Atemberaubende neue Chandra-Bilder zeigen kosmische Objekte, wie Sie sie noch nie zuvor gesehen haben

Das menschliche Sehvermögen mag auf einen bestimmten Wellenlängenbereich beschränkt sein, aber das bedeutet nicht, dass wir niemals die volle Komplexität des Lichts in unserem Universum verstehen werden.

Instrumente können in Regimen in den Kosmos blicken, die sonst für unsere Augen unsichtbar sind, und uns nicht nur die Dynamik der Sterne zeigen, sondern auch ihre absolut beeindruckende Schönheit. Das sehen wir in einer neuen Sammlung von Bildern des Chandra-Röntgenobservatoriums, das seine Daten mit anderen Instrumenten kombiniert, um spektakuläre Ansichten mit mehreren Wellenlängen zu erhalten.

Da unterschiedliche Lichtwellenlängen unterschiedliche Energien haben, können uns diese Bilder die Dynamik kosmischer Objekte von niedriger bis hoher Energie zeigen. Dies kann Wissenschaftlern dabei helfen, die Mechanismen hinter den herrlichen Lichtshows zu entschlüsseln.

R Aquari. (Röntgen: NASA/CXC/SAO/R. Montez et al.; Optisch: NASA/ESA/STScI)

R Aquarii, hier im Röntgenbild von Chandra (lila) und Nahinfrarot und optisch vom Hubble-Weltraumteleskop (rot und blau) zu sehen, ist ein Sternenpaar, das 650 Lichtjahre von der Erde entfernt in einen gewaltigen Todestanz verwickelt ist. Einer der Sterne ist ein roter Riese, bekannt als a Mira-Variable Stern, ganz am Ende seiner Lebensdauer. Sterne dieser Art haben bereits mindestens die Hälfte ihrer Materie verloren und erreichen beim Pulsieren eine 1000-fache Helligkeit der Sonne.

Der andere Stern ist a weißer Zwerg – ein „toter“ Stern, der seinen nuklearen Brennstoff aufgebraucht hat – und auch viel los ist. Während der Rote Riese Material ausstößt, schlürft der Weiße Zwerg es auf. Das Material, das er vom Roten Riesen verschlingt, sammelt sich auf seiner Oberfläche an und löst gelegentlich eine gewaltige thermonukleare Explosion aus, die das Material in den Weltraum schleudert.

Diese heftige Wechselwirkung erzeugt Staub- und Gaswolken in einem Nebel um den Doppelstern, der durch ihre Gravitationswechselwirkungen und explosiven Stoßwellen aufgewühlt wird.

Cassiopeia A. (NASA/CXC/SAO; Optisch: NASA/STScI; Funk: NSF/NRAO/VLA)

Cassiopeia A, 11.000 Lichtjahre entfernt, ist eines der berühmtesten und am besten untersuchten Objekte in der Milchstraße. Es ist das, was wir einen Supernova-Überrest nennen – was übrig bleibt, nachdem ein massereicher Stern kaboom geworden ist. Hier werden Röntgendaten von Chandra mit Radiodaten vom Karl Jansky Very Large Array (dunkelviolett, blau und weiß) und optischen Daten von Hubble (orange) kombiniert.

Diese unterschiedlichen Wellenlängen können zeigen, was tatsächlich in der expandierenden Wolke passiert, die aus den Eingeweiden eines toten Sterns besteht. Aus diesen kombinierten Daten können Wissenschaftler verschiedene Elemente innerhalb der Explosion identifizieren. Allein die Chandra-Daten enthüllten, dass der explodierende Stern 10.000 Erdmassen Schwefel wegsprengte; 20.000 Erdmassen aus Silizium; 70.000 Erdmassen aus Eisen; und 1 Million Erdmassen Sauerstoff.

Dies ist eine wichtige Information, denn sie sagt uns, welche Elemente in dem Stern produziert wurden, als er starb. Wissenschaftler wiederum können diese Daten verwenden, um mehr über den Stern zu erfahren, als er noch brannte, um Vorhersagen über ähnliche Sterne in unserer Galaxie zu treffen.

(NASA/CXC/SAO; Optisch: NASA/STScI & Palomar Observatory 5-m Hale Telescope)

Dieses Bild zeigt zwei unterschiedliche Effekte, die von einem einzelnen toten Stern namens PSR B2224+65 erzeugt werden. Der rosafarbene Streifen ist eine Röntgenemission, die von den Polen einer Art ausgestoßen wird Neutronenstern genannt Pulsar. Das ist der kollabierte Kern eines toten, massereichen Sterns, der bei seiner Rotation pulsierende Strahlung aussendet.

Das wäre interessant genug, aber PSR B2224+65 ist auch das, was wir einen außer Kontrolle geratenen Stern nennen; Es rast durch die Galaxie, nachdem es mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.600 Kilometern oder 1.000 Meilen pro Sekunde ins All geschossen wurde. Diese Bewegung hat im interstellaren Medium eine Welle erzeugt; Sie können es unten links im Bild in optischen Wellenlängen (blau) sehen. Weil es unheimlich wie eine Gitarre aussieht, haben Astronomen es den Gitarrennebel genannt.

Abell 2597. (NASA/CXC/SAO/G. Tremblay et al.; Optisch: DSS; H-Alpha: LCO/IMACS/MMTF)

Einige der größten Ansammlungen von Objekten im Universum sind Galaxienhaufen. Diese Haufen können Tausende von Galaxien enthalten, die durch die Schwerkraft aneinander gebunden sind und über diese interagieren. Dieser Cluster ist Abell 2597, etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernt, und die Multiwellenlängenastronomie hat Wissenschaftlern geholfen, mehr über das Verhalten des supermassereichen Schwarzen Lochs in seiner zentralen Galaxie zu erfahren.

Erst vor wenigen Jahren sahen Astronomen Beweise dafür, dass dieser Gigant molekulares Gas ausstößt, während er durch Gravitation Material ansammelt. Dieses molekulare Gas fällt dann in das Schwarze Loch und speist den Kreislauf von neuem. Es ist ein Phänomen, das als „Brunnen“ bekannt ist. Der heiße Ausfluss und der kalte Einfall wurden mit zwei verschiedenen Instrumenten beobachtet; Dann zeigten Röntgendaten von Chandra, dass sie Teil desselben Prozesses sind.

Dieses Bild oben zeigt den Haufen in Röntgenstrahlen (blau) von Chandra und optisch vom Digitized Sky Survey (orange) und vom Las Campanas Observatory (rot).

NGC 4490, die Kokongalaxie. (Röntgen: NASA/CXC/SAO; Optisch: NASA/STScI)

Schließlich zeigt dieses Bild zwei Galaxien, die verschmolzen sind. Sie heißt NGC 4490 oder die Kokongalaxie, und faszinierenderweise enthüllte die Astronomie mit mehreren Wellenlängen ein Geheimnis in ihrem Kern. Es hat nicht einen, sondern zwei supermassive Schwarze Löcher, von denen einer nur in optischen Daten sichtbar ist und der andere nur in Radio und Infrarot sichtbar ist. Beide wurden getrennt gesehen, aber es dauerte Jahre, bis die Astronomen die beiden zusammenfügten.

Dieser doppelte Kern ist das Ergebnis dieses Fusionsprozesses; Jede der beiden Galaxien hatte ihr eigenes supermassereiches Schwarzes Loch. Schließlich werden die beiden Schwarzen Löcher wahrscheinlich auch verschmelzen, was zu einem viel größeren Monster führt.

Dieses Bild kombiniert Röntgendaten von Chandra (lila) und optische Daten von Hubble (rot, grün und blau), um die Ergebnisse einer weiteren engen galaktischen Begegnung zu zeigen. NGC 4490 hatte einen Zusammenstoß mit einer kleineren Galaxie, NGC 4485, die das Gas störte und Wellen der Sternentstehung auslöste, hier in Rot zu sehen.

Sie können größere Versionen dieser Bilder herunterladen auf der Chandra-Website. Titelbild: Röntgen: NASA/CXC/SAO; Optisch: NASA/STScI, Palomar-Observatorium, DSS; Funk: NSF/NRAO/VLA; H-Alpha: LCO/IMACS/MMTF