NASA’s Webb enthüllt kosmische Klippen, eine funkelnde Landschaft der Sterngeburt

Originalveröffentlichung am 12.07.2022 zu finden unter: https://webbtelescope.org/news/news-releases

Zusammenfassung: Stellare Kinderstube in Carina bringt Webb‘s Kameras zur Geltung

Die scheinbar dreidimensionalen „Kosmischen Klippen“ zeigen, daß Webb durch verdeckenden Staub hindurch blicken und neue Erkenntnisse über die Entstehung von Sternen gewinnen kann. Webb enthüllt sich bildende Sternentstehungsgebiete und einzelne Sterne, die in Bildern mit sichtbarem Licht völlig verborgen sind. Die Landschaft aus „Bergen“ und „Tälern“ ist in Wirklichkeit der Rand einer nahe gelegenen Sternentstehungsstätte namens NGC 3324 an der nordwestlichen Ecke des Carina-Nebels.

Sogenannte Berge – einige etwa 7 Lichtjahre aufragend – sind mit funkelnden, jungen Sternen gesprenkelt, abgebildet im Infrarotlicht. Die intensive ultraviolette Strahlung und die Sternwinde von extrem massereichen, heißen, jungen Sternen, die sich über dem hier gezeigten Gebiet befinden, haben eine höhlenartige Form in den Nebel gebrannt. Die gleißende ultraviolette Strahlung dieser Sterne formt die Wand des Nebels, indem sie sie langsam abträgt. Spektakuläre Säulen erheben sich über der glühenden Gaswand, die dieser Strahlung widerstehen. Der „Dampf“, der aus den himmlischen „Bergen“ aufzusteigen scheint, ist in Wahrheit heißes, ionisiertes Gas und heißer Staub, der aufgrund der unerbittlichen Strahlung aus dem Nebel strömt.

Objekte in den frühesten, schnellen Phasen der Sternentstehung sind schwer zu erfassen, aber Webb‘s extreme Empfindlichkeit, räumliche Auflösung und Abbildungsfähigkeit kann diese schwer faßbaren Ereignisse aufzeichnen.

Dieses Panorama aus „Bergen“ und „Tälern“, gesprenkelt mit glitzernden Sternen, ist in Wirklichkeit der Rand eines nah gelegenen, jungen Sternentstehungsgebiets namens NGC 3324 im Carina-Nebel. Das neue James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat dieses Bild im Infrarotlicht aufgenommen und enthüllt damit zum ersten Mal bisher unsichtbare Bereiche der Sternentstehung.

„Kosmische Klippen“ genannt, sieht das scheinbar dreidimensionale Bild von Webb aus wie ein zerklüftetes Gebirge an einem mondbeschienenen Abend. In Wirklichkeit handelt es sich um den Rand des riesigen, gasförmigen Hohlraums in NGC 3324, und die höchsten „Gipfel“ auf diesem Bild ragen etwa 7 Lichtjahre empor. Das höhlenartige Gebiet wurde durch die intensive ultraviolette Strahlung und die stellaren Winde von extrem massereichen, heißen, jungen Sternen im Zentrum der Blase, oberhalb des hier gezeigten Bereichs, aus dem Nebel herausgebrannt.

Die gleißende ultraviolette Strahlung der jungen Sterne formt die Wand des Nebels, indem sie sie langsam abträgt. Spektakuläre Säulen überragen die glühende Gaswand und widerstehen dieser Strahlung. Der „Dampf“, der von den himmlischen „Bergen“ aufzusteigen scheint, ist in Wirklichkeit heißes, ionisiertes Gas und heißer Staub, der aufgrund der unerbittlichen Strahlung aus dem Nebel strömt.

Webb enthüllt sich bildende Sternentstehungsgebiete und einzelne Sterne, die in Bildern mit sichtbarem Licht völlig verborgen sind. Aufgrund seiner Empfindlichkeit für infrarotes Licht kann Webb durch kosmischen Staub hindurchsehen, um diese Objekte zu erkennen. Aus einigen dieser jungen Sterne schießen protostellare Jets heraus, die auf diesem Bild deutlich zu erkennen sind. Die jüngsten Quellen erscheinen als rote Punkte in der dunklen, staubigen Region der Wolke. Objekte in den frühesten, schnell ablaufenden Phasen der Sternentstehung sind schwer zu erfassen, aber Webb‘s extreme Empfindlichkeit, räumliche Auflösung und Abbildungsfähigkeit kann diese schwer faßbaren Ereignisse aufzeichnen.

Diese Beobachtungen von NGC 3324 werden Aufschluß über den Prozess der Sternentstehung geben. Die Sternentstehung schreitet mit der Zeit voran, ausgelöst durch die Expansion des erodierenden Hohlraums. Während sich der helle, ionisierte Rand in den Nebel hineinbewegt, schiebt er sich langsam in das Gas und den Staub. Wenn der Rand auf instabiles Material stößt, wird der erhöhte Druck das Material zum Kollaps bringen und neue Sterne bilden.

Umgekehrt kann diese Art von Störung die Sternbildung auch verhindern, da das sternbildende Material abgetragen wird. Dies ist ein sehr heikles Gleichgewicht zwischen Anregung der Sternentstehung und ihrer Verhinderung. Webb wird sich mit einigen der großen, offenen Fragen der modernen Astrophysik befassen: Was bestimmt die Anzahl der Sterne, die sich in einer bestimmten Region bilden? Warum bilden sich Sterne mit einer bestimmten Masse?

Webb wird auch die Auswirkungen der Sternentstehung auf die Entwicklung gigantischer Gas- und Staubwolken aufzeigen. Während die Auswirkungen massereicher Sterne – mit ihren heftigen Winden und ihrer hohen Energie – oft offensichtlich sind, ist weniger über den Einfluß der zahlreicheren massearmen Sterne bekannt. Bei ihrer Entstehung erzeugen diese kleineren Sterne schmale, gegenläufige Jets, wie hier zu sehen, die viel Dynamik und Energie in die Wolken einbringen können. Dadurch verringert sich der Anteil des Nebelmaterials, aus dem neue Sterne entstehen.

Bis jetzt hatten die Wissenschaftler nur sehr wenige Daten über den Einfluß der vielen jungen und energiereicheren Sterne mit geringer Masse. Mit Webb werden sie in der Lage sein, eine vollständige Zählung ihrer Anzahl und ihres Einflusses im gesamten Nebel zu erhalten.

Etwa 7.600 Lichtjahre entfernt, wurde NGC 3324 mit Webb‘s Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Mittelinfrarotinstrument (MIRI) aufgenommen.

NIRCam – mit seiner gestochen scharfen Auflösung und unvergleichlichen Empfindlichkeit – enthüllt Hunderte von bisher verborgenen Sternen und sogar zahlreiche Hintergrundgalaxien.

Im Blickfeld von MIRI leuchten junge Sterne und ihre staubigen Scheiben, aus denen sich Planeten bilden, hell im mittleren Infrarot und erscheinen rosa und rot. MIRI enthüllt Strukturen, die in den Staub eingebettet sind, und deckt die stellaren Quellen von massiven Jets und Ausströmungen auf. Mit MIRI leuchten der heiße Staub, Kohlenwasserstoffe und andere chemische Verbindungen auf der Oberfläche der Bergrücken, die wie zerklüftete Felsen aussehen.

NGC 3324 wurde erstmals von James Dunlop im Jahr 1826 katalogisiert. NGC 3324 ist von der südlichen Hemisphäre aus sichtbar und liegt in der nordwestlichen Ecke des Carina-Nebels (NGC 3372), der sich im Sternbild Carina befindet. Im Carina-Nebel finden sich der Schlüssellochnebel und der aktive, instabile Überriese Eta Carinae.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).

Die NASA-Zentrale überwacht die Mission für die Science Mission Abteilung der Behörde. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, leitet Webb für die Behörde und beaufsichtigt die Arbeit des Space Telescope Science Institute, von Northrop Grumman und anderen Missionspartnern an der Mission. Neben Goddard haben mehrere NASA-Zentren an dem Projekt mitgewirkt, darunter das Johnson Space Center der Behörde in Houston, das Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Südkalifornien, das Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, das Ames Research Center im kalifornischen Silicon Valley, und andere.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

MIRI wurde von der ESA und der NASA beigesteuert, wobei das Instrument von einem Konsortium aus staatlich finanzierten europäischen Instituten (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit der University of Arizona und dem JPL entwickelt und gebaut wurde.

“Kosmische Klippen” im Carina-Nebel (NIRCam Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Carina-Nebel, NGC 3324
Objektbeschreibung: Sternentstehungsgebiet im Carina-Nebel
Rektaszension: 10:36:59.0
Deklination: -58:37:0.0
Sternbild: Carina
Entfernung: 7.600 Lichtjahre entfernt (2.300 Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 7,3 Bogenminuten (16 Lichtjahre)
Daten
Instrument: NIRCam
Filter: F090W, F187N, F200W, F335M, F444W, F470N
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument aufge-nommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um schmale und breite Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
Rot: F444W Orange: F335M Gelb: F470N Grün: F200W Cyan: F187N Blau: F090W

Über das Bild: Was an einem mondbeschienenen Abend wie zerklüftete Berge aussieht, ist in Wirklichkeit der Rand eines nahen, jungen Sternentstehungsgebiets, NGC 3324 im Carina-Nebel. Das von der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA im Infrarotlicht aufgenommene Bild offenbart bisher verborgene Bereiche der Sternentstehung.

Die als Kosmische Klippen bezeichnete Region ist eigentlich der Rand eines gigantischen, gasförmigen Hohlraums von NGC 3324, etwa 7.600 Lichtjahre entfernt. Die höhlenartige Struktur wurde durch die intensive ultraviolette Strahlung und die stellaren Winde von extrem massereichen, heißen, jungen Sternen im Zentrum der Blase, oberhalb des auf diesem Bild gezeigten Ausschnitts, aus dem Nebel herausgearbeitet. Die hochenergetische Strahlung dieser Sterne formt die Wand des Nebels, indem sie sie langsam abträgt.

NIRCam – mit seiner scharfen Auflösung und beispiellosen Empfindlichkeit – enthüllt Hunderte von zuvor verborgenen Sternen und sogar zahlreiche Hintergrundgalaxien. Im Folgenden werden einige herausragende Merkmale dieses Bildes beschrieben.

– Der „Dampf“, der von den himmlischen „Bergen“ aufzusteigen scheint, ist in Wirklichkeit heißes, ionisiertes Gas und heißer Staub, der aufgrund der intensiven ultravioletten Strahlung aus dem Nebel strömt.

– Spektakuläre Säulen erheben sich über der glühenden Gaswand und widerstehen der starken ultravioletten Strahlung der jungen Sterne.

– Blasen und Hohlräume werden von der intensiven Strahlung und den stellaren Winden der neugeborenen Sterne freigeblasen.

– Protostellare Jets und Ausströmungen, die goldfarben erscheinen, schießen aus staubumhüllten, neu entstehenden Sternen.

– Ein „Blow-out“ bricht in der oberen Mitte des Kammes aus und schleudert Gas und Staub in das interstellare Medium.

– Ein ungewöhnlicher „Bogen“ erscheint, der wie ein umgeknickter Zylinder aussieht.

Diese Periode der sehr frühen Sternentstehung ist schwer zu erfassen, da sie für einen einzelnen Stern nur etwa 50.000 bis 100.000 Jahre dauert – aber Webb‘s extreme Empfindlichkeit und ausgezeichnete räumliche Auflösung haben dieses seltene Ereignis aufgezeichnet.

NGC 3324 befindet sich in einer Entfernung von circa 7.600 Lichtjahren und wurde erstmals 1826 von James Dunlop katalogisiert. Er ist von der südlichen Hemisphäre aus sichtbar und befindet sich in der nordwestlichen Ecke des Carina-Nebels (NGC 3372), der sich im Sternbild Carina befindet. Der Carina-Nebel beherbergt den Schlüssellochnebel und den aktiven, instabilen Superriesen Eta Carinae.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

“Kosmische Klippen” im Carina-Nebel (NIRCam and MIRI Composite Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Carina-Nebel, NGC 3324
Objektbeschreibung: Sternentstehungsgebiet im Carina-Nebel
Rektaszension: 10:36:59.0
Deklination: -58:37:0.0
Sternbild: Carina
Entfernung: 7.600 Lichtjahre entfernt (2.300 Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 5,6 Bogenminuten (12 Lichtjahre)
Daten
Instrument: NIRCam, MIRI
Filter: NIRCam>F090W, F200W, F444W
Filter: MIRI>F770W, F1130W, F1280W, F1800W
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus getrennten Aufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten MIRI und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um breite Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
Rot: F444W + F1800W Grün: F200W + F1280W Cyan: F1130W Blau: F090W Lila: F770W

Über das Bild: Astronomen, die das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA benutzen, haben die Fähigkeiten der beiden Kameras des Teleskops kombiniert, um einen nie zuvor gesehenen Blick auf eine Sternentstehungsregion im Carina-Nebel zu werfen. Das kombinierte Bild, das von der Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Mittelinfrarotinstrument (MIRI) im Infrarotlicht aufgenommen wurde, enthüllt bisher unsichtbare Bereiche der Sternentstehung.

Was an einem mondbeschienenen Abend an zerklüftete Berge erinnert, ist in Wirklichkeit der Rand eines nah gelegenen, jungen Sternentstehungsgebiets mit der Bezeichnung NGC 3324. Dieser Rand eines gigantischen, gasförmigen Hohlraums, der auch als Kosmische Klippen bezeichnet wird, ist etwa 7.600 Lichtjahre entfernt.

Der höhlenartige Bereich wurde durch die intensive ultraviolette Strahlung und die stellaren Winde von extrem massereichen, heißen, jungen Sternen, die sich im Zentrum der Blase über dem hier gezeigten Bereich befinden, aus dem Nebel gebrannt. Die hochenergetische Strahlung dieser Sterne formt die Wand des Nebels, indem sie sie langsam abträgt.

NIRCam – mit seiner scharfen Auflösung und beispiellosen Empfindlichkeit – enthüllt Hunderte von bisher verborgenen Sternen und sogar zahlreiche Hintergrundgalaxien. In der Ansicht von MIRI leuchten junge Sterne und ihre staubigen, planetenbildenden Scheiben hell im mittleren Infrarot und erscheinen rosa und rot. MIRI enthüllt Strukturen, die in den Staub eingebettet sind, und deckt die stellaren Quellen von mächtigen Jets und Ausströmungen auf. Mit MIRI leuchten die Kohlenwasserstoffe und andere chemische Verbindungen auf der Oberfläche der Bergrücken, was ihnen das Erscheinungsbild zerklüfteter Felsen gibt.

Im Folgenden werden einige markante Merkmale dieses Bildes beschrieben.

– Der schwache „Dampf“, der von den himmlischen „Bergen“ aufzusteigen scheint, ist in Wirklichkeit heißes, ionisiertes Gas und heißer Staub, der auf Grund intensiver ultravioletter Strahlung aus dem Nebel strömt.

– Spitzen und Säulen erheben sich über die glühende Gaswand und widerstehen der glühenden ultravioletten Strahlung der jungen Sterne.

– Blasen und Hohlräume werden durch die intensive Strahlung und die stellaren Winde neugeborener Sterne weggeblasen.

– Protostellare Jets und Ausströmungen, die goldfarben erscheinen, schießen aus staubumhüllten, neu entstehenden Sternen. MIRI deckt die jungen, stellaren Quellen auf, die diese Erscheinungen erzeugen. Ein Beispiel: Die Erscheinung links, die mit NIRCam wie ein Komet aussieht, entpuppt sich mit MIRI als Kegel eines Ausflusses eines staubumhüllten, neugeborenen Sterns.

– Ein „Blow-out“ bricht in der oberen Mitte des Rückens aus und schleudert Material in das interstellare Medium. MIRI sieht durch den Staub hindurch und enthüllt den Stern, der für dieses Phänomen verantwortlich ist.

– Ein ungewöhnlicher „Bogen“, der wie ein umgeknickter Zylinder aussieht, erscheint in allen hier gezeigten Wellenlängen.

Dieser Zeitraum der sehr frühen Sternentstehung ist schwer zu erfassen, da er für einen einzelnen Stern nur etwa 50.000 bis 100.000 Jahre dauert – aber Webb‘s extreme Empfindlichkeit und exquisite räumliche Auflösung haben dieses seltene Ereignis aufgezeichnet.

NGC 3324 wurde erstmals von James Dunlop im Jahr 1826 katalogisiert. Er ist von der südlichen Hemisphäre aus sichtbar und befindet sich in der nordwestlichen Ecke des Carina-Nebels (NGC 3372), der sich im Sternbild Carina befindet. Der Carina-Nebel beherbergt den Schlüssellochnebel und den aktiven, instabilen Superriesen Eta Carinae.

NIRCam wurde von einem Team der University of Arizona und dem Advanced Technology Center von Lockheed Martin entwickelt.

MIRI wurde von der ESA und der NASA beigesteuert, wobei das Instrument von einem Konsortium aus staatlich finanzierten europäischen Instituten (dem MIRI European Consortium) in Zusammenarbeit mit der University of Arizona und dem JPL entwickelt und gebaut wurde.

“Kosmische Klippen” im Carina-Nebel (NIRCam Compass Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Carina-Nebel, NGC 3324
Objektbeschreibung: Sternentstehungsgebiet im Carina-Nebel
Rektaszension: 10:36:59.0
Deklination: -58:37:0.0
Sternbild: Carina
Entfernung: 7.600 Lichtjahre entfernt (2.300 Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 7,3 Bogenminuten (16 Lichtjahre)
Daten
Instrument: NIRCam
Filter: F090W, F187N, F200W, F335M, F444W, F470N
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem NIRCam-Instrument aufgenommen wurden. Mehrere Filter wurden verwendet, um schmale und breite Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
Rot: F444W Orange: F335M Gelb: F470N Grün: F200W Cyan: F187N Blau: F090W

Über das Bild: Bild des Carina-Nebels (NGC 3324), aufgenommen mit Webb‘s Nahinfrarotkamera (NIRCam), mit Kompasspfeilen, Maßstabsleiste und Farbschlüssel zur Orientierung.

Die Kompasspfeile nach Norden und Osten zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel an. Beachten Sie, dass die Beziehung zwischen Norden und Osten am Himmel (von unten gesehen) im Vergleich zu den Richtungspfeilen auf einer Karte des Bodens (von oben gesehen) umgekehrt ist.

Der Maßstabsbalken ist in Lichtjahren angegeben, was der Entfernung entspricht, die das Licht in einem Erdjahr zurücklegt. (Es dauert 2 Jahre, bis das Licht eine Strecke zurückgelegt hat, die der Länge des Maßstabsbalkens entspricht.) Ein Lichtjahr sind etwa 9,46 Billionen Kilometer. Das auf diesem Bild gezeigte Sichtfeld hat einen Durchmesser von etwa 16 Lichtjahren.

Dieses Bild zeigt unsichtbare Nahinfrarot-Wellenlängen, die in Farben des sichtbaren Lichts umgewandelt wurden. Der Farbschlüssel zeigt, welche NIRCam-Filter bei der Erfassung des Lichts verwendet wurden. Die Farbe jedes Filternamens ist die Farbe des sichtbaren Lichts, die verwendet wird, um das infrarote Licht darzustellen, das durch diesen Filter gelangt.

“Kosmische Klippen” im Carina-Nebel (NIRCam and MIRI Composite Compass Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Carina-Nebel, NGC 3324
Objektbeschreibung: Sternentstehungsgebiet im Carina-Nebel
Rektaszension: 10:36:59.0
Deklination: -58:37:0.0
Sternbild: Carina
Entfernung: 7.600 Lichtjahre entfernt (2.300 Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 5,6 Bogenminuten (12 Lichtjahre)
Daten
Instrument: NIRCam, MIRI
Filter: NIRCam>F090W, F200W, F444W
Filter: MIRI>F770W, F1130W, F1280W, F1800W
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus getrennten Aufnahmen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten MIRI und NIRCam gemacht wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um breite Wellenlängenbereiche zu erfassen. Die Farbe ergibt sich aus der Zuordnung verschiedener Farbtöne (Farben) zu jedem monochromatischen (Graustufen-)Bild, das einem einzelnen Filter zugeordnet ist. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
Rot: F444W + F1800W Grün: F200W + F1280W Cyan: F1130W Blau: F090W Lila: F770W

Über das Bild: Zusammengesetztes Bild des Carina-Nebels (NGC 3324), aufgenommen von der Nahinfrarot-Kamera (NIRCam) und Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) von Webb, mit Kompasspfeilen, Maßstabsleiste und Farbschlüssel als Referenz.

Dieses Bild zeigt unsichtbare Wellenlängen im nahen und mittleren Infrarot, die in Farben des sichtbaren Lichts umgewandelt wurden. Der Farbschlüssel zeigt, welche NIRCam- und MIRI-Filter bei der Aufnahme des Lichts verwendet wurden. Die Farbe jedes Filternamens ist die Farbe des sichtbaren Lichts, die verwendet wird, um das infrarote Licht darzustellen, das durch diesen Filter hindurchgeht.