Die merkwürdigen Strukturen im Saturnnebel

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Der eindrucksvolle Planetarische Nebel NGC 7009, auch Saturnnebel genannt, zeichnet sich vor dem dunklen Himmelshintergrund wie eine Ansammlung seltsam geformter Blasen ab, die in prächtigem Pink und Blau erstrahlen. Dieses farbenfrohe Bild wurde im Rahmen von Beobachtungen zur erstmaligen Kartierung des Staubs in einem Planetarischen Nebel mit dem leistungsfähigen MUSE-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der ESO aufgenommen. Die Karte – die eine Fülle komplexer Strukturen wie Schalen, einen Halo und ein merkwürdiges wellenartiges Merkmal im Staub zutage bringt – soll Astronomen helfen, zu verstehen, wie Planetarische Nebel ihre seltsamen Formen und Symmetrien entwickeln.

ESO-News vom 27.09.2017

Der Saturnnebel liegt etwa 5000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann (lat. Auarius). Sein Name leitet sich von seiner sonderbaren Gestalt ab, da er aussieht, als würde man den Ringplaneten Saturn von der Seite aus betrachten.

Tatsächlich haben Planetarische Nebel jedoch nichts mit Planeten zu tun. Der Saturnnebel war ursprünglich ein Stern mit niedriger Masse, der sich am Ende seines Lebens zu einem Roten Riesen entwickelte und seine äußeren Schichten abzustoßen begann. Diese Materie wurde durch starke Sternwinde weggeblasen und durch ultraviolette Strahlungangeregt, die aus dem zurückgebliebenen heißen stellaren Kern stammt, wodurch ein zirkumstellarer Nebel aus Staub und hellem, farbigem heißen Gas entstanden ist. Sichtbar ist auch der Zentralstern im Herzen des Saturnnebels, der dem Untergang geweiht ist und sich bereits zu einem Weißen Zwerg entwickelt [1].

Um besser verstehen zu können, warum planetarische Nebel solch merkwürdige Formen annehmen, untersuchte ein internationales Astronomenteam unter der Leitung von Jeremy Walsh von der ESO mit dem Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) den staubigen Schleier des Saturnnebels. MUSE ist ein Instrument, das an einem der vier Hauptteleskope des Very Large Telescope am Paranal-Observatorium der ESO in Chile angebracht ist. MUSE erzeugt nicht nur ein Bild, sondern sammelt für jeden einzelnen Punkt im Bild auch Informationen über das Spektrum – also den Farbbereich – des Lichts des Objekts.

Das Team nutzte MUSE, um die ersten detaillierten optischen Karten für die Verteilung von Gas und Staub innerhalb eines Planetarischen Nebels anzufertigen [2]. Das daraus entstandene Bild des Saturnnebels zeigt viele komplexe Strukturen, darunter eine elliptische innere Schale, eine äußere Schale und einen Halo. Es zeigt auch zwei zuvor aufgenommene Ströme, die sich von beiden Enden der Längsachse des Nebels erstrecken und in hellen Ansae (lateinisch für „Henkel“) enden.

Faszinierenderweise fand das Team auch eine wellenartige Struktur im Staub, die noch nicht vollständig verstanden ist. Der Staub ist zwar über den ganzen Nebel verteilt, aber es gibt einen deutlichen Rückgang in der Staubmenge am Rand der inneren Schale, wo es scheint, als würde er dort zerstört. Für diesen Prozess kommen mehrere Mechanismen in Frage. Die innere Schale ist im Wesentlichen eine sich ausdehnende Druckwelle, die möglicherweise die Staubkörner zerstört oder für einen zusätzlichen Erhitzungseffekt sorgt, der den Staub verdampfen lässt.

Die Kartierung der Gas- und Staubstrukturen innerhalb der planetarischen Nebel wird dazu beitragen, ihre Rolle im Leben und Tod von Sternen mit niedriger Masse zu verstehen. Außerdem wird sie auch Astronomen dabei behilflich sein, zu verstehen, wie die seltsamen und komplexen Formen planetarischer Nebel zustande kommen.

Die Fähigkeiten von MUSE reichen jedoch weit über die Beobachtung von Planetarischen Nebeln hinaus. Das hochempfindliche Instrument kann auch die Entstehung von Sternen und Galaxien im frühen Universum untersuchen und die Verteilung der Dunklen Materie in Galaxienhaufen im nahen Universum abbilden. MUSE hat auch die erste 3D-Karte von den Säulen der Schöpfung im Adlernebel (eso1518) erstellt und einen spektakulären kosmischen Zusammenstoß in einer nahe gelegenen Galaxie (eso1437) aufgenommen.

Endnoten

[1] Planetarische Nebel sind in der Regel kurzlebig. Der Saturnnebel wird nur wenige Zehntausende Jahre überdauern, bevor er sich so weit ausgedehnt und abgekühlt hat, dass er unsichtbar wird. Der Zentralstern wird dann verblassen, sobald er sich zu einem heißen Weißen Zwerg entwickelt hat.

[2] Das Hubble-Weltraumteleskop von NASA/ESA hatcte zuvor bereits ein spektakuläres Bild des Saturnnebels aufgenommen – aber im Gegensatz zu MUSE kann es nicht für jeden Punkt im ganzen Nebel ein Spektrum liefern.

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