Vor 2.500 Jahren wurde eines der schönsten Merkmale des Weltraums geboren: der Südliche Ringnebel. Der Nebel wurde Anfang dieses Jahres vom Webb-Weltraumteleskop anschaulich abgebildet, und Astronomen glauben jetzt, genau zu wissen, wie es zu einem gewaltigen Ausbruch eines Sterns kam, der den eleganten Nebel hinterließ.
Der Stern, der den Nebel trug, war etwa dreimal so groß wie die Sonne und 500 Millionen Jahre alt. Das ist ziemlich jung, in stellaren Begriffen; unsere Sonne ist etwa 4,6 Milliarden Jahre alt und sollte für weitere 5 Milliarden leben.
Vor etwa 2.500 Jahren lebten Konfuzius und der Buddha noch. Die Peloponnesischen Kriege standen kurz vor dem Beginn. Und irgendwo in diesen dazwischenliegenden Jahren erlosch ein 2.000 Lichtjahre entfernter Stern und sprengte Gas von einem neu entstandenen Weißen Zwerg nach außen.
Der Stern des Südlichen Ringnebels ist nicht tot – noch nicht –, aber sein Ausstoß von Gas ist ein wichtiger Wendepunkt in der Lebensdauer des Sterns. Weiße Zwerge sind das stellare Endspiel; Sie bilden sich, wenn Sterne ihre Kernenergie erschöpft haben und ihre langsame Abkühlung beginnen.
Dank Bildern des Webb-Weltraumteleskops und cleveren Berechnungen und mathematischen Modellierungen des Forschungsteams können die Momente vor der stellaren Lichtshow des Südlichen Ringnebels nun im Detail untersucht werden. Wie die Wissenschaftler in ihrer Studie anschaulich schrieben: „Um die Ereignisse zu rekonstruieren, die zum Untergang des Vorläufers von NGC 3132 führten, wurde der [planetary nebula] wirkt wie ein Tatort.“
Verschiedene Webb-Filter heben verschiedene Aspekte einer Lichtquelle hervor, weshalb einige Teile des Nebels je nach Bild perlmuttartig oder durchscheinend rot aussehen können, während andere blau oder orange aussehen. Die Webb-Bildprozessoren entscheiden sich dafür, verschiedene Aspekte von Objekten hervorzuheben, um verschiedene Elemente zu präsentieren – heißes Gas, zum Beispieloder Sternenfabriken in größeren Systemen.
Ein Team von 70 Astronomen arbeitete zusammen, um festzustellen, dass bis zu fünf Sterne (von denen heute nur noch zwei sichtbar sind) am Sternenuntergang beteiligt gewesen sein könnten. Ihre Untersuchung des Todes des Stars ist veröffentlicht heute in der Naturastronomie.
„Wir waren überrascht, Hinweise auf zwei oder drei Begleitsterne zu finden, die wahrscheinlich seinen Tod beschleunigt haben, sowie auf einen weiteren ‚unschuldigen Zuschauer‘-Stern, der in die Wechselwirkung verwickelt wurde“, sagte Orsola De Marco, Astronomin an der Macquarie University und an der Studie beteiligt Hauptautor, an einer Universität Veröffentlichung.
Dank sehr präziser Messungen des hellsten Sterns (des Sterns unter den Sternen, wenn man so will) auf dem Webb-Bild war es möglich, dass das Team den Ursprung des Nebels nach und nach analysierte. Webb-Daten ermöglichten es den Forschern, seine Masse und den Stand seines eigenen Lebens genau zu messen, was es ihnen wiederum ermöglichte, die Masse des zentralen schwachen Sterns abzuleiten, bevor er sein Material abgab und den bunten Nebel erzeugte.
Webb bildete den südlichen Ring mit zwei Instrumenten ab, NIRcam und MIRI. Die Webb-Bilder wurden durch Daten des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte, des San Pedro de Mártir-Teleskops und der NASA-Weltraumteleskope Gaia und Hubble ergänzt.
Nur zwei der Sterne, von denen angenommen wird, dass sie an diesem kosmischen Zorn beteiligt sind, sind in Webbs sichtbar repräsentativer Farbschnappschuss des Nebels, aufgenommen mit NIRcam. Der helle Stern im Zentrum des Nebels ist Partner des Sterns, der so viel Materie ausgestoßen hat, dass er zu einem Weißen Zwerg wurde. Dieser verschrumpelte (und erschöpfte) Stern sitzt schwach entlang der 8-Uhr-Beugungsspitze des hellen Zentralsterns im obigen Bild.
Die Astronomen glauben, dass mindestens ein Stern mit dem schwächeren Stern (Stern 1 in der unten abgebildeten Zeitleiste) interagierte, als letzterer anschwoll und sich darauf vorbereitete, sein Gas auszustoßen und ein Weißer Zwerg zu werden.
Laut dem Team spuckte dieser mysteriöse Stern (Stern 3) Materiestrahlen aus, als er mit dem sterbenden Stern interagierte und den schwachen Stern in Staub hüllte, bevor er mit dem Zwerg verschmolz. Stern 2 in der Abbildung ist jetzt der helle Fleck in der Mitte des Nebels – ein vergleichsweise robuster Charakter, angesichts seines Mangels an explosiver Aktivität oder gasförmigen Freisetzungen.
Ein weiterer Star (oder “Partygänger”, in der Analogie des Space Telescope Science Institute eines schiefgegangenen astrophysikalischen Festes) wirbelte das Gas und den Staub auf, die von seinem Vorgänger freigesetzt wurden, und verursachten wellenförmige Kräuselungen im Material. Dann umkreiste ein weiterer Stern (Stern 5 in den Abbildungen oben) die Lichtshow und erzeugte das Ringsystem, das den Nebel umgibt.
Nach Einschätzung der Forscher kann man den Weißen Zwerg in der Nähe des Kerns des Nebels als den Gastgeber der Party betrachten, der viel zu heftig gewütet hat und lange vor dem Ende der Party ohnmächtig geworden ist. Aber der Star zeigte allen eine tolle Zeit, während es dazu kam, und es ist ihm zu verdanken, dass die Party weiterlebte.
„Wir glauben, dass all das Gas und der Staub, den wir überall herumgeschleudert sehen, von diesem einen Stern stammen müssen, aber es wurde von den Begleitsternen in ganz bestimmte Richtungen geschleudert“, sagte Joel Kastner, Astrophysiker am Rochester Institute of Technology. in einem StScI Veröffentlichung.
Die Forscher glauben, dass die gleichen Methoden, mit denen die Besonderheiten der Geburt des Südlichen Ringnebels aufgedeckt wurden, dabei helfen könnten, die Geburten anderer Nebel sowie die astrophysikalischen Kräfte zu entschlüsseln, die bei den Wechselwirkungen von Sternen am Werk sind.
Die Bilder, die diese interstellare Szene enthüllten, wurden im Juni veröffentlicht; erst jetzt hatten die Forscher die Zeit, die Daten zu sichten und ihre Interpretation darzulegen.
Betrachten Sie also die Bilder du hast gesehen aus Webb daher weit– sie haben alle ihre eigenen Geschichten, die (hoffentlich) bald ausführlich erzählt werden.
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