Das letzte von der 217. AAS-Tagung: M 51, 82, 81

So haben Sie die Galaxie Messier 51 noch nicht gesehen: eine Aufnahme von Hubbles IR-Kamera NICMOS, dividiert durch eine Aufnahme der ACS, so dass das meiste Sternlicht verschwunden ist. Übrig bleibt gewissermaßen das staubige Skelett der Spiralgalaxie, übersät mit einer zuvor übersehenen Population ca. 65 Lichtjahre großer junger Sternhaufen, die im sichtbaren hinter dem Staub verborgen sind (und deswegen nicht abgezogen wurden). Der Staub in M 51 verteilt sich entgegen den Erwartungen meist diffus und in großen Staubbändern anstatt in großen Wolken – deren Bildung hat vielleicht die Begegnung mit einer anderen Galaxie verhindert.

Was die überbordende Sternbildungrate aus Messier 82 gemacht hat, zeigt ein neues Chandra-Bild: Fortwährende Supernovae treiben heißes Gas oben wie unten aus der Scheibe der Galaxie heraus. Und es sind auch 104 punktförmige Röntgenquellen gefunden worden: Zumindest 8 davon benehmen sich wie typische stellare Schwarzloch-Kandidaten.

Das ungleiche Galaxienpaar Messier 81/82 im Infraroten, aufgenommen vom WISE-Satelliten bei 3.4 bis 22 µm: Die Starburstgalaxie M 82 (oben) erscheint von einem orangefarbenen Halo umgeben, für den im Wesentlichen die Emission polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe verantwortlich ist, die aus der Galaxie hinaus getrieben werden. M 81 (unten) ist dagegen eine klassische Grand-Design-Spirale ohne besondere Vorkommnisse – allerdings ist auch hier die Sternbildungsrate erhöht, denn auch an M 81 ist die enge Begegnung mit M 82 vor ein paar 100 Mio. Jahren, die dort den Starburst auslöste, nicht spurlos vorüber gegangen.

Auf der letzten von 11 Pressekonferenzen auf der 217. AAS-Tagung in Seattle wurde bei dieser Gelegenheit auch eine erste Bilanz der noch laufenden WISE-Mission („Der Satellit WISE …“) gezogen: Der Satellit hat den gesamten Himmel zweimal abgescannt, mindestens 33’379 Asteroiden entdeckt, darunter 131 NEOs, dazu 20 Kometen, über 1000 Kandidaten für Braune Zwerge, von denen fast 100 bestätigt sind) und tausende von ULIRG-Kandidaten. Im April wird ein Katalog veröffentlicht, der über 200 Mio. Quellen enthält! Und was ist mit geheimnisvollen Riesenobjekten am Rand des Sonnensystems, die WISE sehen müsste, wenn es sie gibt? Die würden sich unter den Braun-Zwerg-Kandidaten verstecken, und „wenn sich einer von denen schnell bewegt, dann werden Sie von uns hören …“

Ein neuartiger Nachweis von Dunkler Materie im Außenbereich von Galaxien

scheint mit Hilfe von Gravitationslinsen und dem Chandra-Satelliten gelungen zu sein, wurde heute auf der 217. AAS-Tagung verkündet, aber er ist nicht leicht nachzuvollziehen. Das Indiz ist eine „Anomalie“ der Helligkeit der Linsen-Bilder eines fernen Quasars, dessen Licht durch den Außenbereich einer großen Vordergrundgalaxie fällt: Dort wird es durch den starken Linseneffekt in mehrere Bilder gespalten, aber die die einzelnen Sterne wie die Dunkle Materie in der Galaxie überlagern dem einen zusätzlichen schwachen Linseneffekt durch Microlensing. Und der ist abhängig von der Wellenlänge, weil das sichtbare Licht und die Röntgenstrahlung aus unterschiedlich großen Bereichen des Quasars kommen und deswegen der Linseneffekt durch kompakte Sterne ein anderer ist. Nach allerlei Mathematik kommt heraus: Zwischen 5 und 8 kpc Zentrumabstand bestehen Galaxien (14 Fälle wurden untersucht) zu 85 bis 95% aus Dunkler Materie. Zumindest ist dies 5-mal wahrscheinlicher als dass es dort nur die sichtbaren Sterne gibt (und 10-mal wahrscheinlicher dass dort praktisch nur DM sitzt). Zwar wissen wir dadurch immer noch nicht, woraus die DM eigentlich besteht, aber angesichts der Evidenz im großen Kosmos für sie ist ein neuartiger Nachweis ihrer Existenz im Inneren von Galaxien ein wichtiger Aspekt.

Eine weitere Verbesserung der Ia-Supernova-Methode zur Messung der Dunklen Energie

wurde auf derselben PK präsentiert: Allmählich schält sich heraus, dass Supernovae mit höheren Ejekta-Geschwindigkeiten etwas rötlicher als der Rest sind, was wiederum hilft, Staubeffekte (die ebenfalls röten) heraus zu rechnen. Ungefähr um einen Faktor 2 mag das die Ungenauigkeit der Entfernungsbestimmung über die gemessene Maximumshelligkeit einer SN reduzieren helfen. Eine gute Nachricht für die Dark Energy Survey, die mit der Dark Energy Camera („Große Instrumente …“) gleich vier Methoden anwenden soll, um der Dunklen Energie Herr zu werden. Dazu zählen neben den Supernovae des Typs Ia auch die großräumige Struktur des Kosmos, Galaxienhaufen und Gravitationslinsen. 300 Mio. Galaxien, über 100’000 Haufen und 4000 Supernovae soll die Survey auf einem Achtel des Himmels einfahren, 4 Petabyte Daten in 5 Jahren; First Light der 570-Megapixel-Kamera ist Ende des Jahres.

„Dunkle“ Galaxien verraten sich in Gezeitenschweifen

großer Galaxien, in deren Nähe sie sich aufhalten und deren Wasserstoffgas sie zu großen Bögen herausreißen. Das läßt sich im Fall von Messier 51 aber auch bei kleineren – bekannten – Begleitgalaxien direkt testen (erfolgreich bei Massenverhältnissen große/kleine von 1:3 bis 1:100), und so weit draußen ist auch keine normale Spiralstruktur mehr möglich: Sieht man einen derartigen Wasserstoffschweif, dann muss da einer dran gezogen haben. Was zu der kühnen Vorhersage eines unentdeckten Begleiters der Milchstraße führt, mit 1/100 ihrer Masse, 80 kpc Abstand und einer relativ präzisen Position. Laufende Infrarot-Himmelsdurchmusterungen sollten „Galaxie X“ aufspüren können. NACHTRAG: Papers zur Technik und zur Prognose (Präzisierung).

Schon mal ein kosmisches Infrarotbild mit 44,4 Megapixeln gesehen?

Hier ist eins, zwecks Darstellung in drei verschiedenen Ausschnitten aus dem 6666 mal 6666 großen Originalbild (15 MB): So sieht der neue Infrarot-Satellit WISE die Andromeda-Galaxie, ein Falschfarbenbild von 3.4 bis 22 µm Wellenlänge. Ausgewachsene Sterne erscheinen dabei in Blau, während Gelb und Rot warmen Staub zeigen, den junge, massereiche Sterne aufgeheizt haben. Dieses Bild gehört zu einer ganzen Reihe spektakulärer Early Release Observations, die heute vorgestellt wurden: JPL und NASA Releases und Jubel von Discovery und Bad Astronomy.

Negativ-Beobachtung des Chandra-Satelliten spricht für verschmelzende Weiße Zwerge statt Akkretion auf einen Weißen Zwerg als Mechanismus der Supernovae des Typs Ia

Weil das Chandra X-Ray Observatory in fünf Elliptischen Galaxien und der Zentralregion – dem Bulge – der Andromeda-Galaxie weit weniger Röntgenpunktquellen findet (und die Strahlung um einen Faktor 30 bis 50 geringer ist), als zu erwarten wären, wenn von einem normalen Begleiter akkretierende Weiße Zwerge die Ursache der Typ-Ia-Supernovae wären, lautet die Schlussfolgerung: Stattdessen stecken „bis auf wenige Prozent“ der Fälle Verschmelzungen zweier Weißer Zwerge dahinter, die vorher ein enges Paar bildeten und ineinander spiralierten. Das wäre in dreifacher Hinsicht „unbequem“: Zum einen ist dieser Verschmelzungsprozess – obwohl schon länger als Alternative zur Akkretion vorgeschlagen – weit weniger theoretisch oder durch Computersimulationen ergründet als das populärere Akkretions-Szenario (siehe ISAN 77-7 zu einem Indiz dafür). Ebenso sind kaum passende Weiß-Zwerg-Paare bekannt, was freilich daran liegt, dass sie viel schwerer zu finden sind.

Eine Dominanz des Verschmelzungs-Szenarios könnte schließlich auch den Nutzen der Ia-SNe als Standardkerzen schmälern: Im Akkretionsbild hätten die explodierenden Weißen Zwerge immer gerade die Chandrasekhar-Masse erreicht, bei der Verschmelzung ist jedoch die explodierende Gesamtmasse keineswegs festgelegt, weil Weiße Zwerge recht unterschiedliche Massen haben können. Aufgrund der Sorgfalt, mit denen die Erforscher der Dunklen Energie indes „ihre“ Ia-SNe geeicht und Exoten eliminiert haben (und auch, weil die Existenz der DE auf viele andere Weisen abgesichert ist), gibt es jedoch erst einmal keinen Grund zur Aufregung, hieß es auf einer noch andauernden NASA-Telecon. Und vielleicht gibt es doch einen höheren Anteil akkretierender Weißer Zwerge an den Ia-Vorgängern, aber irgendetwas unterdrückt ihre Röntgenemission: Schlussfolgerungen aus einem negativen Resultat sind grundsätzlich ein wenig riskant. (Abstract eines Papers, Chandra Release, weitere Bilder) NACHTRAG: das ganze Paper für alle – so isses recht!

Drei „Große Observatorien“ – ein Bild des Galaktischen Zentrums – 152 Riesenposter

Röntgendaten von Chandra in blau, Hubble-Bilder in nahen IR in gelb und Infrarotdaten von Spitzer in rot: Gemeinsam haben die drei „Great Observatories“ der NASA dieses Kompositbild des Zentrums unserer Milchstraße geschaffen (siehe auch hier und Links dort). Riesen-Ausdrucke davon wurden an 152 Wissenschaftsmuseen und Planetarien in den USA verteilt, zur Feier des International Year of Astronomy. Mehr dazu in Chandra, Hubble und Spitzer Press Releases und bei Cosmic Ray und Bad Astronomy.

Ein neues Chandra-Mosaik des Zentrums unserer Milchstraße

basiert auf 88 Pointings des zehn Jahre alten NASA-Weltraumobservatoriums von 2000 bis 2007 – mit einer Gesamtbelichtungszeit von über 26 Tagen! Diffuses heißes Gas ist zu sehen, das Sternwinde, SN-Explosionen und Sgr A* aufgeheizt haben, dazu tausende Punktquellen: Hier füttern normale Sterne kompakte Objekte wie Neutronensterne. Für dieses Falschfarbenbild wurden Röntgenstrahlung mit steigender Energie die Farben R, G und B zugeteilt; kürzlich wurden auch große Mosaike des Galaktischen Zentrums im sichtbaren Licht und Radiobereich veröffentlicht.

Stephan’s Quintet – mit richtigen und Röntgen-Augen

So sähe die bekannte Galaxiengruppe aus, wenn man sie gleichzeitig im sichtbaren und Röntgenlicht sehen könnte: Letzterem – beobachtet vom Satelliten Chandra – wurde hier die Farbe Zyan zugeordnet. Die Galaxie NGC 7318b saust durch die Galaxien und schockt dabei offenbar intergalaktisches Gas, das deswegen im Röntgenlicht aufglüht, aber auch andere Quellen tragen zur Emission bei.

Natur der frühen „Lyman-Alpha Blobs“ geklärt: wachsende Galaxien

X-ray (NASA/CXC/Durham Univ./D.Alexander et al.); Optical (NASA/ESA/STScI/IoA/S.Chapman et al.); Lyman-alpha Optical (NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al.); Infrared (NASA/JPL-Caltech/Durham Univ./J.Geach et al.)

Gaswolken im frühen Kosmos, die vor allem im Lyman-Alpha-Licht des Wasserstoffs glühen, stellen offenbar eine – kurzlebige – Phase der Evolution von Galaxien mit Kernaktivität (AGN) dar: Das legen Beobachtungen des Röntgensatelliten Chandra an 29 dieser Lyman-Alpha-Blobs im dichtesten Teil des Protogalaxienhaufens SSA22 (z=3.1, d.h. 2 Mrd. Jahre nach dem Urknall; bekannt aus ISAN 85-5) nahe. In 5 bis 8 der LABs sichtete der Satellit Hinweise auf AGN – gemeinhin als Schwarze Löcher interpretiert – und oft auch Starbursts.

Deren Strahlung und Ausflüsse liefern ausreichend Energie, um die betreffenden LABs zum Leuchten zu bringen, womit ein gut ein Jahrzehnt altes Rätsel gelöst ist. Die anderen Blobs sind generell weniger hell: Hier lagen die schwächeren Energielieferanten vermutlich einfach unter der Nachweisgrenze des Satelliten. Aber im hier gezeigten Beispiel, einem der hellsten SSA22-Blobs, passt alles: gelb das Ly-Alpha-Licht, weiß eine eingebettete Galaxie, rot IR-Emission – und blau Röntgenlicht, das mitten aus der Galaxie von einem AGN kommt. NACHTRAG: das Medienecho auf die Story.