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Der Nebel L1527 und sein ausbrechender Protostern bieten ein himmlisches Feuerwerk, aufgenommen mit dem James Webb Weltraumteleskop. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI)Pünktlich zum Unabhängigkeitstag hat die NASA ein atemberaubendes Bild des James Webb Weltraumteleskops (JWST) veröffentlicht, das ein unglaubliches rot-weiß-blaues Feuerwerk zeigt, das im Kosmos ausbricht.

Während die USA ihren Geburtstag feiern, ist das rote Leuchten dieser kosmischen „Rakete“ in Wirklichkeit der heftige Ausbruch eines jungen Sterns im Herzen der blau-weißen Gas- und Staubwolke oder des Nebels, aus dem er entstanden ist. Der betreffende Nebel heißt L1527 und befindet sich rund 460 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Stier.

Der zentrale „Körper“ des Nebels, der einem kosmischen Schmetterling ähnelt, ist ein glühender Protostern, der auf ein Alter von etwa 100.000 Jahren geschätzt wird. Wenn Ihnen das uralt vorkommt – und im Vergleich zu den 248 Jahre alten Vereinigten Staaten ist es das auch -, sollten Sie bedenken, dass unser Stern, die Sonne, und das sie umgebende Sonnensystem über 4,5 Milliarden Jahre alt sind.

Tatsächlich ist das stellare Objekt im Herzen dieses Nebels noch nicht einmal ein vollwertiger Stern. Dieses kosmische Feuerwerk markiert den Prozess, durch den sich der Protostern in einen Hauptreihenstern wie die Sonne verwandelt.

Geburt einer Nation und die Geburt eines Sterns

Sterne entstehen aus riesigen Molekülwolken, wenn überdichte Flecken immer mehr Masse ansammeln und schließlich unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren. Dadurch entsteht ein Protostern, der dann weiterhin Material aus der postnatalen Gas- und Staubwolke aufnimmt, die von der Molekülwolke übrig geblieben ist, aus der er entstanden ist.

Dieser Prozess setzt sich fort, bis der Protostern genügend Masse angesammelt hat, so dass der Druck und die Temperatur in seinem Kern groß genug werden, um die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium auszulösen.

Dies ist der Prozess, der für den Großteil der Energie verantwortlich ist, die Sterne ausstoßen, und es ist auch der Prozess, der definiert, was ein „Hauptreihenstern“ ist.

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Eine Illustration einer kollabierenden Gaswolke im Nebel L1527, die ein neues Sternsystem und einen Protostern bildet. (Bildnachweis: RIKEN)

Die neue Beobachtung von L1527 und seinem Protostern wurde mit dem Mid-Infrared Instrument von JWST durchgeführt. Auf dem Bild sind die weißen und blauen „Lappen“, die sich von der zentralen Region ausbreiten, Ausströmungen, die in entgegengesetzte Richtungen entlang der Rotationsachse des Protosterns emittiert werden, während er Gas und Staub aus seinem ursprünglichen Kokon verbraucht, um sein Wachstum zu erleichtern.

Die Ausströmungen verursachen Schockwellen, sogenannte „bowshocks“, im molekularen Gas um den Protostern. Diese Bugwellen ähneln den gekrümmten Wasserkämmen, die bei der Fahrt eines Schiffes in Meeren, Flüssen und Seen auf der Erde entstehen.

Diese geschockten Regionen leuchten im Vergleich zum dunklen Gas der übrigen Region, weil das Gas dort durch die Bogenstöße angeregt wird, oder „erregt“ wird. Die blauen Regionen stellen geschocktes Gas dar, das von kohlenstoffbasierten Molekülen, den polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, dominiert wird.

Im Herzen dieses entstehenden kosmischen Schmetterlings zeigt das JWST-Bild eine dunkle Linie, die eine Materiescheibe darstellt, die den Protostern umgibt und ihm allmählich zugeführt wird.

Die zentrale Region ist weiß, weil sporadische „stellare Rülpser“ von Material aus diesem fütternden Jungstern auftreten. Dieses weiße Leuchten oberhalb und unterhalb des zentralen Protosterns deutet auf eine Mischung aus ionisiertem Neon und dickem Staub hin, der weit von dem unordentlichen fütternden Protostern weggeschleudert wird. Die rote, stachelige Verschmierung um den Protostern ist ein Artefakt der JWST-Optik.

Der Nebel L1527, gesehen von JWST, dieses Mal mit dem NIRCam-Instrument. (Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI)

Dies ist nicht der erste Versuch von JWST, diesen jungen Stern und seine gasförmige Krippe abzubilden. Im November 2022 beobachtete das leistungsstarke Weltraumteleskop L1527 mit seinem Nahinfrarotkamera-Instrument (NIRCam). Das Bild ist etwas weniger patriotisch als die MIRI-Version und wird hauptsächlich von orangefarbenen Tönen dominiert, obwohl der Zentralstern rot bleibt und der untere „Flügel“ dieses geneigten kosmischen Schmetterlings von Blau dominiert wird.

Während der Protostern von L1527 weiter altert und sich in einen reifen Hauptreihenstern verwandelt, wird er weiterhin die ihn umgebende Materie verzehren. Der wachsende Stern wird auch energiereiche Jets und Strahlung freisetzen, die einen Großteil der Überreste dieser Molekülwolke wegdrücken. Infolgedessen werden viele der Strukturen, die auf den MIRI- und NIRCam-Bildern zu sehen sind, verschwinden.

Wenn die Umwandlung abgeschlossen ist, wird dieser schöne kosmische Schmetterling verschwunden sein, und der Stern selbst wird viel deutlicher zu sehen sein.

Durch die Verwendung von zwei Instrumenten zur Beobachtung von L1527 sowohl im nahen als auch im mittleren Infrarot hat JWST die Feinheiten des Verhaltens des Systems aufgedeckt, einschließlich der Frage, wie der zentrale Protostern seine Umgebung beeinflusst.

Im Taurus-Molekülwolkenkomplex, einer stellaren Kinderstube mit Hunderten von neu gebildeten Sternen, in der sich L1527 befindet, werden viele weitere Sterne geboren. Sterne wie dieser könnten sich auf diesen Komplex auswirken und die Entstehung weiterer Sterne verhindern, indem sie die breitere Molekülwolke stören, während sie ihre eigene Unabhängigkeit behauptet.