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Donnerstag, 20.09.2018
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Kosmische Radioquellen

Pulsare, Quasare und Sternenwiegen...

Obwohl Sterne am sichtbaren Nachthimmel die auffallendsten Himmelskörper sind, geben die meisten von ihnen im Radiobereich nur wenig starke Strahlung ab - es sei denn sie sind sehr jung oder sehr alt. Und auch Galaxien sind nur in Ausnahmefällen starke Radioquellen.

"Sternenwiegen"


Wenn Sterne "geboren werden" sind sie meist von dichten Gas- und Materiewolken umgeben. In solche "Sternenwiegen" können optische Teleskope meist nicht hineinblicken. Radioteleskope dagegen machen die starken Radiowellen sichtbar, die von den heißen, durch die intensive UV-Strahlung des jungen Sterns ionisierten Gasen, darunter vor allem Wasserstoff, ausgehen. Solche so genannte HII-Regionen sind für Astronomen oft die einzige Möglichkeit, die Geburt neuer Sterne wenigstens indirekt nachzuweisen.

Pulsare


Viele der stärksten und auffälligsten Radioquellen im Kosmos gehen aus Sternen am Ende ihres Lebenszyklus hervor. Wenn sich diese beispielsweise in Neutronensterne umgewandelt haben und schnell rotieren, treten sie als Pulsare, als "pulsating stars" in Erscheinung. Bei diesen ist die Rotationsachse zur Achse des Magnetfelds geneigt. Dadurch werden starke elektrische Felder erzeugt, in denen Elektronen und Protonen auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und dabei in einem schmalen kegelförmigen Bereich starke Radiostrahlung aussenden. Wie ein Leuchtturm streicht dieser Jet mit jeder Rotation über den Himmel und erzeugt dadurch ein regelmäßiges pulsierendes Signal.

Erstmals entdeckt wurden die Pulsare im Jahr 1967 von den Radioastronomen Jocelyn Bell und Anthony Hewish. Die jungen Astronomen hielten den im Abstand von einer Sekunde regelmäßig wiederkehrenden Radiopuls anfangs für ein Signal von einer außerirdischen Zivilisation, bis sich nach und nach die natürliche Quelle dieser Strahlung herausstellte.

Radiogalaxien


Radiogalaxie

Radiogalaxie

Im Gegensatz zu "normalen" Galaxien geben Radiogalaxien besonders viel Strahlung im Radiobereich ab. Ihre langwellige Strahlung ist tausend bis mehrere Millionen Mal stärker als die der Milchstraße. Die Strahlenquelle ist meist der besonders kleine aber aktive Kern einer elliptischen Riesengalaxie. Typischerweise entsteht diese Strahlung durch Elektronen, die in starken Magnetfeldern extrem beschleunigt werden, die so genannt Synchrotronstrahlung. Sie schießt als Jets beiderseits des galaktischen Zentrums in All und bildet oft gewaltige Blasen oder "Radioflügel" zu beiden Seiten der galaktischen Ebene. Astronomen schätzen, dass von einer Million Galaxien im Durchschnitt eine eine Radiogalaxie ist.

Eine der stärksten Radioquellen am Himmel ist beispielsweise die Radiogalaxie Cygnus A im Sternbild des Schwans. Die Radioemissionen dieser elliptischen Riesengalaxie mit zwei großen Radioblasen zu beiden Seiten liegen um das Zehnmillionenfache über der einer normalen Galaxie.

Quasare


Quasar

Quasar

Quasare oder "Quasi stellare Objekte" wurden in den 60er Jahren entdeckt. Die wegen ihrer konzentrierten und relativ kleinen Strahlenquelle zunächst für Sterne gehaltenen Radioquellen sind in Wirklichkeit die aktiven Kerne von sehr weit entfernten Galaxien. Anhand der Rotverschiebung ihrer Strahlung konnten Astronomen feststellen, dass sie sich mit einer Fluchtgeschwindigkeit von mehreren zehntausend Kilometern pro Sekunde von der Erde wegbewegen. Dies wiederum läßt darauf schließen, dass sie sich in Entfernungen von mehr als 10 Milliarden Lichtjahren befinden müssen. Damit gehören Quasare zu den ältesten und entferntesten Himmelkörpern des Universums. Ihre Beobachtung ist es vor allem, die wichtige Rückschlüsse auf die Frühzeit des Kosmos und die mögliche Entwicklung des Universums ermöglichen.

Supernova-Überreste


Hat ein massereicher Stern seinen Fusionsbrennstoff aufgebraucht, "stirbt" er in einer gewaltigen Sternenexplosion, der Supernova. Dabei stößt der sterbende Stern große Materie und Gasmassen in einer Schockwelle von sich und wird selbst zu einem Neutronenstern oder schwarzen Loch. Die meisten der oft ringförmigen Reste einer solchen Explosion wurden als Radioquellen entdeckt. Ihre Strahlung entsteht durch die in den Magnetfeldern der Gasreste auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigten Elektronen. In unserer Galaxis kennt man heute rund 150 Supernova-Überreste, weitere 30 haben Radioastronomen in unserer Nachbargalaxie, der Magellanschen Wolke lokalisiert. Einer der bekanntesten Supernova-Überreste ist Cassiopeia A, das Relikt einer Sternenexplosion, die zwischen 1650 und 1700 stattgefunden hat.

Stand: 27.08.2001
 
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