Der Saturn aufgenommen mit dem Weltraumteleskop Hubble

Auf ihrer jährlichen Bahn um die Sonne überholt unsere Erde alle 378 Tage den viel weiter von der Sonne entfernten Planeten Saturn. Während des Überholvorgangs stehen die drei Himmelskörper Sonne, Erde und Saturn auf einer Linie. Aus unserer geozentrischen Sicht ist dann der Saturn der Sonne entgegengesetzt: Wenn die Sonne untergeht, geht der Planet Saturn auf und ist die ganze Nacht zu sehen. Die Astronomen sprechen von einer Opposition.

Dieses Jahr fand die Opposition am 09. Juli statt. Um die Tage der Opposition ist ein äußerer Planet nicht nur die ganze Nacht zu beobachten, er hat auch die kürzeste Entfernung zu uns. Im Falle des Saturn sind dies 1.351 Millionen Kilometer. Das Licht (oder ein Funksignal einer Sonde um Saturn) benötigt für diese Strecke eine Stunde und fünfzehn Minuten.

Natürlich nutzen auch die Astronomen diese relative Nähe des Saturn, um ihn zu fotografieren und weiter zu erforschen. Die Aufnahme oben entstand am 20. Juni mit dem Weltraumteleskop Hubble. Das Teleskop im Erdorbit hat den Vorteil, nicht durch die unruhige Erdatmosphäre hindurch auf Saturn schauen zu müssen. Da im Sommer die Ekliptik relativ flach über den Horizont läuft, kam für uns mitteleuropäische Beobachter der Planet nicht über 18° über den südlichen Horizont. Vom Erdboden aus müssen wir also aufgrund des flachen Winkels durch besonders viel Atmosphäre schauen, was die Beobachtung erschwert.

Eine sehr markante und in jedem Amateurteleskop beeindruckende Eigenschaft des Saturn ist sein helles Ringsystem. Ringe als solche sind nichts besonders, insofern sie bei allen vier großen Planeten unseres Sonnensystems auftreten. Aber nur Saturn hat solch ein ausgeprägtes und leicht zu erkennendes System aus unzähligen Eis- und Gesteinsbrocken.

Für die ersten teleskopischen Beobachter war die Ringstruktur nicht sofort zu erkennen. Die Abbildung zeigt verschiedene Zeichnungen, die zeigen, wie schwer man sich mit diesem Phänomen tat:

Galileo Galilei schrieb im Jahre 1610:

Altissimum planetam tergeminum observavi – Den obersten Planeten habe ich dreigestaltig gesehen.

Erst 1655 erkannte Christiaan Huygens, dass es sich bei dieser Merkwürdigkeit um einen Ring handelt. Heute wissen wir, es ist kein einziger massiver Ring, sondern ein System aus unzähligen Teilchen, von denen sich jedes auf einer eigenen Kepler-Umlaufbahn um den Saturn bewegt. Seit wann aber der Ring existiert und wie er entstand ist bis heute nicht endgültig geklärt.

Ein Grund für die Schwierigkeit das Ringsystem des Saturn als Ring zu interpretieren ist die Neigung der Drehachse des Saturn um fast 27°. Wie bei unserer Erde gibt es dadurch Jahreszeiten auf dem Saturn. Dieser Neigung folgt auch das Ringsystem, so dass sich von Opposition zu Opposition ein etwas anderer Anblick der Ringe ergibt:

Derzeit ist uns die Nordhalbkugel des Saturn zugewandt. Die Ringöffnung von 24,4° ist fast maximal. Dadurch wird der Saturn für das bloße Auge am Nachthimmel besonders hell und die Ringe im Saturnsystem besonders groß.

Die Aufnahme von Hubble zeigt auch sehr deutlich die gebänderte Struktur der Saturn-Atmosphäre. Das Wolkensystem des Gasriesen ist wesentlich komplexer als unser irdisches: Wir sehen erst durch eine Art Smog, der durch chemische Reaktion von Gasteilchen entsteht, die durch das UV-Licht der Sonne verursacht werden. Dann schauen wir auf gleich drei übereinander geschichtete Wolkensysteme aus Ammoniak-Eis, Amoniumhydrosulfid und Wassereis. Trotz dieses komplexen Aufbaus besteht der Saturn im wesentlichen aus Wasserstoff und Helium.

Mit dem Hubble-Teleskop sind auch eine Vielzahl der inneren Monde des Saturn zu sehen. Die folgende Animation zeigt ihren recht schnellen Umlauf um den massereichen Saturn während gerade mal 18 Stunden:



Der ebenfalls von Christiaan Huygens entdeckte größte Saturnmond namens Titan ist allerdings nicht zu erkennen. Er ist zu weit entfernt, nämlich etwa 20 Saturnradien.

Quellen:

• spacetelescope.org
• Kosmos Himmelsjahr

Die Probleme mit Hubble

Der Ausfall eines Gyroskops sorgte dafür, dass der Betrieb des Weltraumteleskops Hubble bis auf weiteres eingestellt werden musste. Die Gyroskope an Bord des Teleskops werden benötigt, um die Orientierung zu bestimmen und mit Hilfe der Reaktionsräder (Schwungräder) zu verändern.

Scott Manley erklärt die Details und wie das Weltraumteleskop auch ohne einem vollständigen Satz an Gyroskopen ausgerichtet werden kann.

Das Weltraumteleskop Hubble und die Jupiter-Opposition

Das Weltraumteleskop Hubble feiert Geburtstag!

Am 24. April 1990 startete das Space Shuttle Discovery in die Erdumlaufbahn, um dort das Weltraumteleskop Hubble abzuliefern. Nun feiert das berühmte Teleskop bereits seinen 26. Geburtstag!

Was kommt nach Hubble?

Ohne Space Shuttle sind die Tage des Weltraumteleskop Hubble gezählt, da Astronauten nun keine Möglichkeit mehr haben, das Teleskop zu erreichen, um Wartungsarbeiten durchzuführen. Nach Hubble kommt das James-Webb-Space-Telescope. Warum das JWST die Daten von Hubble wunderbar ergänzen und erweitern wird und wie weit das neue Weltraumteleskop inzwischen gebaut wurde, zeigt dieses Video:

Eine Reise durch Centaurus A

Die Ausgabe 46 des Hubblecast, dem Vidcast der Weltraumbehörden esa und NASA, widmet sich der Galaxie Centaurus A, die auch als NGC 5128 katalogisiert ist. Morphologisch gehört Centaurus A zu den elliptischen Galaxien, doch wird sie von einem bizarren "verbogenen" Staubband durchzogen, in dem es große Sternentstehungsgebiete gibt. Vermutlich ist dies die Folge einer Kollision mit einer anderen Galaxie.

Centaurus A ist die dritthellste Radioquelle am Himmel. In ihrem Inneren befindet sich ein "aktiver galaktischer Kern", das heißt ein Schwarzes Loch, das in zwei gewaltigen Jets Materie lichtjahreweit ins All schleudert. Dies und mehr zeigt der Hubblecast Nr. 46:



Leider ist Centaurus A in unseren Breitengraden nicht zu sehen. Beobachter auf der Südhalbkugel unserer Erde hingegen können schon mit dem Fernglas nach dieser Galaxie Ausschau halten. Wie der Name verrät, befindet sie sich im Sternbild Centaurus (Zentaur) und zwar in circa 14 Million Lichtjahre Entfernung.

Quelle: http://www.spacetelescope.org/

Hubble sagt: (K)ein Einschlag auf dem Jupiter

Vor knapp zwei Wochen hat ein Aufblitzen in der Jupiteratmosphäre die Astronomenwelt in Atem gehalten: Zwei Amateurastronomen haben es unabhängig voneinander auf Video festhalten können. Einer von ihnen war Anthony Wesley, der schon ein Jahr zuvor die Spuren eines einschlagenden Körpers auf dem Jupiter entdeckte, eine schwächere Version der Shoemaker-Levi-9-Impakte von 1994. Gebannt schaute alles, was ein Teleskop hatte, in den frühen Morgenstunden in Richtung Osten, wo der gerade aufgegangene Jupiter am Himmel steht. Gesehen hat aber niemand das, mit dem eigentlich alle gerechnet hatten: dunkle Verfärbungen der Jupiteratmosphäre, wie sie eben schon bei Shoemaker-Levi 9 und bei dem unbekannten Objekt beobachtet wurden, das im letzten Jahr eingeschlagen ist.

Vergleich zweier Jupiter-Aufnahmen mit Hubbles WFC3 von Juli 2009 (links) und Juni 2010 (rechts): Das linke Bild zeigt ein viel ausgeprägteres südliches Äquatorialband als knappes ein Jahr später. Zu sehen ist auch der Einschlag, der sich damals ereignete. Entsprechende Spuren waren diesmal nicht zu erkennen. Image Credit: NASA, ESA, M. H. Wong (University of California, Berkeley, USA), H. B. Hammel (Space Science Institute, Boulder, Colorado, USA), A. A. Simon-Miller (Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, USA) and the Jupiter Impact Science Team.

Auch das Hubble Space Telescope hat genauer hingeschaut - und auch nichts gefunden, was auf einen Einschlag hindeutet. Daß der Blitz echt war, bezweifelt niemand, aber was könnte es gewesen sein, wenne s kein Einschlag war? Ein Wetterphänomen in der Jupiteratmosphäre? Dazu würde passen, daß dort sowieso gerade etwas ungewöhnliches passiert. Das südliche Äquatorialband, in dem der große Rote Fleck seine Kreise zieht, ist verblaßt und im sichtbaren Licht nicht mehr zu erkennen, ein Phänomen, daß das letzte Mal vor fast 40 Jahren aufgetreten ist. Dennnoch vermuten die Astronomen einen Einschlag - oder besser gesagt einen versuchten Einschlag. Der Blitz könnte eine Meteorerscheinung sein, das einschlagende Objket wäre dann völlig verglüht, bevor es in die Schichten eingedrungen wäre, die sich dunkel verfärben.

20 Jahre - und kein bißchen leise

Ganz im Gegenteil: Unser aller Lieblingssatellit, das Hubble Space Telescope ist fleißiger als je zuvor.

Seit der letzten Service-Mission runderneuert, gibt es mit der neuen Wide Field Camera 3 nochmal schärfere Bilder. Ein Augenschmaus schlechthin. Beispiel gefällig?

Image Credit: NASA, ESA, M. Livio and the Hubble 20th Anniversary Team (STScI)

Wir sehen einen kleinen Bereich des Carina-Nebels, waberde Gas- und Staubmassen, farbenfroh eingefärbt. Wem das bekannt vorkommt: Ja, die Ähnlichkeit mit den berühmten "Pillars of Creation" im Adlernebel kommt nicht von ungefähr.

Mit seinen 20 Jahren ist Hubble ein raumfahrtechnischer Senior. Immerhin hat die NASA vor wenigen Tagen definitiv die Finanzierung seines Betriebs bis Mitte 2013 abgenickt, danach soll Hubbles Nachfolger, das James-Webb Space Telescope an den Start gehen. Trotzdem werden nicht wenige - Wissenschaftler wie ganz normale "Fans" (von denen Hubble laut Facebook- und Twitterseiten zig Tausende hat) - darauf hoffen, daß Hubble so lange es nur irgend geht fliegen darf.

Zumindest von der ESA hat Hubble mal ein nettes Geschenk gekriegt: Die früher etwas mausgrau wirkende europäische Homepage (Hubble ist ja kein reiner NASA-Satellit!) wurde aufgemotzt.

Herzlichen Glückwunsch Hubble! Und bleib uns noch lange erhalten!

Unser Auge im All

Im Mai 2009 fand die fünfte und letzte Wartungsmission des Hubble Weltraumteleskops statt. Mit an Bord war damals auch eine IMAX 3D-Kamera, um die fünf Außenbordeinsätze am Weltraumteleskop in 600 Kilometern Höhe über dem Erdboden im Bild festzuhalten. Dieser Film kommt jetzt in die IMAX-Kinos. Deutschlandpremiere mit einem echten NASA-Astronauten war am letzten Wochenende im IMAX-Kino des Technik-Museums Sinsheim.

Um den unverstellten Blick ins All zu sichern, startete die NASA im Mai 2009 eine letzte, wagemutige Rettungsaktion, bei der sich sieben Astronauten auf die Reise zum Hubble Teleskop machten. Kommandant dieser Mission: US-Astronaut Scott Altmann. Während das Space Shuttle Atlantis mit 28.000 Kilometern pro Stunde um die Erde raste, hatten die Astronauten für eine erfolgreiche Rettung des Hubble nur eine einzige Chance. Die bei fünf Außenbordeinsätzen durchgeführten Wartungsarbeiten verlängerten die Betriebszeit des Teleskops dabei um mindestens fünf Jahre.

Warner Brothers und IMAX in Kooperation mit der NASA bringen dieses Abenteuer nun im IMAX-3D-Format auf die Leinwand. Die einzigartigen Aufnahmen, die von den Astronauten während der Raumeinsätze selbst angefertigt wurden, lassen die Besucher die enormen Schwierigkeiten und Gefahren erahnen, die mit den Reparaturarbeiten ("so heikel wie eine Gehirnoperation") verbunden waren, aber auch die Schönheit und Faszination der von Hubble beobachten Himmelsobjekte hautnah miterleben.

Der Film zeigt atemberaubende Aufnahmen des Universums, die vom Hubble Teleskop während der letzten zwei Jahrzehnte eingefangen wurden und die gerade in der 3D-Technologie den Besucher mitten ins Geschehen versetzen. Vor allem der 3D-Flug ins Innere des Orion-Nebels M 42 zeigt die ästhetische Schönheit der mit Hubble gewonnenen Aufnahmen vieler Himmelsobjekte. Unter Anwendung modernster Computertechnik wurden diese Momentaufnahmen der scheinbar unendlichen Weite des Weltalls zu Flugsequenzen zusammengefasst und lassen den Betrachter eine einmalige Reise durch Raum und Zeit erleben.

Zur Premiere des Films war der Kommandant der letzten Hubble-Service-Mission - Scott Altmann - extra nach Sinsheim gekommen und stand den Besuchern der Presseveranstaltung für Fragen zur Verfügung.

Der Film „Hubble 3D- das Auge des Universum“ ist ab sofort täglich in mehreren Vorstellungen - freigegeben für alle Altersgruppen - im IMAX 3D Filmtheater im Auto & Technik Museum Sinsheim zu sehen. Die Länge des Films beträgt ca. 45 Minuten und ist auf jeden Fall eine Empfehlung wert!

Der Orionnebel in 3D

So kennen (und lieben) wir ihn, den Orionnebel. Filamente aus Gas und Staub, gehalten in feinsten Rosa-Tönen. In der Mitte dann das Trapez, die heißen hellen Sterne, die die Nebelmassen überhaupt erst zum Leuchten anregen.

Der Orionnebel mal aus ungewohnter Perspektive: Im Tiefflug über die Nebelfilamente: Image Credit: NASA, G. Bacon, L. Frattare, Z. Levay, and F. Summers (STScI/AURA)

Aber wie sieht das ganze aus, wenn wir uns mitten hineinbegeben würden, oder einfach mal aus einer anderen Richtung auf unser liebstes Beobachtungsobjekt am Winterhimmel schauen? Das "Science Visualization Team" des Hubble Space Telescope Science Institute (kurz STScI) hat sich daran gemacht aus 2D-Hubblebildern 3D-Versionen zu erstellen. 3D-Versionen, in denen man per Animation herumschweben kann, so auch im Orionnebel. Verpackt hat man das ganze dann in einen IMAX-Film, der (hoffentlich?) auch in die deutschen IMAX-Kinos kommt. Wer nicht warten möchte, der kann aber auch gerne schonmal reinschnuppern, erste Trailer gibt es schon.

Soweit so gut. einen kleinen Haken gibt es nämlich noch. Filmchen wie dieser erwecken nämlich leider den Eindruck, daß der Himmel von den leuchtenden Gasen taghell erleuchtet wird, wenn man tatsächlich inmitten des Orionnebels herumfliegen würde. Dem ist leider nicht so, das Gas ist dazu viel zu dünn...

Schön anzusehen sind sie trotzdem, zum Beispiel auch diese schöne Animation des Hayden Planetarium in New York:

Galaxien - alles Schwarze Witwen?

Sie sehen oft so malerisch aus mit ihren Spiralarmen, Staubbändern und HII-Gebieten - aber so unschuldig schön, wie die meisten Galaxien auf Bildern daherkommen, sind sie eigentlich gar nicht. Galaxien sind Kannibalen und verschlingen gerne mal kleinere Artgenossen. Wenn zwei größere Galaxien einander begegnen endet daß meist in bizarren Formen und einer stark erhöhten Rate an Sternentstehung.

Aber was passiert, wenn eine große Galaxie wie ein kosmischer Staubsauger alle kleinen Galaxien in ihrer Umgebung eingesammelt hat? Als einsamer, aber vollgefressener Wanderer zieht sie dann durch das Universum.

Die Galaxie ESO 306-17, aufgenommen mit Hubbles Advanced Camera for Surveys. Image Credit: NASA, ESA & M. West (ESO)

Die große elliptische Galaxie ESO 306-17 könnte eine solche sattgefressene Galaxie sein. In ihrer Nähe scheinen sich zwar jede Menge anderer Galaxien zu tummeln, aber die stehen allesamt im Vordergrund des Bildes. Es gibt aber jede Menge guter Hinweise, daß auch ESO 306-17 mal von einer Gruppe kleiner Zwerggalaxien umgeben war - so wie es unsere Milchstraße in der Lokalen Gruppe noch heute ist. Die beiden promimentestn Milchstraßenbegleiter sind die Magellanschen Wolken.

Volkszählung im Reich der Galaxien

Galaxien sind Welteninseln, Ansammlungen von Milliarden Sonnen mit jeder Menge Gas und Staub. Dabei ist jede Galaxie einmalig, keine gleicht der anderen. Wie schon in dem Beitrag Galaxienentwicklung und Kosmologie erwähnt, war es Edwin Hubble, der 1926 mit seinem Stimmgabeldiagramm etwas Ordnung in die Welt der Welteninseln gebracht hat. Dabei zerfallen die Galaxien in drei Gruppen, welche die eigentliche Stimmgabel bilden, nämlich elliptische Galaxien, linsenförmige Galaxien und in die beiden Stimmgabeläste bildenden Spiralgalaxien: die echten Spiralen und die Balkenspiralen. Neben diesen drei reinrassigen Galaxienformen gibt es dann auch noch die seltsamen, eigentümlichen oder eben englisch "Peculiar Galaxies". Eine berühmte Sammlung dieser seltsamen galaktischen Strukturen präsentierte 1966 der Astronom Halton Arp. Ein Blick in seinen Atlas of Peculiar Galaxies lohnt sich, um zu verstehen, was mit seltsam gemeint ist. Die meisten seltsamen Galaxien sind Galaxien in galaktischer Wechselwirkung oder solche, denen man den Totalschaden aus einer Kollision noch ansieht. Ein hübsches Beispiel sind die Mäuse (NGC 4676):

Credit: NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC/LO), M.Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), the ACS Science Team, and ESA

Europäische Astronomen haben nun Daten des nach Edwin Hubble benannten Weltraumteleskops benutzt, um zu bestimmen, wie sich die Galaxien auf die einzelnen Gruppen verteilen. Hierbei stößt man wieder auf den kuriosen Umstand, dass ein Blick in die Ferne ein Blick zurück in die Zeit ist. Wir führen dabei also nicht nur einfach eine Volkszählung durch sondern erfassen gleichzeitig die demographische Entwicklung. Das Bild unten zeigt, wie sich prozentual die Galaxien auf die Großgruppen verteilen und vor allem, den Unterschied der Verteilung der fernen Galaxien (Distant Galaxies) gegenüber der Verteilung in unserem galaktischen Nahbereich (Local Galaxies):

Zur Großansicht, Credit: NASA, ESA, Sloan Digital Sky Survey, R. Delgado-Serrano and F. Hammer (Observatoire de Paris)

Die unteren Galaxien sind circa sechs Milliarden Lichtjahre entfernt. Ihr Licht wurde ausgesendet, als das Universum in etwa halb so alt war wie heute und unsere Sonne noch nicht entstanden war. Man erkennt, dass gegenüber früher der Anteil der elliptischen und linsenförmigen Galaxien im Stimmgabeldiagramm nahezu unverändert ist. In unserer näheren galaktischen Umgebung haben wir es im wesentlichen, nämlich zu 72%, mit Spiralgalaxien zu tun. Früher bildeten diese allerdings gerade mal 31% der Galaxienbelegschaft. Das, was wir heute als seltsam empfinden, war hingegen mit 52% der Normalfall: Galaxien in Wechselwirkung miteinander. Der Datensatz, der den Prozentangaben zugrunde liegt besteht übrigens aus 116 nahegelegenen und 148 entfernte Galaxien.

Rodney Delgado-Serrano, einer der beteiligten Astronomen sagt dazu:

"Six billion years ago, there were many more peculiar galaxies than now — a very surprising result. This means that in the last six billion years, these peculiar galaxies must have become normal spirals, giving us a more dramatic picture of the recent Universe than we had before."

Die heutigen Spiralgalaxien scheinen also aus einer Phase in der Geschichte des Universums hervorgegangen zu sein, in der Galaxienwechselwirkungen sehr häufig waren. Die Astronomen vermuten, dass diese dynamische Phase bis vor vier Milliarden Jahren anhielt. Durch die Wechselwirkung verschmelzen die Galaxien zu größeren Einheiten und bauen so die großen Spiralen, die wir heute sehen. Diese "spiral rebuliding"-Hypothese steht in direkten Widerspruch zu der traditionellen Vorstellung, dass die Verschmelzung von Galaxien zu Elliptischen Galaxien führt. Wie die Volkszählung zeigt, hat sich an der Zahl Ellipsen aber nichts geändert. Wohin, wenn nicht zu den Spiralen, sollten sich die wechselwirkenden (peculiar) Galaxien dann aber entwickelt haben?

Die Geschichte unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße scheint eher ruhig verlaufen zu sein, ohne große galaxienweite Verschmelzungsprozesse. Seltsamerweise passt unser Nachbar, der gerade mal 2,5 Millionen Lichtjahre entfernte Andromeda-Nebel wiederum ganz gut in das "spiral rebuliding"-Szenario. Warum das so ist, ist Stoff für weitere Forschungen.

Quelle: ESA Hubble Site

Sternkinderstube im Orion

Langsam wird es winterlich draußen (auch wenn es hier in Norddeutschland mal wieder nicht nach weißer Weihnacht aussieht), am Abendhimmel findet sich nun so langsam der Orion, das bekannteste Sternbild der Jahreszeit ein. Schon mit bloßem Auge ist im Schwertgehänge des Himmelsjägers der bekannte Orionnebel auszumachen, Fernglas und Teleskop zeigen ihn in seiner ganzen Pracht.

Der Orionnebel als Hort der Entstehung junger Sterne. Image Credit: NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA), the Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team and L. Ricci (ESO)

Der Orionnebel, das ist eine große Wolke aus Gas und Staub in etwa 1400 Lichtjahren Entfernung, ein Sternentstehungsgebiet, in dem schon unzählige Sterne entstanden sind und noch entstehen. Die größten dieser Sterne leuchten trapezförmig angeordnet hell inmitten des Nebels und regen ihn zum Leuchten an. Solche heißen blauen Sterne sind aber eher selten, der Großteil der nur wenige Millionen Jahre alten Sterne - mehrere 1000 Stück - ist sonnenähnlich oder noch kleiner.

Viele von ihnen sind noch immer eingebettet in die dichteren Teile des Nebels in denen sie entstanden sind - die Globulen - oder umgeben von einer protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub. Der Staub dieser Scheibe ist oft noch so dicht, daß das Licht des neugeborenen Sternes noch Mühe hat nach außen zu dringen. In diesen Scheiben können sich - wie der Name schon sagt - noch Planeten bilden.

Protoplanetare Scheiben und Globulen vor dem leuchtend hellen HIntergrund des Orionnebels. Image Credit: NASA/ESA and L. Ricci (ESO)

30 solcher protoplanetaren Scheiben und Globulen, die die Wissenschaftler in den Aufnahmen des Orionnebels vom Hubble Space Telescope ausfindig gemacht haben, hat man nun zu einer Galerie zusammengestellt, einer Galerie der Geburt von Sternen und Planetensystemen.

Hubble, super mega ultra deep

Mit Sicherheit eines der berühmtesten Bilder des Hubble Space Telescope ist das Hubble Deep Field. 10 Tage lang hat Hubble 1995 eine Gegend inmitten des Sternbilds Großer Bär beobachtet, in der auf den ersten Blick kaum etwas zu sehen ist. Addiert man die 342 Einzelbilder des Deep Field, werden aber unzählige ferne Galaxien sichtbar. Eine Flut von Veröffentlichungen folgte auf diese Beobachtungen. Eine zweite ähnliche Beobachtung, das Hubble Deep Field South, wurde 1998 durchgeführt und ergab ein ganz ähnliches Bild. Der Kosmos sieht also tatsächlich überall gleich aus, wie es eines der fundamentalsten kosmologischen Prinzipien fordert.

Die beiden Deep Fields wurden mit der Wide Field and Planetary Camera 2 aufgenommen, Hubbles Auge für das sichtbare Licht. Mit der großflächigeren Advanced Camera for Surveys ACS und der Infrarotkamera NICMOS hat man dann 2003 und 2004 ein noch tieferes Deep Field aufgenommen, das Hubble Ultra Deep Field. Das Zielgebiet befand sich diesmal wieder am Südhimmel, im Sternbild Fornax.

WCF3-Aufnahme des Hubble Ultra Deep Field in Falschfarbendarstellung. Image Credit: NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Lick Observatory and the University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (UCO/Lick Observatory and Leiden University), and the HUDF09 Team

Seit der letzten Servicemission verfügt Hubble über den Nachfolger der WFPC2, die Wide Field Camera 3. Eine gute Gelegenheit also, um sich dem dem Hubble Ultra Deep Field nocheinmal im Nahinfraroten mit der WFC3 zuzuwenden. Noch schwächere, noch weiter entfernte Galaxien werden in "nur" 48 Stunden Belichtungszeit sichtbar. Man stelle sich vor, von einer dieser entfernten Galaxien in Richtung Milchstraße zu schauen und so lange Photonen zu sammeln, bis unsere Heimatgalaxie endlich als schwaches Fleckchen sichtbar wird.

Die X-Galaxie

Galaxien kommen mit dem unterschiedlichsten Aussehen daher, mal als Spiralen mit vielen oder nur wenigen Armen oder auch mit Zentralbalken, mal als kugelförmige oder abgeflachte Elliptische. Auch völlig irreguläre Formen gibt es, besonders häufig dann, wenn zwei oder noch mehr Galaxien miteinander wechselwirken.

Je nach dem unter welchem Blickwinkel wir dann auf eine Galaxie schauen, sieht sie nochmal wieder anders aus: Von oben betrachtet können wir die Arme einer Spiralgalaxie in aller Pracht bewundern, von der Seite aus können wir sie gar nicht erkennen. Stattdessen werden häufig dunkle Staubbänder deutlich sichtbar, die das Licht der Sterne dahinter abdunkeln. Im Kernbereich, dem sogenannten Bulge, wird die Scheibe einer Spiralgalaxie häufig dicker.

Das Herz einer solchen Galaxie wirkt ein wenig, als würden die Spiralarme aus ihm heraus in die Außenbereiche laufen. Tatsächlich ist aber nicht geklärt, ob der Bulge ein besonders alter Teil einer Galaxie ist und sich bereits ganz am Anfang der Entstehung der Galaxie gebildet hat, oder ob die Ansammlung von Sternen im Zentrum sich erst im Laufe der Zeit gebildet hat.

NGC 4710, aufgenommen mit der Advanced Camera for Surveys ACS des Hubble Space Telescope. Image Credit: NASA, ESA, and P. Goudfrooij (STScI)

Dazu untersucht man Edge-On Galaxien wie NGC 4710 mit ihrem X-förmigen Bulge aus dem Virgo-Haufen und sucht nach Kugelsternhaufen in der Nähe des Kernbereichs. Bei NGC 4710 fand man nur sehr wenige, was darauf hin deutet, daß der Bulge eine ganze Weile brauchte um die Größe und Form zu erreichen die er jetzt hat und deshalb kaum Kugelsternhaufen nahe an sich binden konnte.

Drei Satelliten - ein großartiges Milchstraßenbild

Wer erinnert sich noch an das Panorama des Milchstraßenzentrums im Röntgenlicht, aufgenommen mit Chandra? Es geht jedenfalls noch besser. Wenn Chandra nämlich seine Kollegen Hubble und Spitzer mit dazunimmt, entsteht ein kombiniertes Bild der Milchstraße, wie man sie noch nie gesehen hat:

Falschfarbendarstellung des galaktischen Zentrums. In Blau das Röngenlicht, in Gelb nahes Infrarot, in Rot fernes Infrarot. Image Credit: X-ray: NASA/CXC/UMass/D. Wang et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/D.Wang et al.; IR: NASA/JPL-Caltech/SSC/S.Stolov

Die Chandra-Daten zeigen wie üblich das Röntgenuniversum: heißes Gas, normale Sterne, Weiße Zwerge und Neutronensterne, und natürlich Sagittarius A*, das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße.
Im nahen Infraroten sieht Hubbles scharfes Auge dagegen ganz andere Dinge: feinste Strukturen in kühleren Gaswolken, erzeugt durch die Winde heißer Sterne, natürlich hochaufgelöst.
Spitzer kann dagegen im fernen Infrarot all die Sterne detektieren, die sich eigentlich hinter Unmengen von Gas und Staub verbergen. Auch die Staubmassen selber leuchten hell, denn sie werden durch die Sterne in ihrer Umgebung aufgeheizt, erzeugen also dann auch Wärmestrahlung.

Nimmt man diese drei Spektralbereiche zusammen, ergibt sich ein surreal-schönes Bild. Ungewohnt allerdings, denn im sichtbaren Licht sieht die Milchstraße ja wiederum ganz anders aus. Ein paar alte Bekannte treffen wir aber dennoch wieder, zum Beispiel den Arches-Haufen.

Der Kreislauf des Lebens der Sterne

Seit einiger Zeit ist das Hubble Space Telescope ja nun repariert und mit neuen Kameras ausgestattet. Die schönsten Hubble-Bilder lieferte in den vergangenen Jahren immer die zweite Version der Wide Field and Planetary Camera WFPC2. Ihr Nachfolger, die WFC3 zeigt uns inzwischen gerne, daß sie das mit den Pretty Pictures genausogut, wenn nicht sogar besser kann.

Nehmen wir mal das neueste Bild der Spiralgalaxie M83, auch unter dem Namen Südliche Feuerradgalaxie bekannt. Eigentlich ist M83 eine recht helle Galaxie, die schon in Ferngläsern problemlos sichtbar ist und bereits im kleinen Teleskop ihre Spiralarme zeigt. Von Deutschland aus gesehen ist sie allerdings nicht besonders leicht zu beobachten, weil sie nicht sehr hoch über den Horizont kommt.

Weitfeldaufnahme von M83. Image Credit: ESO

Aufnahmen von der Südhalbkugel zeigen dagegen die ganze Pracht der etwa 14 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie im Sternbild Wasserschlange. Ihre Spiralarme sind durchzogen von unzähligen roten Flecken, Wolken aus Wasserstoffgas, in denen Sterne entstehen. M83 ist eine sogenannte Starburst-Galaxie, die Sternentstehung hat dort schlagartig besonders stark zugenommen. Wodurch solche Wellen von Sterngeburten ausgelöst werden, weiß man bis heute nicht immer mit 100%iger Genauigkeit. Eine Möglichkeit wäre die Wechselwirkung mit einer anderen Galaxie, oder das "Verschlucken" einer Zwergalaxie die M83 einst umrundet hat, so wie die beiden Magellanschen Wolken unsere Milchstraße begleiten.

Detailaufnahme von M83, aufgenommen mit Hubbles WFC3 als Kombination mehrerer Einzelaufnahmen in verschiedenen Farben. Image Credit: Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Wenn die WFC3 M83 ins Visier nimmt, dann werden in den Sternentstehungsregionen die ersten Sternhaufen mit heißen jungen blauen Sternen sichtbar. Die heißesten und schwersten Sterne sind bereits wieder vergangen und als Supernova explodiert. Mehr als 60 solcher Supernovaüberreste hat Hubble als helle Gasblasen in den Spiralarmen der Galaxie identifizieren können.

Tanz der Schwarzen Löcher

Höchstwahrscheinlich beherbergt jede größere Galaxie ein supermassives Schwarzes Loch in ihrem Zentrum, so auch unsere Milchstraße. Aber was passiert eigentlich mit ihnen, wenn sich zwei solche Galaxien begegnen? Galaxienkollisionen sind gar nicht so selten, wie uns prominente Beispiele wie die Antennengalaxien zeigen. Bei einem solchen kosmischen Verkehrsunfall wird mächtig Staub - oder besser gesagt Gas - aufgewirbelt: Während es zwar äußerst unwahrscheinlich ist, daß zwei Sterne direkt miteinander zusammenstoßen, bilden sich mächtige Schockfronten, wenn interstellare Gaswolken aufeinandertreffen. Das Gas wird dabei komprimiert und dadurch Sternentstehung angeregt, die Galaxie wird zu einer Starburst-Galaxie.

Dennoch, häufig ist eine Kollision zweier Galaxien erst der Anfang einer ganzen Reihe solcher Begegnungen, denn bei jedem Zusammenstoß werden die beiden Galaxien abgebremst und geraten häufig in eine Art Umlaufbahn umeinander, bis sie sich schließlich nach einem erneuten Zusammenstoß nicht mehr trennen können und miteinander verschmelzen.

So geschehen mit der Galaxie NGC 6240, der man den Ursprung aus ursprünglich zwei Einzelgalaxien noch deutlich ansieht. Und die Schwarzen Löcher? Immerhin treffen dann zwei mächtige Schwerkraftzentren aufeinander, aber solange sie sich nicht allzu nahe kommen, wird die Sache meist glimpflich ausgehen. Aber auch hier kann im kleinen weitergehen, was mit der Galaxie selber schon passiert ist: Die zwei Löcher kommen einander zu nahe und verschmelzen schließlich. Soetwas dürfte zu den eindrucksvollsten Ereignissen im Universum gehören und ungeheure Energiemengen freisetzen. Ebenso rechnet man derzeit mit der Erzeugung eines deutlichen Gravitationswellensignals.

Kombiniertes Bild im sichtbaren Licht und im Röntgenbereich von NGC 6240. Image Credit: X-ray (NASA/CXC/MIT/C.Canizares, M.Nowak); Optical (NASA/STScI)

Bei NGC 6240 sieht man derzeit, wie die zwei Schwarzen Löcher kurz vor der Verschmelzung stehen: Nur noch 3000 Lichtjahre sind sie voneinander entfernt und im Röntgenbild von Chandra als helle Quellen sichtbar. Auf den großen Knall wird man allerdings noch ein Weilchen warten müssen...

Hubble - repariert, erneuert und wieder frei

"... 3, 2, 1, release. [...] Oh, baby, look at that!" Die Besatzung des Space Shuttle Atlantis hat das Weltraumteleskop Hubble frei gegeben. Es dreht nun frisch gewartet wieder seine Runden um die Erde.

Leider hatte ich die Tage wenig Zeit, den Fortgang der Reparaturen zu verfolgen, geschweige denn, darüber zu berichten, doch gab es in meiner Blogroll in der rechten Spalte ja gottseidank immer jemanden, der Zeit für Hubble fand. Das ist das Gute an der Verlinkung in der Blogosphäre.

Ich will hier wenigstens noch das Abschiedsvideo der Atlantis-Crew einbinden. Das Video zeigt eindrucksvoll, wie das Teleskop vom Roboterarm gelöst wird und sanft entschwebt:



So nahe wie in diesen letzten Aufnahmen werden wir nie wieder an das Teleskop herankommen, denn diese fünfte Wartungsmission war zugleich die letzte. In fünf Außenbordeinsätzen haben die Astronauten der Atlantis Hubble runderneuert und dabei auch die Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC 2) durch das Nachfolgemodell WFPC 3 ersetzt. Die WFPC 2 war als das Arbeitspferd von Hubble für viele der berühmten Aufnahmen verantwortlich, die das Teleskop so berühmt machten. Eine Würdigung dieses Instruments mit ein paar schönen Bildern gibt es hier: End of an Era: The Hubble WFPC2’s Greatest Hits

36 anstrengende Stunden lang haben die Astronauten an Hubble rumgeschraubt, damit wir unter anderem mit der WFPC 3 noch weitere erstaunliche Bilder und Erkenntnisse erhalten. Allerdings haben sie auch einen Kopplungsmechanismus installiert (so um Minute 4 im Video zu sehen), an dem eines Tages ein kleiner Satellit andocken und das Teleskop zum Absturz bringen soll, damit es nicht als Weltraumschrott andere Missionen gefährdet. Das neue Hubble trägt also seinen Tod schon mit sich.

Es bleibt der Crew von Atlantis jetzt nur noch einen guten Rückflug zu wünschen. Die Landung soll nach momentanen Stand am Freitag dem 22. Mai stattfinden. Da heißt es nochmal Daumen drücken.

Hubble am Haken

Credit: NASA TV

Dieser Screenshot von NASA TV zeigt das Weltraumteleskop Hubble aus Sicht des Space Shuttle Atlantis. Inzwischen hängt das elf Tonnen schwere Teleskop am Haken von Atlantis. Mit dem Roboterarm der Raumfähre wurde es in die Ladebucht bugsiert, so dass es nun für die Wartungsarbeiten bereit steht.

"We’re looking at an amazing sight right now. Hubble as an old man of 19 years still looks in fantastic shape",

so der Astronaut John Grunsfeld, der auch gerne "Hubble fixit man" genannt wird. Der erste Außenbordeinsatz hierzu soll morgen stattfinden.

Mit dem Roboterarm wurde auch dieses Bild aufgenommen:

Credit: NASA TV

Es zeigt eine circa fünfzig Zentimeter lange Schramme, von der vier Hitzeschutzkacheln des Space Shuttle betroffen sind. Seit der Columbia-Katastrophe im Jahre 2003 werden die Kacheln nach dem Start routinemäßig überprüft. Damals viel ein Stück Schaumstoff vom Außentank auf die Flügelvorderkante und riss ein Loch in den Hitzeschutz. Auch diesmal scheint es wieder ein Stück vom Außentank gewesen zu sein, allerdings ist man sich noch nicht ganz sicher. Der Aufprall erfolgte 106 Sekunden nach dem Start und wurde von Sensoren registriert. Das nachfolgende Bild zeigt das Objekt kurz vor dem Aufprall.

Credit: NASA TV

Die NASA gibt sich zumindest nach außen gelassen:

"Today, the answer is that it certainly doesn't look like it will be an issue for us",

so ein Manager. Nach Beendigung der Arbeiten am Weltraumteleskop Hubble wird die Crew sowieso noch einmal den Zustand der Hitzeschutzkacheln prüfen - auch das ein Routine-Prozedur.

Übrigens hat beim Start von Atlantis nicht nur die Raumfähre gelitten, sondern auch der Startplatz. Bis zum nächsten Starttermin am 13. Juni soll er aber wieder repariert sein.

Quelle: universetoday und space.com