Das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA hat aus 14 Jahren Daten einen atemberaubenden Zeitrafferfilm über den gesamten Himmel erstellt, der das dynamische Universum einfängt. Es beleuchtet den Lauf der Sonne, das Gammastrahlenglühen der Milchstraße und entfernte Galaxien, die als Blazare bekannt sind. Der Film enthüllt sowohl die Schönheit als auch die Komplexität des Kosmos und zeigt hochenergetische Ereignisse aus der gesamten Galaxie und darüber hinaus, einschließlich Eruptionen supermassereicher Schwarzer Löcher. (Konzept des Künstlers.) Bildnachweis: SciTechDaily.com
NASADas Fermi-Weltraumteleskop präsentiert einen 14-jährigen Zeitrafferfilm, der das dynamische Universum durch Gammastrahlen-Bildgebung enthüllt. Es unterstreicht die MilchstraßeDas Gammastrahlenglühen, Sonneneruptionen und ferne Galaxien, die von Schwarzen Löchern angetrieben werden.
Der Kosmos wird in einem Zeitrafferfilm über den gesamten Himmel lebendig, der aus 14 Jahren Daten des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops der NASA erstellt wurde. Unsere Sonne, die gelegentlich in den Vordergrund tritt, zeichnet gelassen ihren Weg durch den Himmel vor dem Hintergrund hochenergetischer Quellen innerhalb unserer Galaxie und darüber hinaus.
„Das helle, stetige Gammastrahlenglühen der Milchstraße wird durch intensive, tagelange Ausbrüche nahezu lichtschneller Jets unterbrochen, die von supermassereichen Schwarzen Löchern in den Kernen entfernter Galaxien angetrieben werden“, sagte Seth Digel, ein leitender Wissenschaftler am SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Kalifornien, der die Bilder erstellt hat. „Diese dramatischen Eruptionen, die überall am Himmel auftreten können, ereigneten sich vor Millionen bis Milliarden Jahren, und ihr Licht erreicht gerade Fermi, während wir zusehen.“
Von Sonneneruptionen bis hin zu schwarzes Loch Jets: Das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskopteam der NASA hat eine einzigartige Zeitraffertour durch den dynamischen Hochenergiehimmel erstellt. Die stellvertretende Fermi-Projektwissenschaftlerin Judy Racusin ist die Erzählerin des Films, der 14 Jahre Gammastrahlenbeobachtungen in 6 Minuten komprimiert. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA und NASA/DOE/LAT-Zusammenarbeit
Gammastrahlen sind die energiereichste Form von Licht. Der Film zeigt die Intensität von Gammastrahlen mit Energien über 200 Millionen Elektronenvolt, die zwischen August 2008 und August 2022 vom Large Area Telescope (LAT) von Fermi entdeckt wurden. Zum Vergleich: Sichtbares Licht hat Energien zwischen 2 und 3 Elektronenvolt. Hellere Farben markieren die Standorte intensiverer Gammastrahlenquellen.
„Eines der ersten Dinge, die einem im Film ins Auge fallen, ist eine Quelle, die sich stetig über die Leinwand bewegt. Das ist unsere Sonne, deren scheinbare Bewegung die jährliche Umlaufbewegung der Erde um sie herum widerspiegelt“, sagte Judy Racusin, stellvertretende Projektwissenschaftlerin bei Fermi, die einen Rundgang durch den Film erzählt, im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Künstlerische Konzeption des Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskops im Orbit. Bildnachweis: NASA
Meistens erkennt das LAT die Sonne nur schwach, da beschleunigte Teilchen, sogenannte kosmische Strahlen, auftreffen – Atomkerne, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Wenn sie auf das Gas der Sonne oder sogar auf das von ihr emittierte Licht treffen, entstehen Gammastrahlen. Manchmal wird die Sonne jedoch plötzlich heller und es kommt zu starken Eruptionen, sogenannten Sonneneruptionen, die unseren Stern kurzzeitig zu einer der hellsten Gammastrahlenquellen am Himmel machen können.
Der Film zeigt den Himmel in zwei verschiedenen Ansichten. Die rechteckige Ansicht zeigt den gesamten Himmel mit dem Zentrum unserer Galaxie in der Mitte. Dadurch wird die zentrale Ebene der Milchstraße hervorgehoben, die in Gammastrahlen leuchtet, die aus kosmischen Strahlen entstehen, die auf interstellares Gas und Sternenlicht treffen. Es ist auch mit vielen anderen Quellen gesprenkelt, darunter Neutronensternen und Supernova-Überresten. Oberhalb und unterhalb dieses zentralen Bandes blicken wir aus unserer Galaxie heraus und in das weitere Universum, gespickt mit hellen, sich schnell verändernden Quellen.
Bei den meisten davon handelt es sich tatsächlich um weit entfernte Galaxien, und man kann sie besser aus einer anderen Perspektive sehen, die sich auf den Nord- und Südpol unserer Galaxie konzentriert. Jede dieser Galaxien, Blazare genannt, beherbergt ein zentrales Schwarzes Loch mit einer Masse von einer Million oder mehr Sonnen.
Irgendwie erzeugen die Schwarzen Löcher sich extrem schnell bewegende Materiestrahlen, und mit Blazaren blicken wir fast direkt in einen dieser Strahlen, ein Blick, der ihre Helligkeit und Variabilität verstärkt. „Die Variationen zeigen uns, dass sich etwas an diesen Jets geändert hat“, sagte Racusin. „Wir beobachten diese Quellen routinemäßig und alarmieren andere Teleskope im Weltraum und auf der Erde, wenn etwas Interessantes vor sich geht. Wir müssen diese Ausbrüche schnell einfangen, bevor sie verschwinden, und je mehr Beobachtungen wir sammeln können, desto besser können wir diese Ereignisse verstehen.“
Fermi spielt eine Schlüsselrolle im wachsenden Netzwerk von Missionen, die zusammenarbeiten, um diese Veränderungen im Universum zu erfassen, während sie sich entfalten.
Viele dieser Galaxien sind extrem weit entfernt. Beispielsweise ist das Licht eines Blazars mit der Bezeichnung 4C +21,35 seit 4,6 Milliarden Jahren unterwegs, was bedeutet, dass ein Aufflammen, das wir heute sehen, tatsächlich zu der Zeit stattfand, als sich unsere Sonne und unser Sonnensystem zu bilden begannen. Andere helle Blazare sind mehr als doppelt so weit entfernt und liefern zusammen beeindruckende Schnappschüsse der Aktivität Schwarzer Löcher im Laufe der kosmischen Zeit.
Im Zeitraffer nicht zu sehen sind viele kurzzeitige Ereignisse, die Fermi untersucht, wie etwa Gammastrahlenausbrüche, die stärksten kosmischen Explosionen. Dies ist das Ergebnis einer mehrtägigen Datenverarbeitung zur Schärfung der Bilder.
Das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop ist eine von Goddard verwaltete Partnerschaft zwischen Astrophysik und Teilchenphysik. Fermi wurde in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium mit wichtigen Beiträgen von akademischen Institutionen und Partnern in Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Schweden und den Vereinigten Staaten entwickelt.