Quelle: ESON 21. Dezember 2023.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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• ESO

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Quelle: ESON.

22. Dezember 2021 – Einzelgänger-Planeten sind schwer fassbare kosmische Objekte. Sie haben eine Masse, die mit der von Planeten in unserem Sonnensystem vergleichbar ist, umkreisen aber keinen Stern, sondern bewegen sich frei im All. Bisher waren nicht viele bekannt, aber ein Team von Astronomen hat mit Hilfe von Daten mehrerer Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO) und anderer Einrichtungen mindestens 70 neue Einzelgänger-Planeten in unserer Galaxie entdeckt. Dies ist die größte jemals entdeckte Gruppe vagabundierender Planeten und ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Ursprünge und Eigenschaften dieser geheimnisvollen galaktischen Nomaden.

„Wir wussten nicht, wie viele wir erwarten konnten, und sind begeistert, so viele gefunden zu haben“, sagt Núria Miret-Roig, Astronomin am Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Frankreich, und der Universität Wien, Österreich, und Erstautorin der neuen Studie, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurde.

Planetare Einzelgänger, die sich weit entfernt von jedem Stern aufhalten, der sie beleuchtet, sind normalerweise nicht zu erkennen. Miret-Roig und ihr Team machten sich jedoch die Tatsache zunutze, dass diese Planeten wenige Millionen Jahre nach ihrer Entstehung noch heiß genug sind, um selbst zu glühen, so dass sie von den empfindlichen Kameras großer Teleskope direkt erkannt werden können. In einer Sternentstehungsregion in der Nähe unserer Sonne, in den Sternbildern Skorpion und Ophiuchus, fanden sie mindestens 70 neue Einzelgänger-Planeten mit Massen vergleichbar denen des Jupiters [1].

Um so viele Einzelgänger-Planeten aufzuspüren, nutzte das Team Daten aus rund 20 Jahren, die von einer Reihe von Teleskopen am Boden und im Weltraum stammen. „Wir haben die winzigen Bewegungen, die Farben und die Helligkeit von Dutzenden Millionen von Quellen in einem großen Bereich des Himmels gemessen“, erklärt Miret-Roig. „Diese Messungen ermöglichten es uns, die schwächsten Objekte in dieser Region, diese vagabundierenden Planeten, sicher zu identifizieren.“

Das Team nutzte Beobachtungen des Very Large Telescope (VLT) der ESO, des Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), des VLT Survey Telescope (VST) und des 2,2-Meter-Teleskops des MPG/ESO in Chile sowie anderer Einrichtungen. „Die überwiegende Mehrheit unserer Daten stammt von ESO-Observatorien, die für diese Studie absolut entscheidend waren. Ihr weites Gesichtsfeld und ihre einzigartige Empfindlichkeit waren der Schlüssel zu unserem Erfolg“, erklärt Hervé Bouy, Astronom am Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Frankreich, und Projektleiter der neuen Untersuchung. „Wir haben Zehntausende von Weitwinkelaufnahmen von ESO-Einrichtungen verwendet, was Hunderten von Stunden an Beobachtungen und buchstäblich Dutzenden von Terabytes an Daten entspricht.“

Das Team verwendete auch Daten des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation, was einen großen Erfolg für die Zusammenarbeit von boden- und weltraumgestützten Teleskopen bei der Erforschung und dem Verständnis unseres Universums darstellt.

Die Studie legt nahe, dass es noch viele weitere dieser schwer fassbaren, sternlosen Planeten geben könnte, die wir noch nicht entdeckt haben. „Es könnte mehrere Milliarden dieser frei schwebenden Riesenplaneten geben, die ohne einen Mutterstern in der Milchstraße umherziehen“, erklärt Bouy.

Durch die Untersuchung der neu entdeckten Einzelgänger-Planeten könnten Astronominnen und Astronomen Hinweise darauf finden, wie diese mysteriösen Objekte entstehen. Einige Forschende gehen davon aus, dass sich diese Planeten durch den Kollaps einer Gaswolke bilden, die zu klein ist, um zur Bildung eines Sterns zu führen, oder dass sie aus ihrem Muttersystem herausgeschleudert worden sind. Welcher Mechanismus jedoch wahrscheinlicher ist, bleibt derzeit ungeklärt.

Weitere technologische Fortschritte werden der Schlüssel sein, um das Geheimnis dieser Nomadenplaneten zu lüften. Das Team hofft, sie mit dem geplanten Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird und noch in diesem Jahrzehnt mit den Beobachtungen beginnen soll, noch genauer untersuchen zu können. „Diese Objekte sind extrem lichtschwach und können mit den derzeitigen Einrichtungen kaum untersucht werden“, erklärt Bouy. „Das ELT wird absolut entscheidend sein, um mehr Informationen über die meisten der von uns entdeckten Einzelgänger-Planeten zu sammeln.“

Endnoten
[1] Die genaue Anzahl der vom Team entdeckten Einzelgänger-Planeten ist schwer zu bestimmen, da die Beobachtungen es den Forschern nicht erlauben, die Massen der untersuchten Objekte zu messen. Objekte mit einer Masse von mehr als dem 13-fachen der Jupitermasse sind höchstwahrscheinlich keine Planeten und können daher bei der Zählung nicht berücksichtigt werden. Da das Team jedoch keine Werte für die Masse hatte, musste es sich auf die Untersuchung der Helligkeit der Planeten verlassen, um eine Obergrenze für die Anzahl der beobachteten vagabundierenden Planeten festzulegen. Die Helligkeit hängt wiederum mit dem Alter der Planeten selbst zusammen, denn je älter ein Planet ist, desto länger hat er sich abgekühlt und seine Helligkeit verringert. Wenn die untersuchte Region alt ist, dann liegen die hellsten Objekte in der Stichprobe wahrscheinlich über 13 Jupitermassen, und darunter, wenn die Region jünger ist. Angesichts der Ungewissheit über das Alter der untersuchten Region ergibt diese Methode eine Anzahl von Einzelgänger-Planeten zwischen 70 und 170.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in dem Artikel „A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association“ vorgestellt, der in Nature Astronomy (DOI: 10.1038/s41550-021-01513-x) erscheint. Sie wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (Fördervereinbarung Nr. 682903, P.I. H. Bouy) und vom französischen Staat im Rahmen des Programms „Investitionen für die Zukunft“, IdEx Bordeaux, Referenz ANR-10-IDEX-03-02, gefördert.

Das Team besteht aus Núria Miret-Roig (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Frankreich [LAB]; Universität Wien, Abteilung für Astrophysik, Österreich), Hervé Bouy (LAB), Sean N. Raymond (LAB), Motohide Tamura (Department of Astronomy, Graduate School of Science, The University of Tokyo, Japan; Astrobiology Center, National Institutes of Natural Sciences, Tokyo, Japan [ABC-NINS]), Emmanuel Bertin (CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Frankreich [IAP]; Sorbonne Université, IAP, Frankreich) David Barrado (Centro de Astrobiología [CSIC-INTA], Depto. de Astrofísica, ESAC Campus, Spanien), Javier Olivares (LAB), Phillip Galli (LAB), Jean-Charles Cuillandre (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université de Paris, Frankreich), Luis Manuel Sarro (Depto. de Inteligencia Artificial, UNED, Spanien), Angel Berihuete (Depto. Estadística e Investigación Operativa, Universidad de Cádiz, Spanien) und Nuria Huélamo (CSIC-INTA).

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.

Fachartikel
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2120/eso2120a_en.pdf

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• Freifliegende (Exo)Planeten / free-floating planets (FFP)

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Quelle: RUB.

31. Juli 2020 – Aktuelle Ergebnisse des Kilo-Degree Survey haben ergeben, dass die Materie im Universum um etwa zehn Prozent gleichmäßiger verteilt ist als vom Standardmodell der Kosmologie vorhergesagt. Ein internationales Team, geleitet von Astronominnen und Astronomen aus den Niederlanden, Schottland, England und Deutschland – unter Beteiligung der Ruhr-Universität Bochum – beschreibt die Ergebnisse in fünf Artikeln, von denen drei am 31. Juli 2020 auf einem Preprint-Server veröffentlicht wurden. Sie sind zudem in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics zur Veröffentlichung eingereicht.

Die Daten wurden mit dem Very Large Telescope Survey Telescope (VST) des European Southern Observatory auf dem Cerro Paranal in Nordchile aufgezeichnet. Die so entstandene Himmelskarte deckt fünf Prozent des extragalaktischen Himmels ab und umfasst 31 Millionen Galaxien, die alle in die Analyse eingingen. Sie sind bis zu zehn Milliarden Lichtjahre entfernt, ihr Licht wurde ausgesendet, als das Universum nur rund ein Viertel so alt war wie heute.

Klumpungstendenz der Materie bestimmt
Anhand der Galaxien erstellte das Forschungskonsortium eine Karte mit der Materieverteilung im Universum. Dazu nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den sogenannten schwachen Gravitationslinseneffekt: Das Licht von fernen Galaxien wird auf dem Weg zur Erde durch die Gravitationswirkung großer Materieansammlungen wie Galaxienhaufen abgelenkt und verzerrt. Basierend auf diesem Effekt kann die Klumpungstendenz der Materie bestimmt werden – und zwar der sichtbaren Materie, der Gase und der nicht sichtbaren Dunklen Materie, welche etwa 85 Prozent der Gesamtmaterie im Universum ausmacht.

Im Lauf der Zeit sorgt die Gravitation der Materie dafür, dass das Universum immer weniger homogen wird. Gebiete, die etwas mehr Masse als der Durchschnitt besitzen, ziehen Materie aus ihrer Umgebung an. So werden die Unterschiede in der Verteilung immer größer. Gleichzeitig wirkt die Expansion des Universums diesem Effekt entgegen. Beide Prozesse werden von der Schwerkraft angetrieben und eignen sich somit dafür, um das Standardmodell der Kosmologie auf den Prüfstand zu stellen. Die Gleichungen sagen präzise voraus, wie sehr die Materiedichte sich im Lauf der Zeit ändern wird.

Experimentelle Daten passen nicht zum Standardmodell
Allerdings offenbaren die Daten des Kilo-Degree Survey eine Diskrepanz: Das Universum ist um zehn Prozent homogener als es nach dem Standardmodell sein dürfte. „Das Standardmodell der Kosmologie beschreibt seit 20 Jahren alle kosmologischen Beobachtungen, die wir machen. Dabei ist es aber etwas unbefriedigend, dass man mysteriöse Substanzen wie Dunkle Materie und Dunkle Energie annehmen muss. Darum versuchen wir, dieses Modell, so gut es geht, zu testen“, sagt Prof. Dr. Hendrik Hildebrandt, Leiter der Gruppe Beobachtende Kosmologie an der Ruhr-Universität Bochum.

Die aktuelle Analyse könnte darauf hinweisen, dass das Standardmodell Risse bekommt. Es ist nicht die erste Unstimmigkeit, auch die sogenannte Hubble-Konstante, die die Expansionsrate des Universums repräsentiert, passt nicht zu den Vorhersagen des Modells. „Diese Diskrepanzen könnten natürlich von systematischen Messfehlern hervorgerufen werden“, räumt Prof. Dr. Catherine Heymans (University of Edinburgh) ein, die zusammen mit Hendrik Hildebrandt das German Centre for Cosmological Lensing an der RUB leitet, wo sie auch eine Gastprofessur innehat. „Aber die Messungen werden immer genauer, sodass das immer unwahrscheinlicher wird“, so Heymans weiter.

Ob das Standardmodell letztendlich durch eine komplett neue Theorie abgelöst werden muss, zum Beispiel indem Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie ersetzt wird, können die Forscher noch nicht abschätzen. „Es gibt viele Theorien, die versuchen, die Messungen mit neuer Physik zu erklären“, so Hendrik Hildebrandt. „Als beobachtender Kosmologe versucht man, dabei unparteiisch zu bleiben und die Messungen ohne theoretische Vorurteile so genau wie möglich zu machen. Eins ist klar, wir leben in spannenden Zeiten!“

Noch größere Datenanalyse geplant
In ein bis zwei Jahren wird die finale Karte des Kilo-Degree Survey vorliegen, mit allen Beobachtungen, die in dem Projekt gemacht wurden. Sie wird noch einmal 30 Prozent größer sein als die aktuelle Karte.

Zwei weitere Projekte, ein US-amerikanisches und ein japanisches, arbeiten derweil an ähnlichen Analysen basierend auf Beobachtungsdaten. Ab 2022 wird noch bessere Messtechnik zur Verfügung stehen: das Rubin-Teleskop, das 60-mal leistungsfähiger ist als das VST, und der Euclid-Satellit, der außerhalb der Atmosphäre wesentlich schärfere Bilder wird aufnehmen können als die erdgebundenen Teleskope. Viele Mitglieder des Kilo-Degree-Survey-Konsortiums werden auch an diesen Projekten beteiligt sein.

Kilo-Degree Survery
Der Kilo-Degree Survey ist ein internationales Projekt, das von Astronominnen und Astronomen in den Niederlanden, Schottland, England und Deutschland geleitet wird. Der Projektkoordinator ist Prof. Dr. Koen Kuijken vom niederländischen Leiden Observatory. Weitere Partner kommen aus Italien, Australien, Polen, den USA und China.

Originalveröffentlichung
Alle Paper wurden online vorab veröffentlicht unter https://kids.strw.leidenuniv.nl/KiDS-1000.php.

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• Dunkle Materie

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Quelle: ESO ESON.

Die Ergebnisse, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurden, helfen Astronomen, diese rätselhaften Sterne besser zu verstehen. Sie öffnen Türen zur Klärung anderer schwer zu lösender Rätsel der Sternastronomie.

Das Team unter der Leitung von Yazan Momany vom Astronomischen Observatorium des INAF in Padua in Italien untersuchte eine besondere Art von Sternen, die als extreme Horizontalaststerne bekannt sind – Objekte mit etwa der Hälfte der Masse der Sonne, aber vier- bis fünfmal heißer. „Diese heißen und kleinen Sterne sind etwas Besonderes, weil wir wissen, dass sie eine der letzten Lebensphasen eines typischen Sterns umgehen und vorzeitig sterben werden“, sagt Momany, der zuvor als Astronom am Paranal-Observatorium der ESO in Chile tätig war. „In unserer Galaxie werden diese merkwürdigen heißen Objekte im Allgemeinen mit einem nahen Begleitstern in Verbindung gebracht.“

Überraschenderweise scheint jedoch die große Mehrheit dieser extremen Horizontalaststerne, wenn sie in dicht gepackten Sterngruppen beobachtet werden, die Kugelsternhaufen genannt werden, keine Begleiter zu haben. Die Langzeitbeobachtung dieser Sterne durch die Forschergruppe, die mit ESO-Teleskopen durchgeführt wurde, zeigte auch, dass an diesen mysteriösen Objekten etwas mehr dran war. Bei der Untersuchung von drei verschiedenen Kugelsternhaufen stellten Momany und seine Kollegen fest, dass viele der darin enthaltenen extremen Horizontalaststerne im Laufe von nur wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen regelmäßige Helligkeitsänderungen aufwiesen.

„Nachdem alle anderen Szenarien eliminiert worden waren, gab es nur noch eine einzige Möglichkeit, die beobachteten Helligkeitsschwankungen zu erklären“, folgert Simone Zaggia, eine Mitautorin der Studie vom Astronomischen Observatorium des INAF in Padua in Italien und ehemalige ESO-Stipendiatin: „Diese Sterne müssen von Flecken bedeckt sein!“

Flecken auf extremen Horizontalaststernen scheinen ganz anders zu sein als die dunklen Sonnenflecken auf der Sonne. Aber beide werden durch Magnetfelder verursacht. Die Flecken auf diesen heißen, extremen Sternen sind heller und heißer als die umgebende Sternoberfläche, im Gegensatz zur Sonne, wo wir Flecken als dunkle Verfärbungen auf der Sonnenoberfläche sehen, die kühler sind als ihre Umgebung. Die Flecken auf extremen Horizontalaststernen sind auch deutlich größer als Sonnenflecken und bedecken bis zu einem Viertel der Sternoberfläche. Diese Flecken sind unglaublich beständig und halten jahrzehntelang, während einzelne Sonnenflecken vorübergehend sind und nur einige Tage bis Monate überdauern. Während die heißen Sterne rotieren, erscheinen und verschwinden die Flecken auf der Oberfläche und verursachen die sichtbaren Helligkeitsveränderungen.

Neben den Helligkeitsänderungen aufgrund der Flecken entdeckte das Team auch einige extreme Horizontalaststerne, die Superflares zeigten – plötzliche Energieausbrüche und ein weiteres Anzeichen für die Existenz eines Magnetfeldes. „Sie ähneln den Flares, die wir auf unserer Sonne sehen, sind aber zehnmillionenmal energiereicher“, sagt der Mitautor der Studie, Henri Boffin, ein Astronom im deutschen Hauptsitz der ESO. „Ein solches Verhalten war sicher nicht zu erwarten und unterstreicht die Bedeutung von Magnetfeldern bei der Erklärung der Eigenschaften dieser Sterne“, sagt der Studienmitautor Henri Boffin.

Nachdem sechs Jahrzehnte lang versucht wurde, extreme Horizontalaststerne zu verstehen, haben die Astronomen nun ein vollständigeres Bild von ihnen. Darüber hinaus könnte dieses Ergebnis dazu beitragen, den Ursprung starker Magnetfelder in vielen Weißen Zwergen zu erklären, Objekten, die das letzte Stadium im Leben sonnenähnlicher Sterne darstellen und Ähnlichkeiten mit extremen Horizontalaststernen aufweisen. „Die übergeordnete Bedeutung“, so Teammitglied David Jones, ein ehemaliger ESO-Stipendiat, der jetzt am Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien, tätig ist, „besteht jedoch darin, dass die Helligkeitsänderungen aller heißen Sterne – von jungen sonnenähnlichen Sternen über alte extreme Horizontalaststerne bis hin zu längst verstorbenen Weißen Zwergen – alle miteinander in Verbindung gebracht werden könnten. Diese Objekte können daher so verstanden werden, dass sie kollektiv von magnetischen Flecken auf ihrer Oberfläche betroffen sind.“

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, benutzten die Astronomen mehrere Instrumente des Very Large Telescope (VLT) der ESO, darunter VIMOS, FLAMES und FORS2, sowie OmegaCAM, das am VLT-Survey-Teleskop (VST) des Paranal-Observatoriums angebracht ist. Außerdem setzten sie ULTRACAM am New Technology Telescope (NTT) am La-Silla-Observatorium der ESO, ebenfalls in Chile, ein. Der Durchbruch kam, als das Team die Sterne im nahen ultravioletten Teil des Spektrums beobachtete, wodurch sie die heißeren, extremen Sterne, die in Kugelsternhaufen unter den kühleren Sternen hell hervorstehen, sichtbar machen konnten.

Weitere Informationen
Diese Studie wird in der heute in Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4) veröffentlichten Arbeit „A plage of magnetic spots among the hot stars of globular clusters“ vorgestellt.

Das Team besteht aus Y. Momany (INAF Astronomisches Observatorium von Padua, Italien [INAF Padua]), S. Zaggia (INAF Padua), M. Montalto (Abteilung für Physik und Astronomie, Universität Padua, Italien [U. Padua]), D. Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias und Abteilung für Astrophysik, Universität La Laguna, Teneriffa, Spanien), H. M. J. Boffin (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland), S. Cassisi (INAF-Astronomische Sternwarte der Abruzzen und INFN Pisa, Italien), C. Moni Bidin (Instituto de Astronomia, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chile), M. Gullieuszik (INAF Padua), I. Saviane (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), L. Monaco (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andreas Bello, Santiago, Chile), E. Mason (INAF Astronomische Sternwarte von Triest, Italien), L. Girardi (INAF Padua), V. D’Orazi (INAF Padua), G. Piotto (U. Padua), A.P. Milone (U. Padua), H. Lala (U. Padua), P.B. Stetson (Herzberg Astronomie und Astrophysik, Nationaler Forschungsrat, Victoria, Kanada) und Y. Beletsky (Sternwarte Las Campanas, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Chile).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

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

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• Sternentwicklung

Der Beitrag Sterne von riesigen magnetischen Flecken heimgesucht erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Christian Klempsmann. Quelle: ESO.

Die meisten Kugelsternhaufen, die wir kennen, befinden sich in unserer Milchstraße, 150 von Ihnen bewegen sich jedoch auf Umlaufbahnen um die Galaxie herum. Bei Kugelsternhaufen handelt sich um Ansammlungen von einigen hunderttausend Sternen, deren Alter bis in die Entstehung unserer Milchstraße zurückgeht.

Erst 1994 konnte nachgewiesen werden, dass Messier 54 (M54), im späten 18. Jahrhundert von Charles Messier entdeckt, zur Sagittarius-Zwerggalaxie in 90.000 Lichtjahren Entfernung gehört.

Das Lithium-Problem
Der größte Teil des im Universum aufzufindenden Lithiums entstand, neben Wasserstoff und Helium, während des Urknalls. Astronomen haben errechnet, wieviel Lithium sich dabei gebildet hat und wieviel davon heute noch in alten Sternen nachgewiesen werden müsste.

Tatsächlich ist die nachgewiesene Menge aber 3 mal kleiner als die erwartete Menge. Dieses Problem konnte trotz jahrzehntelanger Forschung bisher nicht gelöst werden.

Mögliche Ursachen für die Diskrepanz:

• Die berechnete Menge des beim Urknall entstandenen Lithiums ist falsch. Neueste Erkenntnisse deuten allerdings darauf hin, dass dies nicht der Fall ist.
• Das Lithium wurde vor Entstehung der Milchstraße in den Sternen zerstört. Ein entsprechender Mechanismus ist bisher unbekannt.
• Ein nicht näher zu definierender Prozess hat das Lithium in den Sternen nach und nach zerstört. Auch hier gibt es keine wissenschaftliche Erklärung.

Bisher waren Messungen des Lithiumgehalts technisch nur in alten Sternen der Milchstraße möglich. Nun ist es einem Team von Wissenschaftlern um A. Mucciarelli von der Universität Bologna, Italien, gelungen, M54 mithilfe des VLT Survey Teleskops (VST) auf seinen Lithiumgehalt zu untersuchen, um herauszufinden, ob die berechneten Lithiummengen auch außerhalb unserer Milchstraße von den nachgewiesenen Mengen abweichen.
Wie sich herausgestellt hat, ähneln die Messwerte denen in unserer Galaxie, so dass die Wissenschaft weiterhin auf einen Durchbruch bei der Lösung des Lithium-Problems warten muss.

Die Forschungsergebnisse werden in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Oxford University Press) unter dem Titel „The cosmological Lithium problem outside the Galaxy: the Sagittarius globular cluster M54“ veröffentlicht.

Mehr zum Thema:Der Kugelsternhaufen Messier 4

Weitere Informationen:Das VST auf ESO.org

Der Beitrag Messier 54 und das Lithium-Problem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

In einer Entfernung von etwa 6.000 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem befindet sich der im Sternbild Skorpion (lateinischer Name Scorpius) gelegene Emissionsnebel IC 4628. Bei diesem auch als „Garnelennebel“ bekannten Objekt handelt es sich um eine etwa 250 Lichtjahre durchmessende Region des Weltalls, die mit interstellarem Gas und Staub angereichert ist.

Obwohl sich dieser Nebel über eine Fläche des Himmels erstreckt, welche in etwa der vierfachen Fläche des Vollmondes einnimmt, wird er von ungeübten Beobachtern kaum wahrgenommen, was zum einen an der geringen scheinbaren Helligkeit von 7,31 mag liegt. Zum anderen wird ein Großteil des von diesem Nebel ausgehenden Lichtes in einem Spektralbereich abgegeben, der für das menschliche Auge nicht erkennbar ist.

Bei dem Garnelennebel handelt es sich um ein typisches H-II-Gebiet – eine großflächige Ansammlung von interstellarem Gas, wo eine rege Sternentstehung stattfindet. Noch relativ junge und heiße Sterne, welche sich aufgrund lokaler Verdichtungen in dieser Gaswolke gebildet haben, senden dabei große Mengen an ultravioletter Strahlung in die Umgebung aus.

Durch die UV-Strahlung werden die Elektronen von den Atomen des in der Gaswolke enthaltenen Wasserstoffs getrennt. Im Laufe der Zeit rekombinieren diese Elektronen wieder mit den Atomen des Wasserstoffs und regen das Gas dabei zum Leuchten an, wobei die roten Emissionslinien des Wasserstoffs dominieren. Der Garnelennebel ist neben der Bezeichnung IC 4628 auch unter dem Namen „Gum 56“ bekannt – benannt nach dem australischen Astronomen Colin Gum, der im Jahr 1955 einen Katalog von H-II-Regionen veröffentlichte.

Auf der von der Europäischen Südsternwarte (ESO) präsentierten Aufnahme des Garnelennebels sind Ansammlungen von heißen, noch relativ jungen Sternen erkennbar, welche in Wolken aus Gas und Staub, sogenannten Sternentstehungsregionen, eingebettet sind.

Während der letzten Jahrmillionen sind in dieser Himmelsregion viele solcher Sterne entstanden, welche sowohl als Einzelsterne als auch in Form von Sternhaufen auftreten. So gibt es einen großen, verstreuten Sternhaufen mit dem Namen „Collinder 316“, der sich über einen Großteil des Bildes erstreckt. Dieser Sternhaufen ist Teil einer sehr viel größeren Ansammlung von sehr heißen und leuchtkräftigen Sternen. In der Aufnahme sind außerdem diverse dunkle Strukturen und Aushöhlungen zu erkennen. In diesen Bereichen des Garnelennebels wurde die früher dort vorhandene interstellare Materie von starken Sternwinden, welche von den nahegelegenen heißen Sternen ausgehen, regelrecht weggeweht.

Die hier gezeigte Aufnahme wurde mit dem VLT Survey Telescope (kurz VST) am Paranal-Observatorium der ESO in den chilenischen Anden angefertigt. Das VST ist das größte Teleskop der Welt, welches für die Durchmusterung des Himmels im Spektralbereich des sichtbaren Lichts konstruiert wurde. Es handelt sich dabei um ein modernes, mit einer speziellen Kamera – der OmegaCAM – ausgestattetes 2,6-Meter-Teleskop. Die Aufnahme ist Teil einer detaillierten, öffentlich zugänglichen Durchmusterung eines Großteils der Milchstraße, genannt VPHAS+, welche die Möglichkeiten des VST nutzt, um nach bisher unbekannten Objekten wie zum Beispiel jungen Sternen oder Planetarischen Nebeln zu suchen. Die Durchmusterung wird außerdem – so wie bei dem hier gezeigten Garnelennebel – die bislang besten Aufnahmen von Sternentstehungsgebieten liefern.

Mit ziemlicher Sicherheit stellt dieses Bild die bisher schärfste Aufnahme dieses Objektes dar. Um die Farben zu verstärken, wurden die VST-Aufnahmen mit zusätzlichen Bildern weiter verbessert, welche der Astrofotograf Martin Pugh mit anderen Filtern aufgenommen hat. Er beobachtete das Objekt mit einem 32-Zentimeter- und einem 13-Zentimeter-Teleskop von Australien aus. Mehr Details zu diesen zusätzlichen Beobachtungen finden Sie auf der entsprechenden Informationsseite von Martin Pugh.

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• Sternentstehung
• Emissionsnebel

Der Beitrag Der Garnelennebel – Ein Sternentstehungsgebiet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.