Der Ringnebel, aufgenommen im sichtbaren Licht mit dem Hubble-Weltraumteleskop (links), in der Radioemission von Kohlenmonoxidmolekülen mit dem SMA (Mitte) und im Infraroten mit dem JWST (rechts), überlagert mit Konturen der CO-Emission (Bildnachweis: NASA/ESA/O’Dell/Ferland/Henney/Peimbert/Thompson; SMA-Bild und SMA/JWST-Bildüberlagerung: Joel Kastner/RIT)
Eines der meistfotografierten Objekte am Nachthimmel ist der Ringnebel, die Trümmer eines vergangenen sonnenähnlichen Sterns, der etwa 2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Sein auffälliges, rauchringähnliches Aussehen hat die Astronomen sowohl in Erstaunen versetzt als auch vor ein Rätsel gestellt. Sie haben lange darüber diskutiert, ob dieser Überrest wirklich die Form eines Rings hat oder ob sein Aussehen lediglich eine Illusion ist, die durch unseren Blickwinkel im Weltraum entsteht.
Neue Beobachtungen des Ringnebels haben nun die Bewegung der Gasmoleküle entlang seines Randes aufgezeichnet, was es den Astronomen ermöglicht, seine Struktur im Detail zu entschlüsseln. Die Ergebnisse zeigen, dass der Überrest weniger wie ein perfekter Ring, sondern eher wie ein Fass geformt ist, wobei unser Blickwinkel direkt auf seine Pole ausgerichtet ist, sagte Joel Kastner vom Rochester Institute of Technology am Dienstag (14. Januar) während der 245. Pressekonferenz der American Astronomical Society (AAS) in Maryland.
Wir starren „direkt in die Röhre, was mich wirklich sehr überrascht – wir haben einfach Glück“, sagte er und bemerkte, dass die Ergebnisse im Wesentlichen „eine ganz neue Sicht auf einen alten astronomischen Freund“ bieten.
Diese Erkenntnisse helfen den Wissenschaftlern, die Prozesse besser zu verstehen, die komplexe planetarische Nebel formen, die trotz ihres Namens keine wirkliche Verbindung zu Planeten haben. Sie sind eigentlich die Überreste von Sternen, die unseren ähnlich sind und vor langer Zeit starben. Die falsche Bezeichnung entstand, weil diese Nebel bei der Betrachtung durch kleine Teleskope durch die frühen Astronomen wie Planeten aussahen.
„Früher dachte man, planetarische Nebel seien einfache, runde Objekte mit einem einzigen sterbenden Stern im Zentrum“, sagte der Astronom Roger Wesson von der Universität Cardiff in einer früheren Erklärung. „Es stellt sich die Frage: Wie kann ein kugelförmiger Stern solch komplizierte und empfindliche nicht-sphärische Strukturen erzeugen?“
Um das herauszufinden, haben Kastner und seine Kollegen letztes Jahr das Submillimeter Array (SMA) – ein Netzwerk von Radioschüsseln auf dem Mauna Kea in Hawaii – benutzt, um hochauflösende Bilder des Ringnebels zu sammeln.
Sie kartierten insbesondere die Bewegungen der Kohlenmonoxid-Gasmoleküle, die den Nebel umreißen. Kastner sagte, dass die Verfolgung der Geschwindigkeiten und Orte dieser Moleküle, die von dem sterbenden, sonnenähnlichen Stern, der den Nebel vor etwa 4.000 Jahren erschaffen hat, herausgeschleudert wurden, seine 3D-Form im Detail enthüllte – etwas, das nicht aus zusammengestürzten Ansichten von Teleskopen bestimmt werden kann, selbst nicht von leistungsstarken Observatorien wie den Weltraumteleskopen Hubble und James Webb.
Das 3D-Modell half den Forschern nicht nur, die ellipsoide Struktur des Nebels zu bestimmen, sondern bestätigte auch, dass sich der stellare Leichnam des vergangenen Sterns, der als weißer Zwerg bekannt ist und als winziger weißer Punkt innerhalb des Nebels zu sehen ist, tatsächlich in seinem Zentrum befindet.
„Das war keine ausgemachte Sache“, sagte Kastner auf der AAS-Pressekonferenz. Der Weiße Zwerg erscheint auf vielen Teleskopbildern leicht außermittig; dies könnte jedoch auf unseren Blickwinkel und die leicht falsch ausgerichteten „Pole“ des Überrests zurückzuführen sein, und nicht auf die Position des Sterns selbst, erklärte Kastner.
Rezente exquisite Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops hatten mehrere konzentrische Bögen kurz hinter dem äußeren Rand des Hauptrings enthüllt, die sich offenbar alle 280 Jahre gebildet haben.
Es gibt jedoch keinen offensichtlichen Grund dafür, warum dies mit so großer Regelmäßigkeit geschieht, was die Astronomen zu der Annahme veranlasst, dass ein unsichtbarer Begleitstern den zentralen Weißen Zwerg umkreist. Dieser verborgene Stern, der nach Schätzungen der Astronomen mindestens so weit vom Zentralstern entfernt ist wie Pluto von der Sonne, hätte das Material, das der sterbende Stern abwirft, so geformt, dass der atemberaubend komplexe Nebel entstanden wäre, den wir heute sehen und lieben.
In der Tat haben Kastner und sein Team bei den neuen Beobachtungen „Löcher“ im Nebel beobachtet, die sie auf schnellere, jüngere Ausströmungen zurückführen, die von dem verborgenen Begleitstern ausgestoßen werden. Das Vorhandensein eines stellaren Geschwisters des Zentralsterns „bringt das einfache Ein-Stern-Szenario, das diese Nebel bildet, gehörig durcheinander“, sagte Kastner auf der Pressekonferenz.
