Supernova-Überrest Pa 30

Der Nebel im Bild erinnert an ein Feuerwerk zwischen hell leuchtenden Sternen. Die größeren Sterne wirken wie von Nebeln umhüllt. Der rötliche Nebel hat Speichen, die vom Zentrum nach außen gehen. Sie sind von Perlen gesäumt, die jeweils 4 Lichttage lang sind.
Bildcredit und Bildrechte: Internationales Gemini-Observatorim/NOIRLab/NSF/AURA. Danksagung: PI: T. Cunningham (Zentrum für Astrophysik – Harvard und Smithsonian). Bildbearbeitung: J. Miller und M. Rodriguez (Internationales Gemini-Observatorium/NSF NOIRLab), T.A. Rector (Universität von Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin und M. Zamani (NSF NOIRLab).

„Frohes Neues Jahr!“ Moment – nein, das ist kein Feuerwerk! Dieses Bild zeigt den Nebel Pa 30, der hier vom Teleskop Gemini Nord auf Hawaii beobachtet wurde. Er ist wohl ein alter Überrest von der Explosion einer Supernova. Es gibt unabhängige historische Berichte aus China, Japan und dem arabischen Raum von einem „Gaststern„. Er leuchtete im Jahr 1181 ganze 185 Tage lang am Himmel.

Vermutlich stammte der helle neue Lichtpunkt, aus dem das Feuerwerk Pa 30 entstand, von einer ungewöhnlichen Supernova vom Typ Iax. In der Astronomie weiß man nicht genau, was dabei geschah. Doch man vermutet, dass zwei Weiße Zwerge miteinander verschmolzen.

Der rätselhafte Zentralstern im Bild ist extrem heiß und erzeugt einen starken Wind. Dieser schuf möglicherweise die Fasern, die an Speichen erinnern. Seht genau hin: An den Filamenten sind Knoten wie Perlen aufgefädelt. Jede Perle ist etwa 4 Lichttage groß. Wenn wir verstehen, wie eine Supernova diesen erstaunlichen Überrest schuf, lösen wir ein 845 Jahre altes Rätsel, das immer noch besteht.

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Sh2-188: Der Garnelennebel

Eine rosafarbene, dicht gewobene Nebelschlinge füllt das Bild. Sie biegt sich nach links oben. Die Form entsteht, indem sie sich durchs All bewegt und auf Widerstand stößt.
Bildcredit und Bildrechte: Pawel Piechnik

Wie entstand der Wirbel im Garnelennebel? Der Grund dafür ist wahrscheinlich seine hohe Geschwindigkeit. Sicher ist, dass Sh2-188 einer der größeren planetarischen Nebel am Nachthimmel ist, wenn man seine Winkelbreite misst. Er ist etwa halb so breit wie der Mond.

Dazu kommt, dass sich sein Kern ungewöhnlich schnell durch den interstellaren Raum bewegt. Der Kern ist ein Weißer Zwerg, das ist das Überbleibsel des sonnenähnlichen Sterns, der seine äußere Hülle abgestoßen hat. Durch die schnelle Bewegung entsteht eine Stoßwelle oder Bugwelle. Links oben sieht man sie am deutlichsten. Sie erinnert an ein Boot, das durchs Wasser pflügt. Der Garnelennebel ist zwar sehr lichtschwach. Doch er leuchtet auf, indem er das Gas an seiner Vorderkante seiner Bewegung komprimiert und aufhellt.

Hier wurde der Garnelennebel im Licht von Wasserstoff, Schwefel und Sauerstoff fotografiert. Die Aufnahme entstand mit einem Amateurteleskop in einem Garten in Krakau (Polen). Danach wurde sie digital bearbeitet, um das Bild den echten Farben des Nebels anzunähern.

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RCW 86, ein historischer Supernova-Überrest

Die rötlich leuchtenden Fasern vor dicht verteilten Sternen gehören vielleicht zum Überrest der ältesten Supernova, von der je berichtet wurde. Die Berichte stammen aus China. Sie liegt im Sternbild Zentaur.
Bildcredit und Bildrechte: David Cowland

Im Jahr 185 n. Chr. berichteten chinesische Astronomen, dass in der Sterngruppe Nanmen ein neuer Stern aufleuchtete. Auf heutigen Sternkarten liegt dieser Teil des Himmels im südlichen Sternbild Zentaur. Monatelang sah man den neuen Stern mit bloßem Auge, ehe er verblasste und verschwand – so die Aufzeichnungen. Heute hält man ihn für die früheste Supernova der berichtet wurde.

Dieses Bild aus dem 21. Jh. entstand mit einem Teleskop. Es zeigt die feinen Umrisse des blassen Emissionsnebels vor dem Hintergrund aus Sternen. Man fand heraus, dass er der Überrest dieser historischen Sternexplosion ist. Der Nebel ist als RCW 86 katalogisiert. Seine rissige Form ist ungefähr kreisförmig und besteht aus interstellarem Gas, das von der Stoßwelle der Supernova ionisiert wird. Die Welle breitet sich immer noch aus.

Bilder aus dem All zeigen, dass RCW 86 große Mengen des Elements Eisen enthält. Doch im Überrest findet man keinen Neutronenstern oder Pulsar. Daher zählte die Supernova vermutlich zum Typ Ia. Bei manchen Supernovae kollabiert der Kern eines massereichen Sterns. Doch eine Supernova vom Typ Ia ist die thermonukleare Detonation eines Weißen Zwergs in einem Binärsystem, welcher zuvor Materie von seinem Begleiter ansammelte.

Der Supernovaüberrest RCW 86 liegt nahe an der Ebene unserer Milchstraße. Er ist am Himmel größer als der Vollmond und zu blass, als dass man ihn mit bloßem Auge sehen könnte. RCW 86 ist etwa 8000 Lichtjahre entfernt und an die 100 Lichtjahre groß.

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M27: Der Hantelnebel

Ein großer, farbenprächtiger Nebel ist von einem Sternfeld umgeben. Außen ragen in einigen Richtungen rote Strahlen aus dem Nebel. An anderen Rändern zieht ein blauer Schleier. Das Zentrum des Nebels ist bunt.
Bildcredit und Bildrechte: Francesco Antonucci

Wird unsere Sonne einst so enden? Das ist durchaus möglich. Den ersten Hinweis auf die Zukunft unserer Sonne entdeckte man 1764 ganz zufällig. Damals erstellte Charles Messier eine Liste diffuser Objekte, die man nicht mit Kometen verwechseln sollte.

Das 27. Objekt im Messier-Katalog ist ein planetarischer Nebel. Er ist als M27 oder Hantelnebel bekannt und einer der hellsten am Himmel. Derzeit sieht man ihn mit einem Fernglas im Sternbild Fuchs (Vulpecula). Das Licht benötigt ca. 1000 Jahre, um von M27 zu uns zu gelangen. Auf dieser Aufnahme ist es nachträglich entsprechend der Elemente eingefärbt. Rot steht für Wasserstoff und Blau für Sauerstoff.

Wir wissen heute, dass unsere Sonne in ca. 6 Milliarden Jahren ihre äußeren Gase in einen planetarischen Nebel wie M27 abstößt. Ihr Kern bleibt übrig und wird zu einem heißen weißen Zwerg, der Röntgenstrahlung abgibt.

Im 18. Jahrhundert lag das Verständnis der Physik und der Bedeutung von M27 weit außerhalb der Möglichkeiten der Wissenschaft. Noch heute sind viele Aspekte planetarischer Nebel ein Rätsel. Zum Beispiel wäre es interessant herauszufinden, wie ihre komplexen Formen entstehen.

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Longmore 8, der Hamsterrad-Nebel

Mitten im Bild ist eine kompakte rosatote Struktur, die an zwei Kreise erinnert, die mit Speichen verbunden sind. Dahinter zieht eine türkisblaue Nebelstruktur. Rechts ist eine helle Spiralgalaxie.
Bildcredit und Bildrechte: Mazlin, Parker, Forman, Magill, Hanson; Text: Keighley Rockcliffe (NASA GSFC, UMBC CSST, CRESST II)

Wie kam das Hamsterrad ins All? Der Hamsterrad-Nebel heißt auch Longmore 8. Andrew Longmore entdeckte ihn im Jahr 1976, als man den südlichen Himmel genau kartierte. Bei diesem Projekt kamen verbesserte Techniken der Fotografie zum Einsatz. Zum Beispiel bannte man mit sehr lichtempfindlichen Filmen blasse Objekte auf Platten. Diese untersuchte man mit bloßem Auge und katalogisierte die Objekte darauf.

Das Bild entstand am El-Sauce-Observatorium in Chile. Es zeigt die komplexe Struktur eines Rades aus schimmerndem Wasserstoff. Ein vergehender Stern stieß das Gas aus. Der übrig gebliebene Weiße Zwerg beleuchtet und ionisiert den Hamsterrad-Nebel. Auf der ursprünglichen Platte war die Struktur kaum zu erkennen. Dieses Bild zeigt den Fortschritt bei der Entwicklung moderner Teleskope und Kameras. Zwei Sicheln aus rötlichem Wasserstoff liegen sich gegenüber. Sie sind von einem blauen Schleier aus ionisiertem Sauerstoff umgeben. Die Form des Hamsterrades deutet an, dass der Weiße Zwerg im Zentrum einen Begleiter hat.

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Der Kopfhörer-Nebel PK 164 +31.1

Eine ovale, fast runde Blase mit rot leuchtendem Rand schwebt zwischen wenigen Sternen. Innen leuchtet sie in blassem Türkis. An den schmalen Seiten sind innen zwei helle Ausbuchtungen nach innen gewölbt.
Bildcredit und Bildrechte: Bernard Miller; Text: Keighley Rockcliffe (NASA GSFC, UMBC CSST, CRESST II)

Was machen Kopfhörer am Himmel? Dieses Bild zeigt den planetarischen Nebel PK 164 +31.1 oder Jones-Emberson 1. Er wird manchmal auch Kopfhörer-Nebel genannt. Dabei handelt es sich um den Überrest eines vergehenden sonnenähnlichen Sterns.

Der Nebel ist sehr lichtschwach und befindet sich im Sternbild Luchs. Seine Winkelbreite am Himmel beträgt etwa ⅕ des Vollmondes. Die roten und bläulich-grünen Farben zeigen die Atome von Wasserstoff und Sauerstoff. Der zentrale Weiße Zwerg im Nebel ionisiert sie und regt ihr Leuchten an.

Die Form der Kopfhörer entsteht durch zwei Blasen aus Wasserstoff. Sie dringen in den inneren Bereich mit Sauerstoff. Damit landet dieses Objekt auf einer langen Liste seltsam geformter Nebel. Die Struktur der seltsamen Nebel lässt vermuten, dass der vergehende Stern im Zentrum einen stellaren oder planetaren Begleiter hat. Dieser Begleiter wirbelt durch das ausströmende Material.

Tipp: Hört euch die Hubble– und JWST–Sonifikationen von planetarischen Nebeln mit euren Kopfhörern an!

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Webb zeigt den Cranium-Nebel

Ein Sternenfeld umgibt einen Nebel, der an ein Gehirn erinnert. Im Inneren des blauen äußeren Ovals liegt eine helle Nebelwolke.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI; Bearbeitung: J. DePasquale (STScI)

Was geht diesem Nebel durch den Kopf? Er heißt Cranium-Nebel, weil er einem menschlichen Gehirn ähnelt. Seine Entstehung ist ein Rätsel. Der Cranium-Nebel trägt auch die Bezeichnung PMR 1.

Einer Idee nach ist er ein planetarischer Nebel um einen Weißen Zwerg. Der einst sonnenähnliche Stern stieß demnach seine äußere Atmosphäre ab. Das geschah, als ihm der Brennstoff für die Kernfusion ausging und der Stern in sich zusammenfiel. Eine andere Theorie besagt, dass der zentrale Stern viel mehr Masse hat. Vielleicht ist er ein Wolf-Rayet-Stern. Dieser stößt mit seinen turbulenten Sternwinden Gas und Staub aus. Die dunkle, vertikale Teilung und die dünne äußere Hülle aus Gas machen all das noch mysteriöser.

Das Webb-Weltraumteleskop nahm dieses Bild im mittleren Infrarotbereich auf. Das zweite Bild, das ihr als Rollover seht, entstand im nahen Infrarot. Das System erinnert an ein Hirn. Es wird weiterhin beobachtet. Das könnte klären, ob es still und leise verschwindet oder ob es in vielen Jahren als Supernova explodiert.

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Der ringförmige planetarische Nebel Shapley 1

Auf einem dunklen Hintergrund mit Sternen steht ein blauer, nebliger Ring. In seiner Mitte leuchtet ein heller Stern.
Bildcredit und Bildrechte: Peter Bresseler; Text: Keighley Rockcliffe (NASA GSFC, UMBC CSST, CRESST II)

Was euch hier ansieht, ist kein kosmisches Auge. Das ist Shapley 1, ein wunderschön symmetrischer planetarischer Nebel. Shapley 1 trägt auch den Namen „Schöner-Ring-Nebel“ und die Bezeichnung PLN 329+2.1. Er ziert das Sternbild Winkelmaß am Südhimmel.

Der Nebel entstand, als einem Stern der Brennstoff ausging. Dieser Stern war ungefähr so schwer wie die Sonne und stieß seine äußeren Schichten ab. Sauerstoff aus diesen Schichten bringt den kreisrunden Schein zum Leuchten. Der helle Punkt in der Mitte ist ein Doppelsternsystem. Es besteht aus einem Weißen Zwerg und einem zweiten Stern, die einander alle 2,9 Tage umrunden. Der Weiße Zwerg ist der Sternenkern, der zurückblieb, nachdem die äußeren Schichten ins All geschleudert wurden.

Shapley 1 sieht für uns ringförmig aus, weil wir von oben auf das System blicken. Wir erfahren daher etwas darüber, wie zentrale Sterne die Struktur planetarischer Nebel beeinflussen.

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