Weltraumteleskop Spitzer: 1.000 Tage voller infraroter Wunder

Illustration des Spitzer Space Telescope vor dem infraroten Himmel (NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC))
Illustration des Spitzer Space Telescope vor dem infraroten Himmel (NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (SSC))

In den vergangenen 1.000 Tagen beobachtete die Infrared Array Camera (IRAC) an Bord des Spitzer Space Telescope das Universum von unserer lokalen solaren Nachbarschaft bis hin zu seinen entferntesten Regionen. Dieses “warme” IRAC-Programm begann, als Spitzer sein aus flüssigem Helium bestehendes Kühlmittel aufgebraucht und seine “kalte” Mission abgeschlossen hatte. (Anm. d. Red.: Die “kalte” Mission endete im Mai 2009.) Um die 1.000 Tage voller infraroter Wunder zu feiern, veröffentlicht das Programm eine Galerie mit den zehn besten IRAC-Aufnahmen.

“IRAC ist immer noch eine erstaunliche Kamera, die nach wie vor wichtige Entdeckungen und spektakuläre Bilder des infraroten Universums hervorbringt”, sagte der leitende Wissenschaftler Giovanni Fazio vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Die Aufnahmen der warmen Mission unterstreichen insbesondere das anhaltende Leistungsvermögen von Spitzer. In der Tat hat das Senior Review Panel der NASA empfohlen, die warme Mission Spitzers bis 2015 zu verlängern. Sie lobten das Spitzer-Team vor allem für ihre Verbesserungen des Teleskops, die es zu einem leistungsfähigen Instrument für die Wissenschaft machten, hauptsächlich bei der Beobachtung von Exoplaneten.

IRAC ist empfindlich für infrarotes Licht – Licht, das jenseits dem roten Ende des sichtbaren Spektrums liegt. Das Instrument kann Nebel aus kaltem Staub abbilden, in verdeckte Staubwolken hineinblicken, wo neue Sterne entstehen und schwache Emissionen sehr weit entfernter Galaxien registrieren.

Während der 1.000 Tage verwendete IRAC ihre beiden Infrarotsensoren mit den kürzesten Wellenlängen. Manche der ausgewählten Aufnahmen enthalten allerdings auch Daten, die im Rahmen der kalten Mission gesammelt wurden, als alle vier Infrarotsensoren funktionierten.

Die zehn besten vom Team ausgewählten IRAC-Aufnahmen sind:

Ein “Weltraum-Tornado”

Ein "Weltraum-Tornado" (NASA / JPL-Caltech / J. Bally (University of Colorado))
Ein “Weltraum-Tornado” (NASA / JPL-Caltech / J. Bally (University of Colorado))

IRAC untersucht nicht nur das, was bekannt ist – sie hat auch einige rätselhafte Objekte wie diesen so genannten “Tornado”-Nebel entdeckt. Weil die Kamera empfindlich für Licht ist, das von angeregtem molekularen Wasserstoff (hier in grün dargestellt) emittiert wurde, denken die Astronomen, dass dieses eigenartige Biest das Ergebnis eines Materiejets von einem jungen Stern ist, der Schockwellen in dem umgebenden Gas und Staub erzeugt hat.

Der Orionnebel

Der Orionnebel (NASA / JPL-Caltech / Univ. of Toledo)
Der Orionnebel (NASA / JPL-Caltech / Univ. of Toledo)

Der berühmte Nebel im Sternbild Orion, etwa 1.340 Lichtjahre von der Erde entfernt, bildet aktiv neue Sterne. Obwohl der Nebel im optischen Spektrum durch das Licht von vier heißen, massereichen jungen Sternen dominiert wird, enthüllt IRAC viele andere junge Sterne, die noch in ihren staubigen Mutterleib eingebettet sind. IRAC zeigt auch ein langes, sternbildendes Filament, das tausende junger Protosterne enthält. Um einige dieser Sterne könnten sich gerade Planeten bilden. Diese Aufnahme wurde in der warmen Mission von Spitzer gemacht.

Der Helixnebel

Der Helixnebel (NASA / JPL-Caltech / J. Hora (CfA) & W. Latter (NASA / Herschel))
Der Helixnebel (NASA / JPL-Caltech / J. Hora (CfA) & W. Latter (NASA / Herschel))

Nach einem langen Leben mit wasserstoffverbrennender Kernfusion treten Sterne in spätere Entwicklungsstadien ein, deren Details von ihren Massen abhängen. Diese IRAC-Aufnahme des Helixnebels zeigt den Stern selbst ganz schwach im Zentrum, aber offenbart deutlich, wie der alternde Stern Materie in die Umgebung abgestoßen und einen planetarischen Nebel erzeugt hat. Der Helixnebel befindet sich 650 Lichtjahre entfernt im Sternbild Aquarius (Wassermann). Dieses Bild wurde im Rahmen der warmen Mission von Spitzer aufgenommen.

Der Trifidnebel

Der Trifidnebel (NASA / JPL-Caltech)
Der Trifidnebel (NASA / JPL-Caltech)

Das frühe Universum enthielt nur Wasserstoff und Helium. Es existierten keine anderen chemischen Elemente. Alle für die Entwicklung von Leben benötigten Elemente wurden später in den nuklearen Brennöfen der Sterne erschaffen und dann in den Weltraum geschleudert. IRAC-Untersuchungen zeigen, wie Sterne altern. Die Kamera kann beobachten, wie die Prozesse stellarer Entwicklung die Umgebung beeinflussen. Der Trifidnebel beherbergt Sterne aller Entwicklungsstadien, umgeben von Gas und Staub und bildet einen schönen rosafarbenen Nebel. Er befindet sich 5.400 Lichtjahre entfernt im Sternbild Sagittarius (Schütze).

Die “Mountains of Creation” (“Berge der Schöpfung”)

Die "Mountains of Creation" ("Berge der Schöpfung") (NASA / JPL-Caltech / CfA)
Die “Mountains of Creation” (“Berge der Schöpfung”) (NASA / JPL-Caltech / CfA)

In Galaxien wie der Milchstraße verschmelzen riesige Wolken aus Gas und Staub unter dem Einfluss der Gravitation, bis neue Sterne geboren werden. IRAC kann den warmen Staub messen und tief in ihn hineinblicken, um die Prozesse in Aktion zu beobachten. In dieser gigantischen Wolke kann man mehrere stellare Kinderstuben erkennen, manche noch immer in den Spitzen der staubhaltigen “Berge der Schöpfung”. Diese Aufnahme zeigt den östlichen Rand einer Region namens W5, etwa 7.000 Lichtjahre entfernt in der Nähe des Sternbildes Perseus.

Ein junger Sternhaufen

Ein junger Sternhaufen (NASA / JPL-Caltech)
Ein junger Sternhaufen (NASA / JPL-Caltech)

Nachdem er seine natale Materie fortgeblasen hat, emittiert der hier zu sehende Sternhaufen Winde und hartes ultraviolettes Licht, das die zurückgebliebene Wolke in fantastischer Weise gestaltet. Astronomen sind nicht sicher, wann diese Aktivität die Entstehung neuer Sterne durch Zerstörung unterdrückt und wann sie die Entstehung neuer Sterne durch Kompression begünstigt. Der Sternhaufen, bekannt als DR22, liegt im Sternbild Cygnus (Schwan). Das Bild wurde während der warmen Mission von Spitzer aufgenommen.

Unsere Milchstraße

Unsere Milchstraße (NASA / JPL-Caltech / E. Churchwell (Univ. of Wisconsin))
Unsere Milchstraße (NASA / JPL-Caltech / E. Churchwell (Univ. of Wisconsin))

IRAC hat systematisch die gesamte Milchstraßenscheibe abgebildet und eine Kompositaufnahme zusammengestellt, die Milliarden Pixel enthält. Die Infrarotemissionen stammen von allen Quellen, die in dieser relativ schmalen Ebene liegen. Das hier gezeigte Bild zeigt fünf Streifen, die das Zentrum unserer Galaxie überspannen. Es umfasst nur ein Drittel der gesamten galaktischen Ebene.

Die Whirlpool-Galaxie

Die Whirlpool-Galaxie (NASA / JPL-Caltech / R. Kennicutt (Univ. of Arizona))
Die Whirlpool-Galaxie (NASA / JPL-Caltech / R. Kennicutt (Univ. of Arizona))

Kollisionen spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Galaxien. Diese beiden Galaxien – die Whirlpool-Galaxie und ihre Begleiterin – liegen mit einer Distanz von nur 23 Millionen Lichtjahren relativ nah an der Erde. IRAC sieht die Hauptgalaxie aufgrund des warmen Staubs sehr rötlich – ein Zeichen für aktive Sternbildung, die möglicherweise durch die Kollision ausgelöst wurde.

Die Sombrero-Galaxie

Die Sombrero-Galaxie (NASA / JPL-Caltech / R. Kennicutt (Univ. of Arizona))
Die Sombrero-Galaxie (NASA / JPL-Caltech / R. Kennicutt (Univ. of Arizona))

Die Entstehung von Sternen hilft, die Struktur einer Galaxie mittels Schockwellen, stellaren Winden und ultravioletter Strahlung zu gestalten. Auf diesem Bild der nahen Sombrero-Galaxie sieht IRAC ganz deutlich eine Scheibe aus warmem Staub (rot), die von Sternentstehungsprozessen um den zentralen Bulge (blau) verursacht wurde. Die Sombrero-Galaxie befindet sich 28 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Virgo (Jungfrau).

Das junge, entfernte Universum

Das junge, entfernte Universum NASA / JPL-Caltech / SWIRE Team)
Das junge, entfernte Universum NASA / JPL-Caltech / SWIRE Team)

Die vielen Lichtpunkte in diesem Feld sind keine Sterne sondern ganze Galaxien. Ein paar von ihnen, wie die Mini-Kaulquappe oben rechts, sind nur einige hundert Millionen Lichtjahre entfernt, weshalb man ihre Formen differenzieren kann. Die entferntesten Galaxien sind zu weit entfernt und erscheinen als Punkte. Man sieht ihr Licht so, wie es vor mehr als zehn Milliarden Jahren war, in der Frühzeit des Universums.

Viele weitere Aufnahmen von Spitzer gibt es online unter:
http://www.spitzer.caltech.edu/

Beheimatet in Cambridge (Massachusetts), ist das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) eine Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. Wissenschaftler aus sechs Forschungsabteilungen studieren dort den Ursprung, die Entwicklung und das letztendliche Schicksal des Universums.

Quelle: http://www.cfa.harvard.edu/news/2012/pr201211.html

(THK)

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