Neues, bisher unveröffentlichtes Bild aus dem Weltraum: Überreste einer Supernova

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat ein neues Bild des Überrests der Supernova Cassiopeia A aufgenommen, das uns einen neuen und spektakulären Blick ermöglicht. Schauen wir es uns gemeinsam an.

Cassiopeia A, der Supernova-Überrest 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt

NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, CXC/SAO/JPL-Caltech/Steward/O. Krause et al., and NRAO/AUI - NASA's Fermi Closes on Source of Cosmic Rays

Cassiopeia A ist der bekannte Supernova-Überrest im Sternbild Cassiopeia, etwa 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er ist das Ergebnis der Explosion eines massereichen Sterns, die sich vor etwa 340 Jahren ereignete und deren Licht im 17. Jahrhundert unseren Planeten erreichte, damals aber nicht aufgezeichnet wurde. Nach der Explosion blieb ein Supernova-Überrest zurück, der sich weiterhin im Weltraum ausbreitet. Er ist für Astronomen äußerst interessant, denn er bietet die einmalige Gelegenheit, die Details der Sternexplosion und die dort ablaufenden nuklearen Prozesse zu untersuchen.

Beobachtungen von Cassiopeia A durch verschiedene Teleskope, darunter solche, die im Radio-, Infrarot-, optischen und Röntgenbereich arbeiten, haben eine komplexe innere Struktur ergeben. Seine Zusammensetzung besteht hauptsächlich aus Gasen, Staub und Material, das während der Explosion ausgestoßen wurde. Detaillierte Studien von Cas A haben auch zum Verständnis der Dynamik von Schockwellen beigetragen, die durch Sternexplosionen erzeugt werden, und wie Supernovae die Sternentstehung in ihrer Umgebung beeinflussen. Cas A ist daher ein faszinierendes Himmelsobjekt, das einen einzigartigen Einblick in die dynamische und evolutionäre Natur des Universums bietet. Nun ist es dem James Webb Space Telescope (JWST) gelungen, ein neues Bild des Überrests dieser berühmten Supernova aufzunehmen.

Das Bild von Cas A, aufgenommen mit dem James Webb Teleskop

NASA

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist ein Projekt der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Kanadischen Weltraumorganisation (CSA), das als Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops konzipiert ist. Der Start des JWST erfolgte am 18. Dezember 2021 an Bord einer Ariane-5-Rakete von Kourou, Guyana. Das Teleskop wurde in eine Umlaufbahn um die Sonne gebracht, die Lagrange-Punkt genannt wird und etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist. Diese Position ermöglicht es dem Teleskop, dem Sonnenlicht zu entgehen und eine sehr niedrige Betriebstemperatur beizubehalten. Im Gegensatz zum Hubble-Teleskop, das hauptsächlich im sichtbaren und ultravioletten Licht beobachtet, ist das JWST für die Infrarotbeobachtung optimiert, so dass es dichten Weltraumstaub durchdringen, kalte und weit entfernte Objekte beobachten und wichtige astrophysikalische Phänomene untersuchen kann.

Das neu gewonnene Bild vom Rest von Cassiopeia A macht seine Konstrukteure stolz und scheint perfekt zur weihnachtlichen Atmosphäre zu passen, in der es präsentiert wurde. Genau im weihnachtlichen Kontext des Jahres 2023 präsentierte US-First Lady Jill Biden den ersten Adventskalender des Weißen Hauses und enthüllte ihn zusammen mit der neuen Vision der Supernova, die so hell wie Weihnachtslichter leuchtet. Die Nahinfrarotkamera des Teleskops ermöglicht zum ersten Mal eine Auflösung, die bei solchen Wellenlängen noch nie erreicht wurde. So war es möglich, die Details des sich ausdehnenden Materials zu beobachten, das mit dem Gas kollidiert, das der Stern vor seiner Explosion freisetzte.

Das Detail von Cassiopeia A, das die Astronomen verblüffte

NASA

Vor dem James-Webb-Weltraumteleskop wurde Kassiopeia A bereits von anderen Observatorien auf der Erde und im Weltraum verewigt, z. B. dem Chandra-Röntgenobservatorium der NASA, dem inzwischen eingestellten Spitzer-Teleskop und dem Hubble-Weltraumteleskop, aber keines hatte jemals dieses unglaubliche Ergebnis erzielt. Die jüngsten Untersuchungen von Cassiopeia A wurden im April 2023 vom Webb-Teleskop aufgenommen, und zwar dank MIRI, einem Instrument für das mittlere Infrarot, das überraschende und bisher ungesehene Details in der Hülle der Überreste sichtbar machte. Diese Details sind jedoch auf dem von NIRCam aufgenommenen Bild nicht sichtbar, was die Astronomen zu verstehen versuchen.

Da Infrarotlicht für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, wird es von den von den Wissenschaftlern verwendeten Bildprozessoren in sichtbares Farblicht umgewandelt. Auf dem neuesten "Porträt" des Supernova-Überrests ist jede Farbe mit einer bestimmten Aktivität in der Hülle verbunden. Obwohl dieses neue Bild weniger "hell" ist als das MIRI-Bild, liegt der Grund dafür allein in den Wellenlängen, in denen das Supernova-Material Licht aussendet. Was auffällt, sind die orangefarbenen und hellrosa Gascluster, insbesondere Schwefel, Argon, Neon und Sauerstoff. Im Inneren des Gases befindet sich auch eine Mischung aus Molekülen und Staub, aus der sich später neue Sterne und Planeten bilden werden.

Danny Milisavljevic von der Purdue University in Indiana, der das Forschungsteam leitete, sagte: "Mit der Auflösung von NIRCam können wir jetzt sehen, wie der sterbende Stern bei seiner Explosion vollständig zerbrach und dabei Filamente zurückließ, die winzigen Glasscherben ähneln. Es ist wirklich erstaunlich, dass wir nach all den Jahren der Erforschung von Cas A nun in der Lage sind, diese Details aufzulösen, die uns revolutionäre Informationen darüber liefern, wie dieser Stern explodiert ist." Aber es gibt ein Detail, das die Wissenschaftler begeistert hat, in der unteren rechten Ecke: die gestreifte Masse, Baby Cas A genannt, die die "Tochter" der ursprünglichen Supernova zu sein scheint und sich etwa 170 Lichtjahre vom Rest von Cas A entfernt befindet: es ist ein Echo des Lichts der alten Explosion, das den Staub in der Ferne erreicht hat und aufheizt. Dieses Phänomen hat die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen und bietet einen neuen Einblick in den Lebenszyklus und die Überreste dieser faszinierenden Supernova.