRON, Niederländisches Institut für Weltraumforschung, Niederlande), Bruno Lopez (OCA), Stéphane Lagarde (OCA), Gerd Weigelt (MPIfR), Philippe Berio (OCA), Fatme Allouche (OCA), Sylvie Robbe-Dubois (OCA), Pierre Cruzalèbes (OCA), Felix Bettonvil (ASTRON, Dwingeloo, Niederlande [ASTRON]), Thomas Henning (MPIA), Jean-Charles Augereau (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Institut für Planetenwissenschaften und Astrophysik, Frankreich [IPAG]), Pierre Antonelli (OCA), Udo Beckmann (MPIfR), Roy van Boekel (MPIA), Philippe Bendjoya (OCA), William C. Danchi (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Universität Amsterdam, Niederlande [API]), Julien Drevon (OCA), Jack F. Gallimore (Department of Physics and Astronomy, Bucknell University, Lewisburg, Pennsylvania, USA), Uwe Graser (MPIA), Matthias Heininger (MPIfR), Vincent Hocdé (OCA), Michiel Hogerheijde (Leiden; API), Josef Hron (Department of Astrophysics, University of Vienna, Austria), Caterina M.V. Impellizzeri (Leiden), Lucia Klarmann (MPIA), Elena Kokoulina (OCA), Lucas Labadie (1. Physikalisches Institut, Universität Köln, Deutschland), Michael Lehmitz (MPIA), Alexis Matter (OCA), Claudia Paladini (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile [ESO-Chile]), Eric Pantin (Centre d’Etudes de Saclay, Gif-sur-Yvette, Frankreich), Jörg-Uwe Pott (MPIA), Dieter Schertl (MPIfR), Anthony Soulain (Sydney Institute for Astronomy, University of Sydney, Australien [SIfA]), Philippe Stee (OCA), Konrad Tristram (ESO-Chile), Jozsef Varga (Leiden), Julien Woillez (Europäische Südsternwarte, Garching bei München, Deutschland [ESO]), Sebastian Wolf (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Universität Kiel, Deutschland), Gideon Yoffe (MPIA), und Gerard Zins (ESO-Chile).

MATISSE wurde in enger Zusammenarbeit mit der ESO von einem Konsortium aus Instituten in Frankreich (J.-L. Lagrange Laboratorium – INSU-CNRS – Côte d’Azur Observatorium – Universität Nizza Sophia-Antipolis), Deutschland (MPIA, MPIfR und Universität Kiel), den Niederlanden (NOVA und Universität Leiden) und Österreich (Universität Wien) entwickelt, finanziert und gebaut. Das Konkoly-Observatorium und die Universität Köln haben ebenfalls Unterstützung bei der Herstellung des Instruments geleistet.

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler 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 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.

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.

Wissenschaftlicher Artikel (pdf):
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2203/eso2203a.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Aktive Galaktische Kerne – Quasare – supermassive Schwarze Löcher
• Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile

Der Beitrag ESO: Supermassereiches schwarzes Loch versteckt sich hinter Staubring erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE).

14. Dezember 2021 – Mit Hilfe des GRAVITY-Instruments am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben Astronomen einen noch nie zuvor gesehenen Stern in der Nähe des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie entdeckt. Die tiefen Bilder mit extrem hoher Auflösung ermöglichten es dem Team unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik zudem, die Masse des Schwarzen Lochs so genau wie nie zuvor zu bestimmen. Die neuen Bilder zoomen in die Region um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie – 20-mal mehr, als dies ohne Interferometrie möglich war. Mit der genauen Vermessung der Bahnen der Sterne in unserem galaktischen Zentrum kann das Team möglicherweise sogar herausfinden, wie schnell das Schwarze Loch rotiert.

Wie kann man das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße erforschen? Ein Objekt, das man – per Definition – nicht sehen kann? Der Weg, den Reinhard Genzel, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), einschlug und der zum Physik-Nobelpreis 2020 geführt hat, besteht darin, Sterne auf engen Umlaufbahnen um das supermassereiche Schwarze Loch zu verfolgen. Die neuesten Ergebnisse seines Teams, die die drei Jahrzehnte andauernde Studie von Sternen in Umlaufbahnen um Sagittarius A* fortführen, werden heute in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Auf der Suche nach weiteren Sternen in der Nähe des Schwarzen Lochs hat das Team eine neue Analysetechnik entwickelt, um die bisher tiefsten Bilder unseres galaktischen Zentrums zu erhalten. „Das VLTI gibt uns eine unglaubliche räumliche Auflösung und mit den neuen Bildern sehen wir tiefer als je zuvor. Wir sind verblüfft von dem Detailreichtum und wie viel Aktivität und wie viele Sterne wir in der Nähe des Schwarzen Lochs sehen“, erklärt Julia Stadler, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Astrophysik, die während ihrer Zeit am MPE die Analyse der Daten leitete, um Bilder vom galaktischen Zentrum zu erzeugen. Bemerkenswerterweise fand das Team den Stern S300, der zuvor noch nie gesehen worden war. Dies macht deutlich, wie leistungsfähig diese Methode ist, um sehr schwache Objekte in der Nähe von Sagittarius A* zu entdecken.

Bei der jüngsten Beobachtungsreihe, die zwischen März und Juli 2021 durchgeführt wurde, konzentrierte sich das Team auf eine genaue Vermessung der Umlaufbahnen der Sterne nahe dem Schwarzen Loch. Dazu gehört auch der Rekordstern S29, der sich dem Schwarzen Loch Ende Mai 2021 mit der atemberaubenden Geschwindigkeit von 8740 km/s näherte und es in einer Entfernung von 13 Milliarden Kilometern passierte, gerade einmal dem 90-fachen Abstand zwischen Sonne und Erde. Bisher wurde kein anderer Stern beobachtet, der so nahe oder so schnell am Schwarzen Loch vorbeifliegt.

„Wir haben jetzt die Möglichkeit, im galaktischen Zentrum Präzisionsmessungen durchzuführen, und es als Labor zu nutzen, um die Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie zu testen“, erklärt Stephan Gillessen, der das Herz unserer Milchstraße seit den 1990er Jahren mit verschiedenen Techniken beobachtet. „Es gibt etwa 50 Sterne mit bekannten Umlaufbahnen in der Nähe von Sagittarius A*, und wir haben bereits die gravitative Rotverschiebung und die Schwarzschild-Präzession gesehen, als der Stern S2 im Jahr 2018 sehr nahe an dem supermassereichen Schwarzen Loch vorbeizog. Aber es gibt noch weitere offene Fragen wie zum Beispiel: Wie massereich ist es genau? Rotiert es?“

In Kombination mit den früheren Daten des Teams bestätigen die neuen Beobachtungen, dass die Sterne genau den Bahnen folgen, die die Allgemeine Relativitätstheorie für Objekte vorhersagt, die sich um ein Schwarzes Loch bewegen, das 4,3 Millionen Mal die Masse der Sonne hat. Dies ist die bisher genaueste Bestimmung der Masse des zentralen Schwarzen Lochs in der Milchstraße mit einer Genauigkeit von etwa 0,25 %. Den Forschern gelang es außerdem, die Entfernung zu Sagittarius A* so genau wie nie zuvor zu messen: es ist 27 000 Lichtjahre weit weg.

Die Messungen und Bilder des Teams wurden durch GRAVITY ermöglicht, ein einzigartiges Instrument, das die Forscher für das VLTI der ESO entwickelt haben. GRAVITY kombiniert das Licht aller vier 8,2-Meter-Teleskope des Very Large Telescope (VLT) der ESO mit Hilfe der sogenannten Interferometrie. Die Technik ist komplex, „aber am Ende erhält man Bilder, die 20-mal schärfer sind als die der einzelnen VLT-Teleskope und die die Geheimnisse des galaktischen Zentrums enthüllen“, sagt Frank Eisenhauer vom MPE, der leitende Forscher bei GRAVITY.

Um die neuen detaillierten Bilder zu erhalten, verwendeten die Astronomen zudem eine moderne Methode des maschinellen Lernens, die sogenannte Informationsfeldtheorie. Sie erstellten ein Modell, wie die realen Quellen aussehen könnten, simulierten, wie GRAVITY sie sehen würde, und verglichen diese Simulation mit den tatsächlichen GRAVITY-Beobachtungen. Auf diese Weise konnten sie die Sterne in der Umgebung von Sagittarius A* mit einer beispiellosen Tiefe und Genauigkeit finden und verfolgen. Zusätzlich zu den GRAVITY-Beobachtungen verwendete das Team auch Daten von NACO und SINFONI, zwei früheren VLT-Instrumenten, sowie Messungen des Keck-Observatoriums und des Gemini-Teleskops von NOIRLab.

GRAVITY wird derzeit weiterentwickelt, um die Empfindlichkeit weiter zu erhöhen und schwächere Sterne noch näher am Schwarzen Loch zu entdecken. Das Ziel des Teams ist es, mit GRAVITY+ Sterne so nahe am Schwarzen Loch zu finden, dass deren Umlaufbahnen die Gravitationswirkung von der Rotation des Schwarzen Lochs spüren würden. Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird, wird es dem Team außerdem ermöglichen, die Geschwindigkeit dieser Sterne in Blickrichtung zum galaktischen Zentrum mit sehr hoher Präzision zu messen. „GRAVITY+ und ELT zusammen werden uns in die Lage versetzen, herauszufinden, wie schnell sich das Schwarze Loch dreht“, stellt Eisenhauer fest. „Das hat bisher noch niemand geschafft.“

Originalveröffentlichungen
Die hier vorgestellten Studien wurden von der GRAVITY-Collaboration in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

„The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits“
GRAVITY collaboration
doi:10.1051/0004-6361/202142465

„Deep images of the Galactic Center with GRAVITY“
GRAVITY collaboration
doi:10.1051/0004-6361/202142459

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sagittarius A / Milchstrassen-Zentrum

Der Beitrag MPE: GRAVITY zoomt auf Sterne rund um SgrA* erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Es wäre möglich, dass sich in diesem Material gerade ein neuer Planet bildet. Dem Wissenschaftlerteam gelang die Entdeckung im Rahmen der speziellen Beobachtungszeit mit einem neuen Instrument, die den Entwicklern und Erbauern als Belohnung für ihre Arbeit zur Verfügung gestellt wird.

Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Ein möglicherweise gerade entstehender extrasolarer Planet bzw. Exoplanet umkreist den Stern HD 163296 auf einer engen Umlaufbahn. HD 163296 ist ein von Astronomen regelmäßig erforschter junger Stern in Richtung des Sternbilds Schütze (Sagittarius) in ca. 330 Lichtjahren Entfernung. Bereits in früheren Untersuchungen haben Forscher Anzeichen für die Entstehung von drei großen Exoplaneten in ausgedehnten Umlaufbahnen um diesen Stern gefunden. Nun könnte eventuell ein vierter Planet wesentlich näher an dem Stern selbst hinzugefügt werden.

Das Forscherteam unter der Leitung von Jozsef Varga von der Universität Leiden in den Niederlanden untersuchte den Stern in fünf Nächten im März und Juni 2019. Sie richteten ihr Teleskop auf den inneren Teil der Staub- und Partikelscheibe um den Stern. Die Astronomen fanden einen Ring von warmem feinem Staub in einer Entfernung vom Stern, die der Entfernung des innersten Planeten Merkur von der Sonne entspricht. Das auffälligste dabei war, dass ein Teil des Rings viel heller d.h. heißer als der Rest erscheint. Dieser heiße Bereich scheint den Stern in ca. einem Monat zu umkreisen.

Die Forscher vermuten, dass der heiße Bereich einen Wirbel in der Scheibe um den Stern darstellt, aus dem sich ein neuer Planet bilden könnte. Diese Annahme können sie durch den Vergleich mit numerischen Simulationen unterstützen. Während im Rest der Scheibe Staub und Granulat zusammenklumpen, stellt sich das Material in dem Wirbel als feiner Staub dar. Dieser feine Staub wird in dem heißen Fleck sichtbar.

Den Astronomen gelang ihre Entdeckung mithilfe des neuen MATISSE-Instruments. Dieses Instrument kombiniert und analysiert das Licht von vier Einzelteleskopen des Very Large Telescopes (VLT) der europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal im nördlichen Chile. Durch die Kombination wird ein virtuelles Teleskop mit einem Durchmesser von 200 Metern erreicht. Das MATISSE-Instrument wurde speziell für die Analyse von infraroter Strahlung konzipiert. Diese Strahlung entsteht, wenn ein kosmisches Objekt wie z.B. ein Planet oder eine Staubscheibe Wärme abstrahlt. Das Instrument muss gekühlt werden, um zu verhindern, dass es selbst infrarote Strahlung aussendet.

„Dieses erste wissenschaftliche Ergebnis markiert den Startpunkt weiterer Forschung für unser Team. Eines der Ziele ist die Untersuchung weiterer Sterne mit Staubscheiben und speziell diejenigen, in denen erdähnliche Planeten entstehen können“, schließt Gerd Weigelt vom MPIfR in Bonn, der eine langjährige Beteiligung bei der Entwicklung von MATISSE als Leiter der Forschergruppe Infrarot-Interferometrie am Institut angeführt hat.

Weitere Informationen:
Design, Finanzierung und Aufbau von MATISSE erfolgten in enger Zusammenarbeit mit der Europäischen Südsternwarte (ESO) im Rahmen eines Konsortiums von Forschungsinstituten aus Frankreich (INSU-CNRS in Paris und OCA in Nizza, dem Institut des PI-Teams), Deutschland (MPIA, MPIfR und Universität Kiel), den Niederlanden (NOVA und Universität Leiden), sowie Österreich (Universität Wien). Das Konkoly-Observatorium (Ungarn) und die Universität zu Köln haben ebenfalls zum Aufbau des Instruments beigetragen.

Zum Forscherteam gehören Gerd Weigelt, Karl-Heinz Hofmann, Dieter Schertl, Matthias Heiniger, Udo Beckmann, Claus Connot und Eddy Nußbaum, alle Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Originalveröffentlichung
The asymmetric inner disk of the Herbig Ae star HD 163296 in the eyes of VLTI/MATISSE: evidence for a vortex?
J. Varga et al. Zur Veröffentlichung angenommen für Astronomy & Astrophysics (DOI: 10.1051/0004-6361/202039400).
The asymmetric inner disk of the Herbig Ae star HD 163296 in the eyes of VLTI/MATISSE: evidence for a vortex?
J. Varga et al. Preprint auf dem arXiv-Server.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Exoplaneten

Der Beitrag Staubwirbel um Stern – Exoplanet im Entstehen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU).

Sie sind so nah an Sternen, dass sie bis zu 1.000 Grad Celsius heiß werden: Das Phänomen der heißen Staubringe – eine Ansammlung von submikrometergroßen Partikeln in unmittelbarer Nähe von Sternen – wurde 2006 das erste Mal außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Doch aufgrund ihrer geringen Größe sind die Staubpartikel schwierig zu beobachten und ihr Ursprung bislang ungeklärt.

Zum ersten Mal konnte dieses Phänomen jetzt mit der extrem hohen Auflösung des Beobachtungsinstruments MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared Spectro Scopic Experiment) am Paranal Observatory der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile in einem neuen Wellenlängenbereich beobachtet werden. Beteiligt war auch die Arbeitsgruppe Stern- und Planetenentstehung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Ihre Ergebnisse, die kürzlich im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters erschienen sind, liefern zentrale Grundlagen für weitere Studien um das Phänomen dieser Staubringe zu erklären.

Einzigartige Beobachtungen in einem bisher nicht zugänglichen Wellenlängenbereich
Staubringe, auch „Staubscheiben“ oder „Trümmergürtel“ genannt, bilden sich durch die Kollisionen von Geröll und Kleinkörpern, die nach der Entstehung von Planeten übrigbleiben – so viel ist seit einigen Jahrzehnten bekannt. In unserem Sonnensystem ist eine solche Ansammlung zum Beispiel zwischen der Mars- und Jupiterbahn zu finden, der sogenannte „Asteroidengürtel“. Rätsel geben jedoch die 2006 erstmals entdeckten heißen Staubringe auf. Wie konnten sie sich unter den hohen Temperaturen, denen sie so nah an den Sternen ausgesetzt sind, bilden und über Milliarden Jahre bestehen?

Genaue Informationen über ihre räumliche Struktur und stoffliche Zusammensetzung könnten helfen, das Phänomen der heißen Staubringe und ihrer Entstehung besser zu verstehen. Die jetzt veröffentlichten Beobachtungen mit MATISSE sind ein zentraler Schritt dahin, hoffen die Forschenden. “Wir konnten die heißen Staubringe nicht nur mit einer hohen Auflösung beobachten, sondern auch im Wellenlängenbereich um drei Mikrometer, in dem diese Ringe besonders hell strahlen“, sagt Sebastian Wolf, Professor für Astrophysik und Leiter der Arbeitsgruppe Stern- und Planetenentstehung an der CAU. „Dieser Bereich war mit bisherigen Beobachtungsinstrumenten nicht zugänglich und erlaubt uns jetzt einen einzigartigen Einblick in dieses Phänomen.“

Erste publizierte Daten des Instruments nach zwölf Jahren Entwicklungszeit
Wolfs Arbeitsgruppe war Teil des internationalen Konsortiums von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland, Frankreich, den Niederlanden und Österreich, die das Beobachtungsinstrument MATISSE zwölf Jahre lang entwickelt hatten. 2019 ging das weltweit leistungsfähigste interferometrische Instrument für den mittleren Infrarotbereich am VLTI (Very Large Telescope Interferometer) an der ESO in Chile in Betrieb. Bis zu vier Teleskope können genutzt werden, um die Infrarotstrahlung von Himmelsobjekten zu erfassen. Bezeichnet wird diese Messmethode als Interferometrie. Die Forschenden erhalten also keine unmittelbaren Aufnahmen der Objekte, sondern die technischen Messdaten lassen Rückschlüsse auf ihre Erscheinungsform und Eigenschaften zu. Durch die Kombination von vier Teleskopen erreicht MATISSE eine enorme Auflösung, die der eines 200 Meter langen Teleskopes entsprechen würde. Mit der bisher unerreichten Präzision von MATISSE sind Einblicke in die frühste Entwicklung von Planeten und letztendlich der Entstehung des Sonnensystems möglich.

Auf diese Weise beobachtete das Forschungsteam, an dem neben der CAU auch Forschende des University College London, des Large Binocular Telescope Observatory in Tucson (USA) sowie der Universitäten Arizona, Côte d’Azur und Jena beteiligt waren, den Stern „Kappa Tucanae“. Er befindet sich im Sternbild „Tukan“, das nur auf der Südhalbkugel zu sehen ist. Der Stern ist etwa zwei Milliarden Jahre alt – weniger als halb so alt wie unsere Sonne – und etwa 69 Lichtjahre von der Erde entfernt. Anhand der erhobenen Daten konnten die Forschenden die genaue Lage des Staubrings um „Kappa Tucanae“ sowie die Eigenschaften des Staubs ermitteln.

Grundlage für die weitere Suche nach dem Ursprung der Staubringe
„Diese Informationen sind wichtige Voraussetzungen für die Suche nach dem Ursprung des Phänomens“, sagt Erstautor Dr. Florian Kirchschlager, ehemaliger Wissenschaftlicher Mitarbeiter in Wolfs Arbeitsgruppe und mittlerweile am University College London beschäftigt. „Dass es auch die ersten Daten des Instruments sind, die überhaupt publiziert wurden, freut uns natürlich besonders.“ Kirchschlager erstellte im Rahmen seiner Forschungen an der CAU die Machbarkeitsstudie zu den Beobachtungen an „Kappa Tucanae“. Denn Staubringe sind im astronomischen Sinne nicht nur winzig, sondern auch verhältnismäßig leuchtschwach. „Damit haben sie selbst MATISSE vor besondere Herausforderungen gestellt. Dass die Beobachtungen trotzdem geglückt sind, unterstreicht das einzigartige Potential des Instruments“, betont Mitautor Dr. Steve Ertel, der als Doktorand in Wolfs Arbeitsgruppe an Trümmerscheiben forschte und mittlerweile an der University of Arizona tätig ist.

„Die jetzt gesammelten und ausgewerteten Beobachtungsdaten bilden die Grundlage für unsere weitere Forschung an einem Erklärungsmodell für die heißen Staubringe“, sagt Wolf, Vizesprecher in der Forschungsgruppe 2285 „Trümmerscheiben in Planetensystemen“, die an der Friedrich-Schiller-Universität Jena angesiedelt ist unter dem Sprecher Professor Alexander Krivov.

Originalpublikation:
“First L band detection of hot exozodiacal dust with VLTI/MATISSE”,
F. Kirchschlager, S. Ertel, S. Wolf, A. Matter and A. V. Krivov, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, MNRAS, 499, L47,
DOI: 10.1093/mnrasl/slaa156, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020MNRAS.499L..47K/abstract

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile

Der Beitrag CAU: Von heißem Staub umgeben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Von sehr dunklen Beobachtungsstandorten aus kann man in sehr klaren Nächten kurz vor beziehungsweise unmittelbar nach der astronomischen Dämmerung eine äußerst schwache Leuchterscheinung beobachten, welche als Zodiakallicht bezeichnet wird. Dieses Phänomen wird durch die Reflektion des Sonnenlichts an feinen Staubpartikeln hervorgerufen, welche sich in der gleichen Ebene befinden, in der auch die Planeten unseres Sonnensystems um die Sonne kreisen, und die sich dabei zugleich zwischen der Erde und der Sonne bewegen. Aus diesem Grund ist diese Leuchterscheinung lediglich entlang einer etwa 20 Grad breiten Zone um die Ekliptik zu beobachten, welche auch als Tierkreis oder Zodiak bekannt ist.

Eine der Quellen für diesen interplanetaren Staub stellen unter anderem die Kollisionen von Asteroiden dar, bei denen Material von den Oberflächen der Asteroiden in das umgebende Weltall befördert wird. Weiteres Material wird durch die Einschläge von Meteoroiden auf die Monde und Asteroiden innerhalb des Sonnensystems geliefert. Und auch die Kometen setzen regelmäßig große Mengen an Staub frei.

Das Zodiakallicht ist allerdings nicht nur von der Erde aus sichtbar, sondern kann überall im Sonnensystem beobachtet werden. Diese Erscheinung ist zudem auch nicht nur auf unser Sonnensystem begrenzt, sondern konnte in der Vergangenheit bereits mehrfach auch in fremden Sternsystemen beobachtet werden.

Exozodiakales Licht in fremden Sternsystemen
Ein von dem Astronomen Steve Ertel von der Universität Grenoble in Frankreich geleitetes Team hat jetzt 92 nahegelegene Sterne im nahen Infrarotlicht untersucht und die dabei gewonnenen Daten mit früheren Beobachtungsergebnissen verglichen. Der Zweck dieser Untersuchung bestand in der systematischen Studie des Zodiakallichts bei fremden Sternen. Dabei stellte sich heraus, dass bei neun der untersuchten Sterne ein sehr helles ‚exozodiakales‘ Licht beobachtet werden konnte, welches durch das ‚Leuchten‘ von exozodiakalen Staubpartikeln beziehungsweise durch die Reflektion von Sternlicht an diesen Staubkörnern erzeugt wird.

Im Gegensatz zu früheren Messungen beobachtete das Team dabei keinen Staub, der sich in protoplanetaren Scheiben konzentriert und aus dem in Zukunft Planeten hervorgehen werden, sondern Staub, welcher durch die Kollisionen von bereits mehreren Kilometern durchmessenden Planetesimalen in den inneren Regionen dieser Sternsysteme erzeugt wird.

Der Nachweis dieser schwachen Staubkonzentrationen nahe an einem hellen und zudem viele Lichtjahre entfernt gelegenen Stern erforderte hochauflösende Beobachtungen mit Interferometern, welche einen hohem Kontrast bieten. Die im infraroten Bereich des Lichtspektrums durchgeführte Interferometrie – eine Methode, welche das Licht kombiniert, das genau zur selben Zeit mit mehreren Teleskopen gesammelt wird – ist die einzige Technik, welche es erlaubt, derartige Staubansammlungen zu entdecken und zu untersuchen.

Das Team um Steve Ertel nutzte hierfür das Instrument PIONIER, welches ein Bestandteil des Very Large Telescope Interferometers (VLTI) des in den chilenischen Anden befindlichen Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte (ESO) ist. Das PIONIER-Instrument ist in der Lage, alle vier Hauptteleskope des VLT oder die dort befindlichen vier Hilfsteleskope interferometrisch zu verbinden. Dies führt nicht nur zu einer extrem hoher Auflösung der angepeilten Beobachtungsziele, sondern erlaubte zudem eine hohe Beobachtungseffizienz. Für ihre Untersuchungen benutzten die Astronomen die vier Hilfsteleskope des VLT, welche jeweils über Hauptspiegeldurchmesser von 1,8 Metern verfügen.

Bei den Sternen, wo ein besonders starkes exozodiakales Licht auftrat, konnten die Astronomen auch die ausgedehnten exozodiakalen Staubscheiben auflösen und deren schwaches Leuchten vom dominanten Licht des jeweiligen Sterns trennen. Über die Analyse der physikalischen Eigenschaften dieser Sterne fand das Team heraus, dass die höchsten Staubkonzentrationen in der Umgebung von bereits älteren Sternen auftreten.

Dieses Resultat war für die Astronomen sehr überraschend. Es wirft einige Fragen über das Verständnis über die Entstehung von Planetensystemen auf, denn alle bekannten Mechanismen zur Staubproduktion, die durch die Kollisionen von Planetesimalen verursacht wird, sollten im Laufe der Zeit zu einem Rückgang der Staubfreisetzungsraten führen.

Beeinträchtigungen bei zukünftigen Beobachtungen von Exoplaneten
Die von Steve Ertel und seinen Kollegen beobachteten stellaren Objekte umfassten auch 14 Sterne, von denen bereits zuvor bekannt war, dass sie von Exoplaneten umkreist werden. All diese Planeten – so das Ergebnis der Studie – befinden sich dabei in derselben Region des jeweiligen Sternsystems wie auch der Staub, welcher das dortige Zodiakallicht hervorruft. Die Existenz von größeren Staubmengen und dem daraus resultierenden exozodiakalen Licht in Planetensystemen könnte sich für die weiteren astronomischen Studien von Exoplaneten allerdings als problematisch herausstellen. Speziell trifft dies auf den Nachweis von verhältnismäßig kleinen Planeten durch eine dirkete Abbildung zu, welche ihren Zentralstern in geringen Entfernungen umkreisen.

Derartige exozodiakale Staubemissionen – selbst auf niedrigem Niveau – machen es bedeutend schwieriger, zum Beispiel erdähnliche Planeten, welche ihren jeweiligen Stern innerhalb der habitablen Zone umkreisen, direkt abzubilden und zu untersuchen.

Das exozodiakale Licht, welches im Rahmen dieser Studie nachgewiesen wurde, ist um einen Faktor 1.000 heller als das Zodiakallicht, welches im Bereich unseres Sonnensystems auftritt. Die Anzahl der Sterne, welche Zodiakallicht auf dem Niveau des Sonnensystems aufweisen, ist somit sehr wahrscheinlich deutlich höher als die Zahl, die in dieser Untersuchung gefunden wurde. Diese Beobachtungen – so die Astronomen – sind deshalb lediglich ein erster Schritt im detaillierten Studium des Exo-Zodiakallichts bei fernen Sternen.

„Die hohe Entdeckungsrate auf diesem Helligkeitsniveau lässt uns vermuten, dass es eine bedeutende Anzahl von Systemen gibt, die leuchtschwächeren Staub enthalten, der mit unseren Methoden nicht mehr beobachtbar ist, aber trotzdem viel heller wäre als der zodiakale Staub des Sonnensystems“, so Olivier Absil von der Universität Lüttich – einer der an der Untersuchung beteiligten Astronomen. „Die Anwesenheit solchen Staubes in vielen Systemen könnte deshalb ein Hindernis für zukünftige Beobachtungen werden, die darauf abzielen, direkte Bilder von erdähnlichen Exoplaneten anzufertigen.“

„Wenn wir die Entstehung der erdähnlichen Planeten nahe der habitablen Zone untersuchen wollen, müssen wir den zodiakalen Staub in dieser Region um andere Sterne herum beobachten“, so Steve Ertel. „Das Aufspüren und Charakterisieren dieser Art von Staub um andere Sterne herum ist ein Weg, die Architektur und Entstehung von Planetensystemen zu studieren.“

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden kürzlich unter dem Titel „A near-infrared interferometric survey of debris-disc stars. IV. An unbiased sample of 92 southern stars observed in H-band with VLTI/PIONIER“ von Steve Ertel et al. in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics publiziert.

Sozusagen als ‚Nebenprodukt‘ haben diese Beobachtungen zudem zu der Entdeckung bisher unbekannten stellarer Begleiter geführt, die einige der massereichsten der in dieser Studie untersuchten Sterne umkreisen. „Diese neuen Begleiter legen nahe, dass wir unsere gegenwärtige Annahme revidieren müssen, wie viele dieser Sterntypen wirklich Doppelsysteme sind“, so Lindsay Marion, die Erstautorin eines zusätzlichen Artikels, welcher die Hauptstudie ergänzt und dabei auf den gleichen Beobachtungsdaten basiert. Auch diese Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Exoplaneten
• Direkt beobachtete Exoplaneten
• Planetenentstehung

Verwandte Seite bei Raumfahrer.net:

• Exoplaneten Newsarchiv

Fachartikel von S. Ertel et al.:

• A near-infrared interferometric survey of debris-disc stars… (Volltext, engl.)

Fachartikel von L. Marion et al.:

• Searching for faint companions with VLTI/PIONIER. II. 92 main sequence stars from the Exozodi survey (Volltext, engl.)

Der Beitrag Zodiakallicht in fernen Sternsystemen beobachtet! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

In vielen Galaxienkernen wurden von den Astronomen in der Vergangenheit supermassive Schwarze Löcher entdeckt, deren Masse oftmals millionenfach größer ausfällt als die Masse unserer Sonne. Diese zentralen Schwarzen Löcher sind von einer sogenannten Akkretionsscheibe, einer heißen, hellen Scheibe aus interstellarem Gas und Staub umgeben. Zur Aufrechterhaltung der von diesen Scheiben ausgehenden hohen Leuchtkraft müssen diese ständig mit frischen Material versorgt werden. Dieses Material stammt aller Wahrscheinlichkeit nach aus einem Staubtorus, welcher die Akkretionsscheiben ringförmig umgibt.

Da dieser das Schwarzes Loch umgebende Staubtorus sehr kompakt ausfällt, stellt seine Untersuchung für die Astronomen eine sehr große Herausforderung dar. Detaillierte Untersuchungen der zentralen Staubansammlungen in Galaxien sind wichtig, um die Struktur des Staubtorus und seine Wechselwirkung mit der Akkretionsscheibe besser zu verstehen. Für die hierfür benötigte Winkelauflösung ist allerdings ein Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von mehr als 100 Metern nötig. Da solche Teleskope derzeit nicht verfügbar sind, stellt sich den Astronomen die Frage nach einer alternativen Lösung.

Eine Möglichkeit für eine erfolgreiche Analyse besteht darin, bei der Beobachtung eines Schwarzen Lochs mehrere Teleskope gleichzeitig auf das zu untersuchende Objekt auszurichten und das so „eingefangene“ Licht zu überlagern. Durch diese als Interferometrie bezeichnete Methode können die Astronomen hochaufgelöste Daten über die Umgebung der Schwarzen Löcher gewinnen.

Ein von Prof. Dr. Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn geleitetes internationales Wissenschaftlerteam berichtete jetzt in einem kürzlich in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ publizierten Artikel über die auf diese Weise erfolgte Untersuchung des Zentrums der im Sternbild Zentaur (lateinischer Name Centaurus) gelegenen Galaxie NGC 3783 im infraroten Spektralbereich. Für ihre Messungen verwendeten die Astronomen das Interferometrie-Instrument AMBER des Very-Large-Telescope-Interferometers (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO).

Die dabei angewandte Interferometriemethode ermöglicht eine extrem hohe Auflösung des untersuchten Objektes, welche sich proportional zum Abstand der verwendeten Teleskope verhält. Da der größte Abstand zwischen den vier Teleskopen des VLTI 130 Meter beträgt, kann mit ihnen eine Winkelauflösung erreicht werden, welche der theoretische Auflösung eines Teleskops mit einem Spiegeldurchmesser von 130 Metern entspricht. Das ist 15 mal besser als die Auflösung eines einzelnen VLTI-Teleskops, welche über einen Spiegeldurchmesser von acht Metern verfügen.

„Das VLTI der ESO eröffnet für uns eine einmalige Gelegenheit, unser Wissen über Galaxienkerne zu verbessern“, so Prof. Dr. Weigelt. „Wir können damit faszinierende physikalische Prozesse mit einer bisher nicht erreichten Auflösung und über einen weiten infraroten Spektralbereich untersuchen. Genau das ist nötig, um die physikalischen Eigenschaften dieser Objekte zu erforschen.“

Dr. Makoto Kishimoto vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie, einer der Co-Autoren der Studie, ergänzt: „Wir hoffen, in den nächsten Jahren noch viel mehr Informationen zu bekommen, indem wir bei noch kürzeren Wellenlängen, mit größerem Teleskopabstand und mit höherer spektraler Auflösung messen. Ganz besonders wichtig ist, dass es in einigen Jahren zwei weitere Interferometrie-Instrumente für das VLTI geben wird, die komplementäre Informationen liefern werden.“

Für die Untersuchung des Zentrums der Galaxie NGC 3783 fertigten die Astronomen mit dem VLTI mehrere Tausend Interferogramme an, welche sich aus den Einzelaufnahmen von jeweils zwei beziehungsweise drei Teleskopen zusammensetzen. Dabei lagen die Abstände zwischen den eingesetzten Teleskopen im Bereich von 45 bis 114 Metern. Die Auswertung dieser Interferogramme ermöglichte es den Wissenschaftlern, den Radius des kompakten Staubtorus im Zentrum der rund 150 Millionen Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt gelegenen Galaxie zu bestimmen.

Dabei wurde ein Winkelradius von 0,74 Milli-Bogensekunden ermittelt, was einem Radius des Torus von lediglich einem halben Lichtjahr entspricht. Kombiniert mit früheren Messungen in längeren Wellenlängenbereichen ermöglichten die im nahen Infrarot-Bereich erfolgten Messungen zudem die Ableitung wichtiger physikalischer Eigenschaften des Staubtorus von NGC 3783.

„Die hohe VLTI-Auflösung ist auch bei Untersuchungen von vielen anderen Schlüsselobjekten der Astrophysik wichtig“, betont Karl-Heinz Hofmann, ein weiteres Mitglied des Astronomen-Teams. „Es ist klar, dass die Infrarot-Interferometrie die Infrarot-Astronomie in der gleichen Weise revolutionieren wird, wie in der Vergangenheit die Radiointerferometrie die Radioastronomie revolutioniert hat.“

Raumcon-Forum:

• Supermassive Schwarze Löcher
• Schwarze Löcher

Abstract des Fachartikels:

• VLTI/AMBER observations of the Seyfert nucleus of NGC 3783 (engl.)

Der Beitrag Die Untersuchung Schwarzer Löcher erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Lars-C. Depka. Quelle: MPIfR.

Seit im Jahre 1609 die Menschheit damit begann, den Himmel durch Teleskope zu beobachten, hat sich auf dem Gebiet der astronomischen Observationen eine ganze Menge getan. Besonders hinsichtlich der Winkelauflösung und der Beobachtung in verschiedenen elektromagnetischen Wellenlängen (wie z.B. Infrarot- oder Röntgenlicht) waren die Fortschritte der letzten Jahre nahezu atemberaubend. Jüngstes Beispiel für die erstaunlichen technischen Fähigkeiten der modernen Astronomie bietet eine Arbeit des Max-Planck-Institutes für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn.

Mit Hilfe des Very Large Telescope Interferometer (VLTI) konnte erstmals die binäre Struktur von Theta 1 Orionis C, eines Sternenpaares, dass bislang immer als ein einzelner Stern angesehen wurde, nachgewiesen werden. Theta 1 Ori C ist der hellste Stern in dieser der Erde so nahe liegenden Kinderstube junger Sterne. Selbst die größten konventionellen Teleskope oder das Hubble Space Telescope (HST) waren nicht in der Lage, Theta sein Geheimnis zu entreißen.

Der junge Doppelstern befindet sich im sogenannten Trapez-Sternhaufen des etwa 1.400 Lichtjahre entfernten Nebels. Mittels der Infrarot-Interferometrie konnten jetzt zwei klar voneinander separierte junge, massereiche Sterne nachgewiesen werden. 2008 betrug ihr Abstand zueinander lediglich 20 Millibogensekunden (0,0000056°). Die beiden Sterne umlaufen einander in einer exzentrischen Bahn alle 11 Jahre. Ori C ist also ein Doppelsternsystem und kein Einzelstern. Bei der Entfernung des Nebels von der Erde entspricht dies einer Auflösung von zwei Millibogensekunden, etwa vergleichbar mit der Oberfläche eines PKW auf dem Mond. Oder mit anderen Worten: Ein optisches Teleskop hätte einen Spiegeldurchmesser von 200 Metern aufweisen müssen, um eine ähnliche Leistung zu erzielen. Zum Vergleich: Die größten optischen Einzelspiegel in Ganzbauweise liegen bei 10,40 Metern Durchmesser.

Quasi als Nebenprodukt konnte auch gleich die genaue Entfernung des Sternpaares mit 1.350 ly, sowie die Massen der beiden Einzelsterne mit 38 und 9 Sonnenmassen bestimmt werden.

Bei der Interferometrie werden die Strahlengänge mehrerer Teleskope zu einem einzigen virtuellen Teleskop zusammengeführt, so dass enorm hohe Winkelauflösungen realisierbar werden. Dabei macht man sich den physikalischen Effekt der Interferenz zu Nutze, wonach eine Überlagerung von zwei oder mehr Wellen nach dem Superpositionsprinzip (also durch Addition ihrer Amplituden) eintritt. Grundsätzlich treten Interferenzen bei allen Arten von Wellen auf, sie sind also nicht einem bestimmten elektromagnetischen Spektrum vorbehalten.

Zum Prüfstern wählte man Theta 1 Ori C wegen seiner relativen Erdnähe, die es einfacher macht, Einblick in die Bildungs- und Entstehungsprozesse der dortigen Sterne zu nehmen. Die intensive Strahlung des Sternpaares ionisiert den gesamten inneren Bereich des Nebels und regt ihn so zum Leuchten an. Gleichzeitig werden durch den immensen abgestrahlten Sternwind auch die sogenannten „Proplyds“, junge Sterne, die noch von Staubscheiben aus ihrer Entstehungswolke umgeben sind, und aus der sich später die Planeten des Systems bilden, beeinflusst. Die jetzt vorgestellten Beobachtungen sind daher ein wichtiger Baustein zum weiteren Verständnis der Modelle über die Entstehung massereicher Sterne.

Raumcon:

• Heißer Orion

Der Beitrag Orionnebel in ungekannter Schärfe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Claudia Michalecz. Quelle: ESO. Vertont von Dominik Mayer.

Mit der Hilfe des ESO Very Large Telescope Interferometer (VLTI) in Cerro Paranal, Chile, und mit dem CHARA-Interferometer am Mount Wilson, Kalifornien, entdeckte ein Team von französischen und nordamerikanischen Astronomen Hüllen um drei Sterne der Klasse Cepheid, einschließlich dem Polarstern.
Hierbei wurde zum ersten Mal Materie um Sterne einer solch bedeutenden Sternen-Klasse gefunden. Die Klasse der Cepheiden umfasst seltene, sehr helle Sterne, deren Leuchtkraft streng periodisch variiert. Diese Sterne spielen eine entscheidende Rolle in der Kosmologie und in der Messung von Entfernungen.

Der südliche Cepheid L Carinae wurde mit dem VINCI– und dem MIDI-Instrument vom VLTI untersucht, während der Polarstern und Delta Cepheis von FLUOR und von CHARA untersucht wurden. FLUOR ist der Prototyp von VINCI.

Bei den meisten Sternen, die mit dem Interferometer beobachtet wurden, ließen sich keine Abweichungen vom theoretischen, stellaren Modell feststellen. Bei diesen dreien jedoch entdeckte man eine kleine Abweichung, welche die Gegenwart einer Hülle preisgab. „Die Tatsache, dass solche Abweichungen für alle drei Sterne, welche jedoch sehr unterschiedliche Eigenschaften besitzen, gefunden wurden, scheint zu inkludieren, dass Hüllen um Cepheiden weit verbreitete Phänomene sind“, ist Pierre Kervalla überzeugt.

Die Hülle scheint 2- bis 3-mal so groß wie der Stern selbst zu sein. Obwohl diese Sterne relativ groß sind – etwa fünfzig bis zu mehreren hundert Sonnenradien – sind sie so weit voneinander entfernt, dass sie nicht von einem einzigen Teleskop aus betrachtet werden können. Tatsächlich benötigt man selbst für den größten Cepheiden am Himmel eine Auflösung von 0,003 Bogensekunden, um ihn genau studieren zu können. Astronomen müssen sich dafür auf die spezielle Technik der Interferometrie verlassen. Diese Technik kombiniert das Licht von zwei oder mehr Teleskopen und gewinnt daraus eine weit größere Auflösung als es mit einem Teleskop alleine möglich wäre. Mit dem VLTI ist es schließlich möglich, eine Auflösung von 0,001 Bogensekunden oder noch geringer zu erreichen.

„Der physikalische Prozess, welcher diese Hüllen erschaffen hat, ist immer noch ungewiss, jedoch, in Übereinstimmung mit den Geschehnissen rund um andere Sterne, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Umgebung durch Materie, welche der Stern selbst ausgestoßen hat, erzeugt wurde“, erklärt Antonie Mérand.

Cepheiden pulsieren in einem periodischen Zeitraum von einigen, wenigen Tagen. Als Konsequenz durchlaufen sie regelmäßige große Amplitudenschwingungen, welche schnelle Bewegungen auf ihrer Scheinoberfläche (der Photosphäre) mit Geschwindigkeiten bis zu 30 km/s oder 108.000 km/h erzeugen. Während dies bestehend bleibt, könnte nun ein neuer Bezug zwischen dem Masseverlust und der Bildung der Hüllen hergestellt werden.

Der Beitrag Leben in einem Kokon erschien zuerst auf Raumfahrer.net.