NASA’s Webb wirft Licht auf die Entwicklung von Galaxien und Schwarzen Löchern

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

Zusammenfassung: Die unmittelbare Nähe von Stephan’s Quintetts erlaubt Astronomen von einem Logenplatz aus die Beobachtung von galaktischen Verschmelzungen und Wechselwirkungen

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA enthüllt in einem gewaltigen neuen Bild nie zuvor gesehene Einzelheiten der Galaxiengruppe „Stephan‘s Quintett„. Die unmittelbare Nähe dieser Gruppe ermöglicht es den Astronomen, galaktische Verschmelzungen und Wechselwirkungen aus nächster Nähe zu beobachten. Selten sehen Wissenschaftler so detailliert, wie interagierende Galaxien die Sternentstehung in der jeweils anderen auslösen und wie das Gas in diesen Galaxien gestört wird. Stephan‘s Quintett ist ein phantastisches „Labor“ zur Untersuchung dieser für alle Galaxien grundlegenden Prozesse. Das Bild zeigt auch Ausströmungen, die von einem supermassereichen Schwarzen Loch in einer der Galaxien der Gruppe angetrieben werden, in einer Detailgenauigkeit, wie man sie noch nie gesehen hat. Enge Galaxiengruppen wie diese waren im frühen Universum möglicherweise häufiger anzutreffen, als überhitzte, einfallende Materie sehr energiereiche Schwarze Löcher angetrieben haben könnte.

Stephan’s Quintett, eine visuelle Gruppierung von fünf Galaxien, ist vor allem durch den Filmklassiker „It’s a Wonderful Life“ bekannt. Heute zeigt das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA Stephans Quintett in einem neuen Licht. Dieses riesige Mosaik ist das bisher größte Bild von Webb, das etwa ein Fünftel des Monddurchmessers abdeckt. Es enthält über 150 Millionen Pixel und wurde aus nahezu 1.000 einzelnen Bilddateien zusammengesetzt. Die Informationen von Webb liefern neue Erkenntnisse darüber, wie galaktische Wechselwirkungen die Entwicklung der Galaxien im frühen Universum vorangetrieben haben könnten.

Mit seiner leistungsstarken Infrarotsicht und extrem hohen räumlichen Auflösung zeigt Webb nie zuvor gesehene Details in dieser Galaxiengruppe. Funkelnde Haufen von Millionen junger Sterne und Starburst-Regionen, in denen neue Sterne entstehen, zieren das Bild. Schwungvolle Schweife aus Gas, Staub und Sternen werden aufgrund gravitativer Wechselwirkungen aus mehreren Galaxien herausgezogen. Besonders spektakulär – Webb fängt riesige Schockwellen ein, während eine der Galaxien, NGC 7318B, durch den Haufen rast.

Die fünf Galaxien des Stephan‘schen Quintetts sind auch als Hickson Compact Group 92 (HCG 92) bekannt. Obwohl sie als „Quintett“ bezeichnet werden, sind nur vier der Galaxien wirklich eng beieinander und in einen kosmischen Tanz verwickelt. Die fünfte und am weitesten links stehende Galaxie, NGC 7320, steht im Vergleich zu den anderen vier deutlich im Vordergrund. NGC 7320 befindet sich 40 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, während die anderen vier Galaxien (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B und NGC 7319) etwa 290 Millionen Lichtjahre entfernt sind. Verglichen mit weiter entfernten Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren weit weg sind, ist dies im kosmischen Maßstab ziemlich nah. Die Untersuchung solch relativ naher Galaxien wie diesen hilft den Wissenschaftlern, Strukturen in einem viel weiter entfernten Universum besser zu verstehen.

Diese Nähe ermöglicht es den Astronomen, die Verschmelzung und die Wechselwirkungen zwischen Galaxien, die für die gesamte Entwicklung von Galaxien so wichtig sind, aus nächster Nähe zu beobachten. Selten können Forscher so detailliert beobachten, wie wechselwirkende Galaxien die Sternentstehung in anderen auslösen und wie das Gas in diesen Galaxien gestört wird. Stephan‘s Quintett ist ein phantastisches „Labor“ zur Untersuchung dieser für alle Galaxien grundlegenden Prozesse.

Enge Gruppen wie diese waren in der Frühzeit des Universums möglicherweise häufiger anzutreffen, als ihr überhitztes, einfallendes Material sehr energiereiche Schwarze Löcher, so genannte Quasare, angetrieben haben könnte. Auch heute noch beherbergt die oberste Galaxie der Gruppe – NGC 7319 – einen aktiven galaktischen Kern, ein supermassereiches Schwarzes Loch, das die Masse von 24 Millionen Sonnen besitzt. Es zieht aktiv Material an und gibt eine Lichtenergie ab, die der von 40 Milliarden Sonnen entspricht.

Webb hat den aktiven galaktischen Kern mit dem Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) und dem Mittelinfrarot-Instrument (MIRI) sehr detailliert untersucht. Die Integral Field Units (IFUs) dieser Instrumente – eine Kombination aus Kamera und Spektrograph – lieferten dem Webb-Team einen „Datenwürfel“ oder eine Sammlung von Bildern der spektralen Merkmale des galaktischen Kerns.

Ganz wie bei der medizinischen Magnetresonanztomographie (MRT) können die Wissenschaftler mit den IFUs die Informationen in viele Bilder zerlegen, um sie detailliert zu untersuchen. Webb durchdrang den Staubmantel, der den Kern umgibt, entdeckte heißes Gas in der Nähe des aktiven Schwarzen Lochs und maß die Geschwindigkeit heller Ausströmungen. Das Teleskop konnte diese Ausströmungen, die durch das Schwarze Loch angetrieben werden, in nie zuvor gesehenen Einzelheiten beobachten.

In NGC 7320, der ganz links und nächstgelegenen Galaxie der visuellen Gruppierung, konnte Webb einzelne Sterne und sogar den hellen Kern der Galaxie auflösen.

Als Bonus enthüllte Webb ein riesiges Meer aus Tausenden von entfernten Hintergrundgalaxien, die an die Hubble Deep Fields erinnern.

In Kombination mit dem bisher detailliertesten Infrarotbild von Stephan‘s Quintett, das mit MIRI und der Nahinfrarotkamera (NIRCam) aufgenommen wurde, werden die Daten von Webb eine Fülle wertvoller neuer Informationen liefern. Sie werden den Wissenschaftlern beispielsweise helfen, die Geschwindigkeit zu verstehen, mit der sich supermassereiche Schwarze Löcher ernähren und wachsen. Webb sieht auch Sternentstehungsgebiete sehr viel direkter und ist in der Lage, die Strahlung von Staub zu untersuchen – mit einer Detailgenauigkeit, die bisher nicht möglich war.

Das im Sternbild Pegasus gelegene Stephan’s Quintett wurde 1877 von dem französischen Astronomen Édouard Stephan entdeckt.

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.

NIRSpec wurde für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) von einem Konsortium europäischer Unternehmen unter der Leitung von Airbus Defence and Space (ADS) gebaut, wobei das Goddard Space Flight Center der NASA die Detektor- und Mikroverschlußsubsysteme lieferte.

Stephan’s Quintett (NIRCam and MIRI Composite Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Stephan’s Quintett, Hickson Compact Group (HCG) 92
Objektbeschreibung: Wechselwirkende Galaxiengruppe
Rektaszension: 22:35:57.49
Deklination: 33:57:36.0
Sternbild: Pegasus
Entfernung: 290 Millionen Lichtjahre (89 Millionen Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 7,4 Bogenminuten (etwa 620.000 Lichtjahre)
Daten
Instrument: NIRCam, MIRI
Filter: NIRCam>F090W, F150W, F200W, F277W, F365W, F444W
Filter: MIRI>F770W, F1000W
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten MIRI und NIRCam gemacht hat. 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: F356W+ F444W Orange: F1000W Gelb: F277W + F770W Grün: F200W Blau: F090W + F150W

Über das Bild: Ein gewaltiges Mosaik von Stephan‘s Quintett ist das bisher größte Bild des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA und deckt die Fläche von etwa ein Fünftel des Monddurchmessers ab. Es enthält über 150 Millionen Pixel und wurde aus fast 1.000 einzelnen Bilddateien zusammengesetzt. Die visuelle Gruppe von fünf Galaxien wurde von Webb‘s Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Mittelinfrarotinstrument (MIRI) aufgenommen.

Mit seiner leistungsstarken Infrarotsicht und extrem hoher räumlicher Auflösung zeigt Webb nie zuvor gesehene Details in dieser Galaxiengruppe. Funkelnde Haufen von Millionen junger Sterne und Starburst-Regionen, in denen neue Sterne entstehen, zieren das Bild. Schwungvolle Schweife aus Gas, Staub und Sternen werden aufgrund gravitativer Wechselwirkungen von einigen der Galaxien weggezogen. Besonders dramatisch: Das MIRI-Instrument von Webb fängt riesige Schockwellen ein, da eine der Galaxien, NGC 7318B, durch den Haufen rast. Diese Regionen, die das zentrale Galaxienpaar umgeben, sind in den Farben Rot und Gold dargestellt.

Dieses zusammengesetzte NIRCam-MIRI-Bild verwendet zwei der drei MIRI-Filter, um den heißen Staub und die Struktur innerhalb der Galaxie bestmöglich darzustellen und zu unterscheiden. MIRI erkennt einen deutlichen Farbunterschied zwischen dem Staub in den Galaxien und den Stoßwellen zwischen den wechselwirkenden Galaxien. Die Bildbearbeitungsspezialisten am Space Telescope Science Institute in Baltimore haben sich dafür entschieden, diesen Unterschied hervorzuheben, indem sie den MIRI-Daten die deutlichen gelben und orangen Farben gaben, im Gegensatz zu den blauen und weißen Farben, die den Sternen bei den Wellenlängen der NIRCam zugeordnet sind.

Die fünf Galaxien des Stephan‘schen Quintetts sind auch als Hickson Compact Group 92 (HCG 92) bekannt. Obwohl sie als „Quintett“ bezeichnet werden, sind nur vier der Galaxien wirklich eng beieinander und in einen kosmischen Tanz verwickelt. Die fünfte und am weitesten links stehende Galaxie, NGC 7320, steht im Vergleich zu den anderen vier deutlich im Vordergrund. NGC 7320 befindet sich 40 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, während die anderen vier Galaxien (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B und NGC 7319) etwa 290 Millionen Lichtjahre entfernt sind. Verglichen mit weiter entfernten Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind, ist dies im kosmischen Maßstab immer noch ein relativ kurzer Abstand. Die Untersuchung dieser relativ nahen Galaxien hilft den Forschern, Strukturen in einem viel weiter entfernten Universum besser zu verstehen.

Diese Nähe erlaubt es den Astronomen, die Verschmelzung von Galaxien und die Wechselwirkungen zwischen ihnen zu beobachten, die für die gesamte Entwicklung der Galaxien so wichtig sind. Selten können Wissenschaftler so genau beobachten, wie wechselwirkende Galaxien die Sternentstehung in anderen auslösen und wie das Gas in diesen Galaxien gestört wird. Stephan‘s Quintett ist ein phantastisches „Labor“ zur Untersuchung dieser für alle Galaxien grundlegenden Prozesse.

Eng gepackte Gruppen wie diese waren in der Frühzeit des Universums möglicherweise häufiger anzutreffen, als ihr überhitztes, einfallendes Material sehr dynamische Schwarze Löcher, sogenannte Quasare, angetrieben haben könnte. Auch heute noch beherbergt die oberste Galaxie der Gruppe – NGC 7319 – einen aktiven galaktischen Kern, ein supermassereiches Schwarzes Loch, das lebhaft Material anzieht.

In NGC 7320, der linken und nächstgelegenen Galaxie in der visuellen Gruppe, war NIRCam bemerkenswert gut in der Lage, einzelne Sterne und sogar den hellen Kern der Galaxie aufzulösen. Alte, sterbende Sterne, die Staub produzieren, heben sich mit NIRCam deutlich als rote Punkte ab.

Die neuen Informationen von Webb liefern unschätzbare Erkenntnisse darüber, wie galaktische Wechselwirkungen die Entwicklung der Galaxien im frühen Universum angetrieben haben könnten.

Als Zugabe enthüllten NIRCam und MIRI ein riesiges Meer aus vielen Tausenden von entfernten Hintergrundgalaxien, die an die Deep Field Aufnahmen von Hubble erinnern.

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.

Stephan’s Quintett (MIRI Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Stephan’s Quintett, Hickson Compact Group (HCG) 92
Objektbeschreibung: Wechselwirkende Galaxiengruppe
Rektaszension: 22:35:57.49
Deklination: 33:57:36.0
Sternbild: Pegasus
Entfernung: 290 Millionen Lichtjahre (89 Millionen Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 4,5 Bogenminuten (etwa 370.000 Lichtjahre)
Daten
Instrument: MIRI
Filter: F770W, F1000W, F1500W
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind ein Komposit aus Einzelbelichtungen, die vom James-Webb-Weltraumteleskop mit dem MIRI-Instrument aufgenommen wurden. Es wurden mehrere Filter verwendet, um einen breiten Wellenlängenbereich 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: F1500W Grün: F1000W Blau: F770W

Über das Bild: Mit seiner leistungsstarken Sicht im mittleren Infrarot zeigt das Mid-Infrared Instrument (MIRI) nie zuvor gesehene Einzelheiten von Stephans Quintett, einer visuellen Gruppierung von fünf Galaxien. MIRI durchdrang staubumhüllte Regionen und enthüllte gewaltige Schockwellen und Gezeitenschweife, sowie Gas und Sterne, die durch Wechselwirkungen aus den äußeren Regionen der Galaxien gerissen wurden. Es enthüllte auch verborgene Bereiche der Sternentstehung. Die neuen Informationen von MIRI liefern unschätzbare Erkenntnisse darüber, wie galaktische Wechselwirkungen die Entwicklung der Galaxien im frühen Universum vorangetrieben haben könnten.

Dieses Bild enthält einen MIRI-Filter mehr als das NIRCam-MIRI-Kompositbild. Die Bildbearbeitungsspezialisten am Space Telescope Science Institute in Baltimore haben sich dafür entschieden, alle drei MIRI-Filter und die Farben Rot, Grün und Blau zu verwenden, um die Galaxienmerkmale und die Schockwellen zwischen den Galaxien möglichst deutlich voneinander zu unterscheiden.

In diesem Bild kennzeichnet Rot staubige, sternbildende Regionen sowie extrem weit entfernte, frühe Galaxien und Galaxien, die von dichtem Staub umhüllt sind. Blaue Punktquellen zeigen Sterne oder Sternhaufen ohne Staub. Diffuse blaue Bereiche weisen auf Staub hin, der einen erheblichen Anteil an großen Kohlenwasserstoffmolekülen enthält. Bei kleinen Hintergrundgalaxien, die über das Bild verstreut sind, stehen die grünen und gelben Farben für weiter entfernte, frühere Galaxien, die ebenfalls reich an diesen Kohlenwasserstoffen sind.

Die oberste Galaxie des Stephansquintetts – NGC 7319 – beherbergt ein supermassereiches Schwarzes Loch, das 24 Millionen Mal so massereich ist wie die Sonne. Es akkretiert rastlos Material und strahlt eine Lichtenergie ab, die der von 40 Milliarden Sonnen entspricht. MIRI blickt durch den Staub, der dieses Schwarze Loch umgibt, und enthüllt den auffallend hellen aktiven galaktischen Kern.

Als Bonus enthüllte die hohe Empfindlichkeit von MIRI im mittleren Infrarot ein Meer von bisher nicht aufgelösten Hintergrundgalaxien, die an die Hubble Deep Field Aufnahmen erinnern.

Die fünf Galaxien des Stephan‘schen Quintetts sind auch als Hickson Compact Group 92 (HCG 92) bekannt. Obwohl sie als „Quintett“ bezeichnet werden, sind nur vier der Galaxien wirklich eng beieinander und in einen kosmischen Tanz verwickelt. Die fünfte und am weitesten links stehende Galaxie, NGC 7320, steht im Vergleich zu den anderen vier deutlich im Vordergrund. NGC 7320 befindet sich 40 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, während die anderen vier Galaxien (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B und NGC 7319) etwa 290 Millionen Lichtjahre entfernt sind. Verglichen mit weiter entfernten Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind, ist dies im kosmischen Maßstab immer noch ein relativ kurzer Abstand. Die Untersuchung dieser relativ nahen Galaxien hilft den Forschern, Strukturen in einem viel weiter entfernten Universum besser zu verstehen.

Diese Nähe erlaubt es den Astronomen, die Verschmelzung von Galaxien und die Wechselwirkungen zwischen ihnen zu beobachten, die für die gesamte Entwicklung der Galaxien so wichtig sind. Selten können Wissenschaftler so genau beobachten, wie wechselwirkende Galaxien die Sternentstehung in anderen auslösen und wie das Gas in diesen Galaxien gestört wird. Stephan‘s Quintett ist ein fantastisches „Labor“ zur Untersuchung dieser für alle Galaxien grundlegenden Prozesse.

Stephan’s Quintett (MIRI Spectra)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Stephan’s Quintett, Hickson Compact Group (HCG) 92
Objektbeschreibung: Wechselwirkende Galaxiengruppe
Rektaszension: 22:35:57.49
Deklination: 33:57:36.0
Sternbild: Pegasus
Daten
Instrument: NIRCam, MIRI

Über das Bild: Stephan‘s Quintett ist eine visuelle Gruppierung von fünf Galaxien, die sich im Sternbild Pegasus befinden. Zusammen sind sie auch als Hickson Compact Group 92 (HCG 92) bekannt. Obwohl sie als „Quintett“ bezeichnet werden, sind nur vier der Galaxien wirklich eng beieinander und in einen kosmischen Tanz verwickelt. Die fünfte und am weitesten links stehende Galaxie, NGC 7320, befindet sich im Vergleich zu den anderen vier Galaxien deutlich im Vordergrund.

Enge Gruppen wie diese waren in der Frühzeit des Universums möglicherweise häufiger anzutreffen, als ihr überhitztes, einfallendes Material sehr energiereiche Schwarze Löcher, so genannte Quasare, angetrieben haben könnte. Auch heute noch beherbergt die oberste Galaxie der Gruppe – NGC 7319 – einen aktiven galaktischen Kern, ein supermassereiches Schwarzes Loch, das 24 Millionen Mal so massereich ist wie die Sonne. Es zieht lebhaft Material an und gibt eine Lichtenergie ab, die der von 40 Milliarden Sonnen entspricht.

Wissenschaftler, die das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA benutzen, untersuchten den aktiven galaktischen Kern sehr detailliert mit dem Mid-Resolution Spektrometer (MRS), das Teil des Mid-Infrared Instrument (MIRI) ist. Das Spektrometer verfügt über Integral Field Units (IFUs) – eine Kombination aus Kamera und Spektrograf. Diese IFUs versorgten das Webb-Team mit einem „Datenwürfel“ oder einer Bildersammlung der spektralen Merkmale des galaktischen Kerns.

Mit IFUs können Wissenschaftler räumliche Strukturen messen, die Geschwindigkeit dieser Strukturen bestimmen und eine ganze Reihe von Spektraldaten erhalten. Ähnlich wie bei der medizinischen Magnetresonanztomographie (MRT) können die Wissenschaftler mit den IFUs die Informationen in viele Bilder zerlegen und detailliert untersuchen.

Das MRS von MIRI durchdrang die Staubwolke in der Nähe des aktiven galaktischen Kerns, um die helle Emission von in dessen Nähe gelegenem heißem Gas zu messen, das durch die starken Winde und die Strahlung des Schwarzen Lochs ionisiert wird. Das Instrument hat das Gas in der Nähe des supermassereichen Schwarzen Lochs in einer noch nie dagewesenen Detailgenauigkeit gesehen und konnte seine Zusammensetzung bestimmen.

Wenn sich ein supermassereiches Schwarzes Loch versorgt, wird ein Teil des einfallenden Materials sehr heiß und in Form von Winden und Strahlen vom Schwarzen Loch weggestoßen. MIRI untersuchte viele verschiedene Regionen, darunter den ausströmenden Wind des Schwarzen Lochs – dargestellt durch den kleineren Kreis – und den Bereich unmittelbar um das Schwarze Loch selbst – dargestellt durch den größeren Kreis. Dabei zeigte sich, daß das Schwarze Loch von Silikatstaub umhüllt ist, der dem Strandsand ähnelt, aber viel kleinere Körner aufweist.

Das obere Spektrum, das aus dem Ausfluß des Schwarzen Lochs stammt, zeigt eine Region, die mit heißen, ionisierten Gasen gefüllt ist, darunter Eisen, Argon, Neon, Schwefel und Sauerstoff, wie die Peaks bei den jeweiligen Wellenlängen zeigen. Das Vorkommen mehrerer Emissionslinien desselben Elements mit unterschiedlichen Ionisierungsgraden ist für das Verständnis der Eigenschaften und des Ursprungs des Ausflusses sehr wertvoll.

Das untere Spektrum zeigt, daß das supermassereiche Schwarze Loch ein Reservoir an kälterem, dichterem Gas mit großen Mengen an molekularem Wasserstoff und Silikatstaub enthält, die das Licht aus den zentralen Regionen der Galaxie absorbieren.

Stephan’s Quintett (NIRSpec IFU)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Stephan’s Quintett, Hickson Compact Group (HCG) 92
Objektbeschreibung: Wechselwirkende Galaxiengruppe
Rektaszension: 22:35:57.49
Deklination: 33:57:36.0
Sternbild: Pegasus
Entfernung: 290 Millionen Lichtjahre (89 Millionen Parsec)
Daten
Instrument: NIRCam, NIRSpec, MIRI

Über das Bild: Stephan‘s Quintett ist eine visuelle Gruppierung von fünf Galaxien, die sich im Sternbild Pegasus befinden. Zusammen sind sie auch als Hickson Compact Group 92 (HCG 92) bekannt. Auch wenn sie als „Quintett“ bezeichnet werden, sind nur vier der Galaxien wirklich eng beieinander und in einen kosmischen Tanz verwickelt. Die fünfte und am weitesten links stehende Galaxie, NGC 7320, steht im Vergleich zu den anderen vier Galaxien deutlich im Vordergrund.

Das James-Webb-Weltraumteleskop untersuchte den aktiven galaktischen Kern mit dem Nahinfrarot-Spektrographen (NIRSpec) in allen Einzelheiten. Die Integral Field Units (IFUs) des Instruments – eine Kombination aus Kamera und Spektrograph – lieferten dem Webb-Team einen „Datenwürfel“ oder eine Sammlung von Bildern der spektralen Merkmale des galaktischen Kerns. Mit IFUs können Wissenschaftler räumliche Strukturen messen, die Geschwindigkeit dieser Strukturen bestimmen und eine ganze Reihe von Spektraldaten erhalten. Ähnlich wie bei der medizinischen Magnetresonanztomographie (MRT) können die Wissenschaftler mit den IFUs die Informationen in viele Bilder zerlegen und detailliert untersuchen.

Die IFUs von NIRSpec durchdrangen den Staubmantel, um die helle Emission von Ausströmungen heißen Gases in der Nähe des aktiven Schwarzen Lochs zu messen. Das Instrument sah das Gas in der Nähe des supermassereichen Schwarzen Lochs in Wellenlängen, die nie zuvor gemessen wurden, und konnte seine Zusammensetzung bestimmen.

Einige der wichtigsten von NIRSpec beobachteten Emissionslinien sind in diesem Bild zu sehen und stellen verschiedene Gaszuständen dar. Atomarer Wasserstoff, in blau und gelb, ermöglicht es den Wissenschaftlern, die Struktur des Ausflusses zu ermitteln. Eisenionen, in blaugrün, zeigen die Orte, an denen sich das heiße Gas befindet. Der molekulare Wasserstoff (rot) ist sehr kalt und dicht und zeigt sowohl das ausströmende Gas als auch das Brennstoffreservoir des Schwarzen Lochs. Der helle, aktive Kern selbst wurde aus diesen Bildern entfernt, um die Struktur des umgebenden Gases besser zeigen zu können.

Durch den Einsatz von NIRSpec haben die Wissenschaftler noch nie dagewesene Informationen über das Schwarze Loch und seinen Ausfluß erhalten. Die Untersuchung dieser relativ nahen Galaxien hilft den Wissenschaftlern, die Entwicklung von Galaxien im viel weiter entfernten Universum besser zu verstehen.

NIRSpec wurde für die Europäische Weltraumorganisation (ESA) von einem Konsortium europäischer Unternehmen unter der Leitung von Airbus Defence and Space (ADS) gebaut, wobei das Goddard Space Flight Center der NASA die Detektor- und Mikroverschlußsubsysteme lieferte.

Stephan’s Quintett (MIRI IFU)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Stephan’s Quintett, Hickson Compact Group (HCG) 92
Objektbeschreibung: Wechselwirkende Galaxiengruppe
Rektaszension: 22:35:57.49
Deklination: 33:57:36.0
Sternbild: Pegasus
Entfernung: 290 Millionen Lichtjahre (89 Millionen Parsec)
Daten
Instrument: NIRCam, MIRI

Über das Bild: Stephan‘s Quintett ist eine visuelle Gruppierung von fünf Galaxien, die sich im Sternbild Pegasus befinden. Zusammen sind sie auch als Hickson Compact Group 92 (HCG 92) bekannt. Obwohl sie als „Quintett“ bezeichnet werden, sind nur vier der Galaxien wirklich eng beieinander und in einen kosmischen Tanz verwickelt. Die fünfte und am weitesten links stehende Galaxie, NGC 7320, liegt im Vergleich zu den anderen vier deutlich im Vordergrund.

Wissenschaftler, die das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA benutzen, untersuchten den aktiven galaktischen Kern sehr detailliert mit dem Mid-Resolution Spektrometer (MRS), das Teil des Mittelinfrarot-Instruments (MIRI) ist. Das Spektrometer verfügt über Integral Field Units (IFUs) – eine Kombination aus Kamera und Spektrograf. Diese IFUs versorgten das Webb-Team mit einem „Datenwürfel“ oder einer Bildersammlung der spektralen Merkmale des galaktischen Kerns.

Das MRS von MIRI durchdrang die Staubwolke in der Nähe des aktiven galaktischen Kerns, um die helle Emission von heißem Gas zu messen, das durch die starken Winde und die Strahlung des Schwarzen Lochs ionisiert wird. Das Instrument sah das Gas in der Nähe des supermassereichen Schwarzen Lochs in Wellenlängen, die nie zuvor so detailliert untersucht wurden, und konnte seine Geschwindigkeit bestimmen.

Einige dieser wichtigen Eigenschaften der Emission sind in diesem Bild dargestellt. Die blau gefärbten Bereiche zeigen in jedem Fall die Bewegung zum Betrachter hin und die orange gefärbten Bereiche die Bewegung vom Betrachter weg an. Die Argon- und Neonlinien stammen von heißen Stellen mit überhitztem Gas, das durch die starke Strahlung und die Winde des supermassereichen Schwarzen Lochs stark ionisiert wird. Die molekulare Wasserstofflinie stammt von kälterem, dichtem Gas in den zentralen Regionen der Galaxie, das vom ausströmenden Wind mitgerissen wird. Die Geschwindigkeiten werden durch Verschiebungen der Wellenlängen einer bestimmten Emissionslinie gemessen.

Stephan’s Quintett (NIRCam and MIRI Composite Compass Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Stephan’s Quintett, Hickson Compact Group (HCG) 92
Objektbeschreibung: Wechselwirkende Galaxiengruppe
Rektaszension: 22:35:57.49
Deklination: 33:57:36.0
Sternbild: Pegasus
Entfernung: 290 Millionen Lichtjahre (89 Millionen Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 7,4 Bogenminuten (etwa 620.000 Lichtjahre)
Daten
Instrument: MIRI, NIRCam
Filter: NIRCam>F090W, F150W, F200W, F277W, F365W, F444W
Filter: MIRI>F770W, F1000W
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit den Instrumenten MIRI und NIRCam gemacht hat. 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: F356W+ F444W Orange: F1000W Gelb: F277W + F770W Grün: F200W Blau: F090W + F150W

Über das Bild: Bild von Stephan‘s Quintett, HCG 92, aufgenommen von der Nahinfrarotkamera (NIRCam) und dem Mittelinfrarotinstrument (MIRI) von Webb, mit Kompasspfeilen, Skalenbalken und Farbschlüssel als Referenz.

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 100.000 Jahre, bis das Licht eine Strecke zurückgelegt hat, die der Länge des Balkens gleichkommt.) Ein Lichtjahr entspricht ungefähr 9,46 Billionen Kilometer. Das auf diesem Bild gezeigte Sichtfeld hat einen Durchmesser von etwa 620.000 Lichtjahren.

Dieses Bild zeigt unsichtbare Wellenlängen im nahen und mittleren Infrarotbereich, 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.

Stephan’s Quintett (MIRI Compass Image)

Fast Facts
Objekt
Objektname(n): Stephan’s Quintett, Hickson Compact Group (HCG) 92
Objektbeschreibung: Wechselwirkende Galaxiengruppe
Rektaszension: 22:35:57.49
Deklination: 33:57:36.0
Sternbild: Pegasus
Entfernung: 290 Millionen Lichtjahre (89 Millionen Parsec)
Abmessung: Das Bild hat einen Durchmesser von etwa 4,5 Bogenminuten (etwa 370.000 Lichtjahre)
Daten
Instrument: MIRI
Filter: F770W, F1000W, F1500W
Bild
Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammenstellung von Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit dem Instrument MIRI gemacht hat. 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: F1500W Grün: F1000W Blau: F770W

Über das Bild: Bild von Stephan‘s Quintett, HCG 92, aufgenommen von Webb‘s Mid-Infrared Instrument (MIRI), mit Kompasspfeilen, Maßstabsbalken und Farbschlüssel zur Orientierung.

Dieses Bild zeigt unsichtbare Wellenlängen des Lichts im mittleren Infrarot, die in Farben des sichtbaren Lichts umgewandelt wurden. Der Farbschlüssel zeigt, welche MIRI-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 fällt.