Ein gewaltiger bipolarer Ausstrom von Gas und Staub, entstanden aus der turbulenten Geburt eines Doppelsternsystems, hat eine kosmische Sanduhr geformt – und das James Webb Space Telescope hat diese Szene in atemberaubenden Details festgehalten.
Als Lynds 483 oder LBN 483 bezeichnet, liegt dieser nebelartige Ausfluss etwa 650 Lichtjahre von uns entfernt. Er bietet dem James-Webb-Weltraumteleskop eine ideale Gelegenheit, mehr über den Prozess der Sternentstehung zu erfahren. (Beverly Lynds war eine Astronomin, die in den 1960er Jahren sowohl helle Nebel – BN – als auch dunkle Nebel – DN – katalogisierte.)
Wie entsteht aus der Geburt von Sternen ein solcher Nebel? Sterne wachsen, indem sie Material aus ihrer unmittelbaren Umgebung aufnehmen, einer durch Gravitation kollabierten Wolke aus molekularem Gas. Paradoxerweise können sie jedoch auch Material in Form von schnellen, schmalen Jets oder breiteren, langsameren Ausflüssen wieder ausstoßen. Diese Jets und Ausflüsse prallen auf das umgebende Gas und den Staub und erzeugen so Nebel wie LBN 483.
Lynds helle Nebel 483, im Infrarotlicht vom JWST gesehen. (Bildnachweis: NASA/ESA/CSA/STScI)
Die Jets entstehen durch Material, das reich an verschiedenen Molekülen ist und auf junge Protosterne fällt. Im Fall von LBN 483 gibt es nicht nur einen, sondern zwei Protosterne. Der Hauptstern hat einen Begleiter mit geringerer Masse, der erst kürzlich im Jahr 2022 von einem Team unter der Leitung von Erin Cox von der Northwestern University entdeckt wurde. Das Team nutzte dafür ALMA, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Chile. Die Tatsache, dass sich im Herzen dieses schmetterlingsförmigen Nebels zwei Sterne verbergen, wird entscheidend sein, wie wir noch sehen werden.
Wir können diese beiden Protosterne im Bild der Nahinfrarotkamera des JWST nicht erkennen – sie sind auf dieser Skala viel zu klein. Doch wenn wir uns vorstellen könnten, bis ins Herz des Nebels hineinzuzoomen, zwischen seine beiden Lappen oder „Flügel“, würden wir die beiden Sterne entdecken, die eng in einer dichten, ringförmigen Wolke aus Gas und Staub eingebettet sind. Diese Wolke wird durch Material aus dem gasförmigen, schmetterlingsförmigen Nebel außerhalb ergänzt; die Sterne wachsen durch das Material, das sich aus dem staubigen Ring auf sie ansammelt.
Die Jets und Ausströmungen sind nicht konstant, sondern treten in Schüben auf. Dies geschieht, wenn die jungen Sterne überfüttert werden und einen Teil ihres angesammelten Materials ausstoßen. Magnetfelder spielen dabei eine entscheidende Rolle, indem sie diese Ströme geladener Partikel lenken.
Im LBN 483 beobachtet das JWST, wie diese Jets und Ausströmungen sowohl mit dem umgebenden nebelartigen „Geburtsort“ als auch mit zuvor ausgestoßenem Material kollidieren. Wenn die Ausströmungen auf das umliegende Material treffen, entstehen komplexe Formen. Die frischen Ausströmungen bahnen sich ihren Weg und reagieren dabei auf die Dichte des Materials, auf das sie stoßen.
Die gesamte Szenerie wird vom Licht der jungen Sterne selbst erhellt, das durch die Löcher ihrer staubigen Donuts nach oben und unten strahlt. Deshalb sehen wir die V-förmigen hellen Lappen und die dunklen Bereiche dazwischen, wo das Licht vom Torus blockiert wird.
Das JWST hat feine Details in den Lappen von LBN 483 erfasst, insbesondere die bereits erwähnten Verdrehungen und Falten. Der leuchtend orangefarbene Bogen ist eine Stoßfront, an der ein Ausstrom derzeit auf umgebendes Material trifft. Außerdem sind Strukturen zu erkennen, die wie Säulen aussehen – hier in hellem Lila dargestellt (es handelt sich um Falschfarben, die verschiedene Infrarotwellenlängen repräsentieren) und von den beiden Sternen wegzeigen. Diese Säulen sind dichtere Klumpen aus Gas und Staub, die von den Ausströmen noch nicht abgetragen wurden – ähnlich wie die mächtigen Buttes im Westen der USA, die Wind und Regen trotzen.
Beobachtungen von ALMA haben polarisierte Radiowellen aus dem kalten Staub im Herzen des Nebels entdeckt – Staub, der so kalt ist, dass selbst das JWST ihn nicht erfassen kann. Die Polarisation dieser Radiowellen wird durch die Ausrichtung des Magnetfelds verursacht, das das Innere von LBN 483 durchdringt. Dieses Magnetfeld verläuft parallel zu den Ausströmungen, die LBN 483 formen, steht jedoch senkrecht zum Zustrom von Material, das auf die beiden Sterne fällt.
Denken Sie daran, dass das Magnetfeld letztendlich die Ausströmungen antreibt. Daher ist sein Verhalten entscheidend für die Gestaltung der Form des Nebels. Die Staubpolarisation zeigt, dass sich in etwa 150 Milliarden Kilometern (93 Milliarden Meilen oder 1.000 Astronomische Einheiten) Entfernung von den Sternen – ähnlich der Distanz von Voyager 1 zu unserer Sonne – das Magnetfeld in einem deutlichen 45-Grad-Winkel gegen den Uhrzeigersinn abknickt. Dies könnte einen Einfluss darauf haben, wie die Ausströmungen LBN 483 formen.
Diese Verdrillung ist eine Folge der Bewegungen der wachsenden Sterne. Derzeit sind die beiden Protosterne 34 astronomische Einheiten (3,2 Milliarden Meilen/5,1 Milliarden Kilometer) voneinander entfernt, was nur etwas weiter ist als die Entfernung zwischen Neptun und unserer Sonne. Die führende Hypothese deutet jedoch darauf hin, dass die beiden Sterne ursprünglich weiter voneinander entfernt entstanden sind und sich dann einer dem anderen angenähert hat. Dies hat wahrscheinlich die Verteilung des Drehimpulses (der Impuls von umlaufenden Körpern) im jungen System verändert. Wie Energie muss auch der Impuls erhalten bleiben, daher wurde der überschüssige Drehimpuls in das Magnetfeld abgegeben, das von den Ausströmungen getragen wird – ähnlich wie das Magnetfeld unserer Sonne vom Sonnenwind transportiert wird – was zu einer Verdrillung des Magnetfelds führte.
Die Erforschung junger Systeme wie dem, das LBN 483 antreibt, ist entscheidend, um mehr über die Entstehung von Sternen zu erfahren. Dieser Prozess beginnt mit einer riesigen Wolke aus molekularem Gas, die instabil wird, unter Gravitationskollaps gerät und sich in Klumpen aufteilt. Jeder dieser Klumpen bildet die Wiege eines neuen Sternsystems. LBN 483 ist besonders interessant, da es nicht Teil einer größeren Sternentstehungsregion wie des Orionnebels zu sein scheint. Als isolierte Stelle der Sternentstehung könnte es daher nach leicht anderen Regeln funktionieren als diese riesigen stellaren Kinderstuben.
Durch die Untersuchung der Form von LBN 483 und der Art und Weise, wie diese Form durch Ausströmungen von Protosternen entsteht, können Astronomen diese Details in numerische Simulationen der Sternentstehung einfließen lassen. Auf diese Weise können sie nachvollziehen, was das JWST beobachtet. Dadurch lassen sich Modelle zur Sternentstehung überarbeiten und nicht nur besser verstehen, wie alle Sterne am Nachthimmel entstanden sind, sondern auch die Ereignisse, die vor 4,6 Milliarden Jahren zur Geburt unserer eigenen Sonne führten.
Wer weiß, vielleicht haben vor 4,6 Milliarden Jahren außerirdische Astronomen die Entstehung unserer eigenen Sonne beobachtet. Und in weiteren 4,6 Milliarden Jahren könnten die Bewohner des Doppelsternsystems, das sich derzeit gemütlich in LBN 483 befindet, dasselbe tun – während sie gleichzeitig den langwierigen Tod unserer Sonne verfolgen. Diese Astronomen wären durch Milliarden von Jahren getrennt, aber durch die immense Langlebigkeit der Sterne um sie herum miteinander verbunden.
