JWST: Überrest eines Sternes

 Vor 340 Jahren explodierte eine Supernova in 11000 Lichtjahren Entfernung, sichtbar im Sternbild Cassiopeia. 

Hier ist heute der etwa 10 Lichtjahre große  Überrest zusehen: CAS A, auch als intensive Röntgenquelle bekannt.

Mit dem James Webb Space Teleskop JWST sind nun die inneren Bereiche im mittleren IR aufgenommen worden. Die Wellenlängen der einzelnen Filter sind mit Farben codiert.

Man sieht die Strahlung erwärmten Staubes, aber auch langgezogene Filamente mit strahlenden schweren Elementen, die während der Explosion entstanden sind.

credit: JWST/ESA/NASA/CAS

JWST: Ein neuer Blick auf das Uranus-System

Die Uranus Ringe wurden bei Vorbeiflug von Voyager 2 entdeckt und später mit der adaptiven Optik vom Keck Teleskop näher untersucht. 

Nun hat die Nahinfrarot-Kamera vom James Webb Space Teleskop einen neuen Blick auf Uranus ermöglicht:

Uranus rollt ja auf seiner Bahn in 84 Jahren um die Sonne. Wir blicken zur Zeit auf den Nordpol, dort ist es später Frühling. Eine Polarkappe aus Dunst(?) ist aufgetaucht, mit einigen Wolken am Rand, die wohl mit Stürmen in Verbindung stehen.

Uranus hat 13 Ringe, davon sind 11 im zweiten Bild zu sehen. Ebenso tauchen auch einige seiner 27 Monde auf.

Der sehr diffuse Zeta-Ring liegt am weitesten Innen.

credit: NASA/ESA/CSA

JWST: Galaxien kurz nach dem Urknall

 Schon lange wurde vermutet, dass mit dem James Webb Space Teleskop rekordverdächtig sehr frühe Galaxien beobachtet wurden. Jetzt ist der Beweis erbracht. Von vier dieser Galaxien konnten Spektren aufgenommen werden, mit denen die Rotverschiebungen gemessen werden konnten. Die gehen bis z = 13,2, d.h. diese Galaxien sind schon 300 bis 500 Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden.

Wie kann die Rotverschiebung gemessen werden?

Die Sterne einer Galaxie senden Licht aller Wellenlängen aus. Das neutrale Wasserstoffgas in der Galaxie kann aber Licht unterhalb von 91 nm sehr gut absorbieren, weil damit die H-Atome ionisiert werden können (Lyman-Break). Als gibt es im Spektrum einen Intensitätsabfall zu kürzeren Wellenlängen, der bei 91 nm einsetzt.

Durch die kosmische Rotverschiebung wird der aber bei weit entfernten Galaxien im sichtbaren Bereich des Spektrums auftauchen. Dann muss man nur die zugehörige Wellenläng messen und hat die Rotverschiebung z. Daraus kann man dann, abhängig vom Weltmodell, die Entfernung bestimmen.

credit: JWST/NASA/ESA

JWST: Erfolgreiche Temperaturmessung eines Exoplaneten

 Mit dem James Webb Space Teleskop JWST (MIRI) ist es nun erstmal gelungen, die Oberflächentemperatur eines erdgroßen Gesteinsplaneten zu messen.

Es ist der Exoplanet Trappist -1b.

Das erste Bild zeigt das Verfahren: Mit einem IR-Filter (13500 nm bis 16600 nm) registriert man das Licht von Stern und Planet während des Umlaufs. Die Gesamthelligkeit (und nur die ist bestimmbar) sinkt wenn der Planet hinter dem Stern steht.

Daraus kann die Stärke der Strahlung bei dieser Wellenlänge gemessen werden. Das ergibt mit den Strahlungsgesetzen die Oberflächentemperatur.

Zur Kontrolle wurden die Messungen bei 12500 nm wiederholt.

Im zweiten Bild sieht man eine Temperaturskala. Oben stehen die gemessenen Temperaturen von Erde, dem Planet und Merkur. Unten sieht man die Planetentemperaturen für zwei Modelle:

Sehr geut passt ein Modell für eine gebundene Rotation (der Planet zeigt seinem Stern immer die gleiche Seite, dadurch gibt es keinen Wärmeaustausch) bei einer atmosphärenfreien dunklen Oberfläche.

500 K entsprechen etwa 230°C.

Lässt man eine Planetenrotation zu, so kühlt sich die Oberfläche auf 125°C ab.

Merkur bekommt von unserer Sonne 1,6 mal mehr Energie als Trappist 1b von seinem Stern.

credit: ESA/NASA/CSa/JWST

JWST: Ein sterbender Stern

 Bevor ein massereicher Stern zu einer Supernova wird, also durch einen Gravitationskollaps explodiert, stößt er seine äußeren Hüllen ab und legt den riesigen heißen Kern frei.

Das nennt man einen Wolf-Rayet-Stern, WR-Stern.

Das James Webb Space Teleskop JWST hat den 15 000 Lichtjahre entfernten Wolf-Rayet-Stern WR 124 bei mehreren infraroten Wellenlängen fotografiert. Im Halo aus Gas und Staub ist über  Verwirbelungen wegströmende Wolken die Wirkung  mehrfache Ausbrüche  sichtbar.

Der Stern hat jetzt noch 30 Sonnenmassen, etwa 10 Sonnenmassen hat er schon weggeschleudert.

WR-Sterne sind wichtige Staubproduzenten. Staub, der für die Planetenbildung zusammenklumpt oder als Träger für die Bildung komplizierter Moleküle dient.

credit: NASA/ESA/CSA/JWST

JWST: Pandora's Haufen: In die Tiefe des Kosmos

 Vier  Galaxienhaufen kollidieren seit etwa 350 Millionen Jahren und bilden einen Megahaufen, eben Pandora`s Haufen.

Die Galaxienhaufen sind durch die großen Galaxien im Bild gut zu sehen. Im Hintergrund stehen viele weitere Galaxien. Die Dunkle Materie von Pandora wirkt als Gravitationslinse und macht unzählige weit entfernte Galaxien als längliche rote Streifen sichtbar. Darunter ist eine, deren Licht zu uns über 13 Milliarden Jahre unterwegs war.

Auf dem neuesten Bild des James Webb Space Teleskops sind etwa 50 000 Nah-IR-Quellen zu sehen.

An einem Stern aus unserer Galaxis macht sich das typische Beugungsmuster des JWST bemerkbar (siehe frühere Postserie). Somit beträgt die Tiefe des Bildes, gemessen in Lichtlaufzeiten, 10 000 bis 13 Milliarden Jahre.

Bestechend!

Pandora`s Haufen besteht zu etwa 5% aus Galaxien, 20% aus heißem intergalaktischen Gas, das sich als Röntgenstrahlung bemerkbar macht. Die restlichen 75% muss Dunkle Materie sein, deren Verteilung man aus den Gravitationslinsenbildern rückrechnen kann.

Bild: JWST- Bild

Video: ZOOM-In Video

Sehr zu empfehlen, weil jetzt wirklich klar wird, wie tief im Kosmos Pandora steckt.

credit: ESA/NASA/JWST

JWST: Mit vereistem Staub fängt alles an

 Kleine mit Eis überzogene Staubkörner bilden eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Planeten und Leben:

- Wenn sie zusammenklumpen zu cm großen Körnern, dann liegen die Bauteile der Kometenkerne vor. Die wiederum klumpen dann zu Planeten zusammen.

- In den Eisschichten bilden sich viele komplexe Moleküle, die Vorstufen zu organischem Material sind:

Carbonylsulfid OCS, Ammoniak NH3, Methan CH4,   Methanol CH3OH bilden sich aus den Elementen Kohlenstoff C, Wasserstoff H, Sauerstoff O, Stickstoff N und Schwefel S (CHONS).

Diese Stoffe konnten durch Spektroskopie im sichtbaren Licht und IR durch das James Webb Space Teleskop JWST in der 630 Lichtjahre entfernten Molekülwolke Chamäleon 1 nachgewiesen werden.

In der dunklen, kalten Zentralregion der Molekülwolke (bläulich dargestellt) machen sie sich dadurch bemerkbar, dass sie das Licht dahinter stehender Sterne bei bestimmten Wellenlängen absorbieren.

Die Eismoleküle  befinden sich in protoplanetaren Scheiben um im Entstehen befindlich Sterne.

Ein weiterer Hinweis darauf, dass Planeten und Leben ein kosmisches Phänomen sind.

Bild 1: Dunkle Zentralregion der Molekülwolke

Bild 2: Beispiele für Absorptionsspektren

credit: NASDA/ESA/CSA/JWST

JWST: Erster Exoplanet bestätigt

 Mit Hilfe des Tess-Satelliten kam schon er Verdacht auf, dass um den Stern LHS 475 ein Exoplanet kreisen könnte.

Mit dem Nah-IR-Spektrometer des James Webb Space Teleskops JWST konnte nun die Existenz endgültig bestätigt werden.

Der Stern  ist ein 41 Lichtjahre entfernter Roter Zwergstern (0,3 Sonnenmassen, 0,3 Sonnenradien, 3300 K Photosphärentemperatur, scheinbare Helligkeit 12,7 mag).

Das JWST hat zwei Transitdurchgänge beobachtet: Dabei sinkt die Helligkeit des Sternes, wenn der Planet von uns aus betrachtet vor dem Stern vorbeiläuft. Dabei kann man auch Spektren der möglichen Planetenatmosphäre gewinnen.

Der Planet hat 0,3% der Jupitermasse und ist fast so groß wie die Erde. Seine Oberflächentemperatur entspricht aber eher der der Venus. Sein Bahnradius ist deutlich kleiner als der des Merkur, der Stern ist natürlich auch kleiner und kühler wie die Sonne.

Die Umlaufsdauer des Planeten liegt bei 2,1 Tagen.

Am 31.8.22 gelang zwar die Aufnahme eines Absorptionsspektrums der Planetenatmosphäre. Eine erdähnliche Atmosphäre lässt sich ausschließen. Die Modelle können noch nicht zwischen einer Methanatmosphäre oder einer reinen Kohlendioxidatmosphäre unterscheiden.

Bild 1: Lichtkurve

Bild 2: Spektrum im langwelligen IR zwischen 3000 und 5000 nm (weiße Punkte mit Fehlerbalken). Eingezeichnet sind die beiden diskutierten Modellatmosphären und das erwartete Spektrum bei fehlender Atmosphäre.

credit: NASA/ESA/CSA

Die seltsamen Sterne des JWST, Teil VI: Alles zusammen

 Die besondere Form der Hauptspiegelfassung und die Verstrebungen des Sekundärspiegels führen zu den bekannten Beugungsmustern der Sternbilder vom JWST. Das HST mit dem kreisförmigen Hauptspiegel und den vier Haltestreben liefert ein deutlich einfacheres Beugungsmuster.

Bilder: NASA/ESA

Ende der Postserie

Die seltsamen Sterne des JWST, Teil V: Der Einfluss der Verstrebungen

 Das Licht wird vom Hauptspiegel auf den Sekundärspiegel gelenkt. Der ist aber mit Streben befestigt, an denen auch Beugung entsteht.

Das Bild zeigt sehr schön, das Beugungsmuster von unterschiedlichen Halterungen. Man beachte auch hier wieder: die Beugungsstreifen verlaufen immer senkrecht zum Beugungsobjekt.

Im nächsten Post setzen wir dann die Sterne des JWST zusammen.

Bild: ESA/NASA

Die seltsamen Sterne des JWST, IV: Der Beitrag des Hauptspiegels

 Durch den Adventskalender hätte ich diese Postserie fast vergessen...

Die ersten Posts waren am 3.12., 5.12. und 11.12., nun geht es weiter:

Wir hatten gesehen, dass ein Beugungsbild entsteht, wenn Licht an Hindernissen im Strahlengang vorbeigeht und die einzelnen abgebeugten Strahlen interferieren.

Das Beugungsbild kann man dann auch fotografieren, es ist real. Man kann das Beugungsmuster aber auch als eine Fouriertransformation des Ortsraumes auffassen, in dem die Hindernisse sind.

Eine kreisförmige Spiegelfassung erzeugt konzentrische Beugungsringe. Die sieht man auch an einem Fernrohr, wenn man einen Stern einstellt und dann unscharf stellt, also defokusiert.

Das Beugungsmuster steht immer senkrecht zu der Kante, an der die Beugung stattfindet. So ist bei einem quadratischen Spiegel das Kreuz zu sehen. Bei sechs Kanten entstehen sechs Beugungsstreifen mit abwechselnden Maxima und Minima innerhalb des Streifens durch Interferenz der an diesem Hindernis gebeugten Strahlen..

Das Beugungsbild steht also in direktem Zusammenhang mit den Objekten. Das nutzt man auch bei der Kompression von Bildern (jpeg) und der Nachbearbeitung aus. Das Bild wird in ein Beugungsmuster übersetzt (fouriertransformiert), dann wird es komprimiert und bearbeitet (immer nur für bestimmte Frequenzen des Musters) und danach wird zurück übersetzt in das neue sichtbare Bild.

Das Abspeichern des reinen Beugungsmusters erfordert auch deutlich weniger Speicherplatz al alle Daten des Originalbildes.

Im nächsten Post dieser Reihe stelle ich das Beugungsbild der Verstrebungen vor.

Bild: NASA/ESA

Die seltsamen Sterne des JWST, III: Von Raum zu Raum

Frühere Posts zum Thema: 3.12. und 5.12. 

Teil 2: Beugungsmuster und Beugungsobjekt sind ein und dasselbe, nur in unterschiedlichen Räumen betrachtet.

Ich möchte das an einem durchaus bekanntem Beispiel erläutern.

Wenn wir ein Tonsignal hören, dann registrieren wir die Lautstärke gegen die Zeit. Das ist der sog. Ortsraum.

Das Tonsignal setzt sich aus vielen verschiedenen Schwingungen zusammen.

Eine Fouriertransformation stell dieses Signal in einem sog. Frequenzraum dar: Hier wird für jede mögliche Frequenz die Stärke ihres Anteils aufgetragen.

Das nennt man ein Frequenzspektrum.

Übrigens so hören wir auch: In unserem Innenohr gibt es einen Gang, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. In dieser Flüssigkeit wird der Schall weitergetragen, das ist sozusagen der Ortsraum. Kleine Härchen reagieren spezifisch auf bestimmte Frequenzen und geben diese Signale weiter. Das ist die Fouriertransformation in den Frequenzraum. Unser Gehirn setzt aus dem Frequenzspektrum den Ton zusammen. 

Die Firma NTi Audio hat dazu zwei geniale Darstellungen:

Das Bild zeigt die beiden Räume, das Video zeigt den umgekehrten Weg: Je mehr Frequenzen dazu kommen, desto mehr nähert sich das Signal einer Rechteckschwingung an.

Das alles funktioniert auch in einem echten Ortsraum, also wenn es Anordnungen gibt, an denen eine Lichtwelle vorbei geht. Dabei wird sie gebeugt und durch Interferenzen entsteht das Beugungsbild. Das ist die Fouriertransformierte, den zugehörigen Raum nennt man das Beugungsmuster.

Im Ortsraum wird eine Welle an einem Spalt gebeugt. Das Beugungsbild sollte vielen bekannt sein.

Sehr schön ist das in der Darstellung von Krieger zu sehen (wikipedia common):

Im nächsten Post tauchen wir dann in die verschiedenen Ortsräume der Teleskope JWST und HST ein...

Die seltsamen Sterne des JWST, II: Was ist überhaupt Beugung?

 Wir kommen nun zur Beugung:

Sowohl bei der Brechung als auch  bei der Beugung verlässt  das Licht den  geraden Weg eines Lichtstrahles.

Bei der Brechung passiert dies, weil in einem anderen Medium Wege und Wirkungen optimiert werden bzw. ein Teil des Lichtbündels beim Übergang zuerst abgebremst wird.

Bei der Beugung dringt Licht nicht in ein anderes Medium ein, aber kleine Objekte stehen ihm im Weg bzw. die Lichtausbreitung wird durch eine Öffnung (wie beim Fernrohr) eingeschränkt. 

An den Begrenzungen senden die Atome eigene, kugelförmige, Lichtwellen aus.

Diese Wellen, Huygens hat das etwas komplizierter als Elementarwelle konstruiert, dringen dann auch in Bereiche ein, die eigentlich als Schattenbereiche dunkel bleiben sollten.

Das nennt man Beugung.

Ganz oft überlagern sich dann auch viele dieser Wellen, es tritt Interferenz auf, also ein Beugungs- und Interferenzmuster aus hellen und dunklen Bereichen.

Beugung ist eine wirklich typische Wellenerscheinung. Beugung tritt also auch auf bei den Wahrscheinlichkeitswellen der Quantenmechanik, bei Schallwellen, Wasserwellen, Erdbebenwellen und natürlich Licht und Radiowellen.

Kurzwelliges Licht wird zwar stärker gebrochen, aber weniger stark gebeugt. Je kurzwelliger eine Strahlung ist, desto schwieriger ist es sie durch Beugung  "vom Weg abzubringen".

Bei der extrem kurzwelligen Röntgenstrahlung hat es sogar Jahre gebraucht um ihre Welleneigenschaften durch Beugung zu entdecken. Lange Wellenlängen dagegen können bevorzugt in Schattenräume eindringen.

Dazu gibt es zwei Beispiele:

Wenn eine Musikkapelle bei einer Kirmes hinter einer Straßenecke spielt, hört man zuerst die tiefen, langwelligen Töne "um die Ecke kommen". Das Piepsen der Flöten hört man erst, wenn man die Spieler/innen auch sieht...

Wenn bei einem Mondhof das Mondlicht an feinen Wassertröpfchen der Erdatmosphäre gebeugt wird, führt das dazu, dass der innere Teil des Hofes aus wenig gebeugtem blauen Licht und der äußere Bereich aus stärker gebeugtem roten Licht besteht.

Kommen wir nun zu den Fernrohren:

Sowohl das Hubble Space Teleskop HST  als auch das James Webb Space Teleskop JWST haben eine Spiegelumrandung, an denen das Lichtgebeugt wird. Dann sind die Verstrebungen der Sekundärspiegel im Strahlengang und dienen ebenfalls als Beugungshindernisse.

Man  kann schon die unterschiedlichen Beugungsfiguren mit den mechanischen Aufbauten der Teleskope in Verbindung bringen.

Mehr darüber im nächsten Post.

Bild 1: Beugung vom Mondlicht (Hof) an Wassertropfen

Bild 2: Beugung und Interferenz an einem Hindernis (Simulation, LEIFIphysik)

Bild 3: Beugungsmuster HST und JWST (NASA/ESA)

Die seltsamen Sterne des JWST, I: Einführung

 Post 1:

Helle Sterne bildet das JamesWebbSpaceTeleskop JWST mit seltsamen symmetrischen Mustern ab.

Das sind Beugungs- und Interferenzerscheinungen von Lichtwellen, so wie sie auch bei normalen Kameras und anderen Teleskopen beobachtet werden.

Hierzu drei Bilder:

Das erste zeigt eine Aufnahme des HubleSpaceTeleskops HST mit einem vierstrahligen Muster beim hellen Stern oben rechts. Das Bild zeigt eine Gezeitenstrom zwischen Galaxien (Post vom 22.11.).

Das zweite Bild ist eine Aufnahme von D.Gutermuth von seiner Privatsternwarte Calden aus. Es zeigt den Wizardnebel. Hier sieht man Strahlen ebenfalls um die helleren Sterne. (Post vom 18.11.).

Das JWST erzeugt aber ein viel komplizierteres Strahlenmuster. Dies zeigt Bild 3 bei den helleren Sternen, die vor einem weit entfernten Galaxienhaufen stehen.

Das man all das nur bei helleren Objekten sieht, liegt daran, dass Beugungserscheinungen nicht sehr leuchtkräftig sind und man noch länger belichten müsste, um sie auch bei lichtschwachen Sternen sichtbar zu machen.

Sie tauchen auch nicht um flächenhafte Objekte auf, wie Galaxien, da sich dort von jedem Lichtfleck der Galaxie erzeugten Beugungsstreifen letztlich wegmitteln.

In einer kleinen Postserie von Post 2 bis Post 6 möchte ich diese Erscheinungen erklären:

Teil 1: Was ist überhaupt Beugung?

Teil 2: Beugungsmuster und Beugungsobjekt sind ein und dasselbe, nur in unterschiedlichen Räumen betrachtet.

Teil 3: Beugungsmuster vom Hauptspiegel und der Linsenfassung

Teil 4: Beugungsmuster von den haltestreben des Sekundärspiegels

Teil 5: Die achtzackigen Sterne des JWST

JWST: Detailuntersuchung eines Exoplaneten

 Der 720 Lichtjahre entfernte sonnenähnliche Stern WASP - 39 (Spektralklasse G8, steht in der Jungfrau) wird vom Exoplaneten WASP-39 b umkreist.

Der Planet hat etwa Saturngröße, aber er läuft ganz dicht am Stern, der Bahnradius liegt nur bei 7 Millionen km). Von uns aus gesehen läuft der Planet bei jeder Umkreisung vor dem Stern her. Dies kann man an einer geringen Helligkeitsabnahme des Sternes erkennen. Während des Abfalls und des Anstiegs der Helligkeit muss auch Sternenlicht durch die Planetenatmosphäre fallen. Untersucht man dann die Spektren, so erkennt man Absorptionsstrukturen, die man auf bestimmte Stoffe in der Planetenatmosphäre zurückführen kann.

Mit verschiedenen Instrumenten ist mit Hilfe des James Webb Space Teleskops JWST die Zusammensetzung des durchgehenden Lichtes untersucht worden.

Achtung: Gemessen wurde die Transmission, d.h.  je weiter oben die Messpunkte liegen, desto weniger Licht kam durch ("umgestülpte Absorptionslinien").

Gefunden wurde: Kalium K, Wasserdampf H2O, Kohlenmonoxid CO, Schwefeldioxid SO2, Kohlendioxid CO2 und Natrium Na.

Modellrechnungen der Planetenatmosphäre mit variablen Wolkenhöhen und Elementhäufigkeiten geben sehr gut diese Beobachtungen wieder. Damit hat das JWST die bisher genaueste Untersuchung einer Planetenatmosphäre ermöglicht.

Bild 1: Künstlerische Darstellung

Bild 2: Transmissionsspektren

credit: NASA/ESA/CSA

JWST: Blick auf einen Sternen-Embryo

 Die neueste Aufnahme, die mit dem James Webb SpaceTeleskop JWST gemacht und veröffentlicht wurde, zeigt einen faszinierenden Einblick in die Sternentstehung:

Mit der Nah-IR-Kamera ist bei vier verschiedenen Wellenlängen die Umgebung eines sehr jungen Protosternes in einer dichten Staubwolke, durch die nur das IR-Licht nach Außen dringt; fotografiert worden.

Der Protostern ist gerade 100 000 Jahre alt, hat noch keine Kernfusion, sondern gewinnt Energie dadurch, dass er schrumpft und weiteres Material aufsammelt.

Dadurch erhitzt er sich, bis irgendwann in ein paar hunderttausend Jahren die Fusion zündet.

Die vier Wellenlängen, bei denen die IR-Strahlung aufgenommen wurden, sind farbcodiert. Blau ist die kurzwellige IR-Strahlung, sie zeigt sehr dünne Staubschichten. Je dicker die Staubschicht, desto langwelliger ist das Licht, das noch durchkommt. Die Farben zeigen also die Staubdichte an.

Der Protostern selbst ist von einer dichten Staubscheibe verborgen, die Scheibe selbst ist als dünner schwarzer Strich im Zentrum des Bildes zu sehen. Ihre Größe gleicht dem Sonnensystem. Daraus könnte einmal eine Akkretionsscheibe werden, aus denen sich Planeten bilden.

Oberhalb und unterhalb dieser Staubscheibe dringt aber das Licht des Protosternes nach Außen und beleuchtet, die von ihm ausgehenden Staub- und Gasströme kegelförmig.

Eine gigantische Lampe!

Die in diesem Bereich sichtbaren Strukturen entstehen, wenn das ausgestoßene Material auf umgebende Materie trifft.

credit: NASA/ESA/JWST/CSA

Säulen der Schöpfung, Teil 2

Heute  ist eine Aufnahme des JamesWebbSpace Teleskops JWST veröffentlicht worden, die das Sternentstehungsgebiet im Adlernebel, M16 im mittleren Infraroten zeigt. Bei diesen Wellenlängen wird vor allem der Staub sichtbar, die dahinter stehenden Sterne scheinen nicht durch.

Natürlich ist das Bild farbcodiert, da wir IR-Strahlung nicht sehen können.-

Vergleiche dazu den Post vom 21.10.

JWST: Proto-Galaxienhaufen entdeckt

 Schon länger ist durch Beobachtungen mit dem HubbleSpaceTeleskop HST und dem Teleskop GeminiNord in Chile bekannt, dass der Quasar SDSS J165202.64+172852.3 (kürzen wir das mit SDSS ab) extrem rot leuchtet, was auf eine große Entfernung hinweist.

In der Tat ist das Licht zu uns 11,5 Milliarden Jahre unterwegs, wir sehen ihn also etwas mehr als 2 Milliarden Jahre nach dem Urknall.

Dass er trotzdem so hell erscheint, deutet auf eine gewaltige Energiefreisetzung hin.

Quasare sind aktive galaktische Kerne (AGN), in deren Zentren supermassive Schwarze Löcher sitzen, die einfallende Materiewolken in abgestrahlte Energie umsetzen.

Durch die große kosmische Rotverschiebung ist SDSS ein geeigneter Kandidat für die Beobachtung des Spektrometers für langwellige IR-Strahlung im James Webb Space Teleskop JWST. 

Damit konnten Emissionslinien von ionisiertem Sauerstoff mit verschiedenen Rotverschiebungen untersucht werden. Diese abweichenden Rotverschiebung entstehen durch eine Überlagerung von Gasbewegungen zur kosmischen Rotverschiebung.

Dadurch konnte ein Bewegungsprofil in der Umgebung von SDSS hergestellt werden, dessen Auswertung zeigt, dass dieser Quasar von mindestens drei weiteren Galaxien umgeben ist.

Damit scheint ein sich bildender Knoten aus Galaxien im kosmischen Netzwerk sichtbar zu sein, sozusagen ein sich bildender kleiner Galaxienhaufen.

credit: ESA/JWST/NASA/CSA

Jahresringe um Sterne

 Von Bäumen kennen wir das...nun aber hat das JamesWebbSpace Teleskop JWST Jahresringe um einen sterbenden Stern aufgenommen.

Es geht um WR 140, einen Wolf-Rayet-Stern.

 Das sind Sterne mit mehr als 25 Sonnenmassen, die an ihrem Lebensende angekommen sind. Sie haben extrem heiße Photosphären (bis zu 100 000 Grad) und auch sehr starke Sternwinde. Dadurch blasen sie ihre Hülle ab und legen den Zentralbereich frei.

WR 140 gibt alle 8 Jahre einen Staubring ab und das schon seit mindestens 160 Jahren, wie man leicht nachzählen kann...

credit: NASA/ESA/CSA

JWST blickt in die Geburtsstätten von Sternen

 Der Tarantula Nebel in der Großen Magellanschen Wolke LMC ist 161 000 Lichtjahre entfernt. Er enthält das aktivste Sternentstehungsgebiet in der lokalen Gruppe von Galaxien.

Mit dem James Webb Space Teleskop JWST konnte nun dieses Gebiet genauer untersucht werden. Im nahen und mittleren IR wurden Aufnahmen gemacht und mit dem Spektrographen einzelne Atome und Molekülarten beobachtet.

Junge Sterne sind häufig von Blasen aus Gas und Staub umgeben. Das dachte man auch von Sternen in dem jungen offenen Sternhaufen rechts vom Zentrum (hier als blau leuchtende Sterne gut zu erkennen).

Spektrale Untersuchungen ergaben aber, dass z.B. Wasserstoffgas außerhalb der Gebiete um junge Sterne angesammelt ist, Wasserstoffmoleküle und Staub aber innerhalb. Das passt am besten zu einer Säule aus Gas und Staub, die aus dem Haufen fortgeblasen werden und an dessen Spitze junge Sterne stehen. Die untersuchten Sterne selbst sind noch zu jung, um eigene Blasen zu erzeugen.

Bild 1: Aus verschiedenen Farbbereichen zusammengesetztes Bild des Tarantulanebels mit dem offenen Sternhaufen.

Bild 2: Untersuchung einzelner Gas-und Staubbereiche bei verschiedenen Wellenlängen

Video: ZOOM-In Video zum Tarantulanebel

credit: NASA/ESA/CSA