M27, der Hantelnebel

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Bildcredit und Bildrechte: Steve Mazlin

Beschreibung: Wird unsere Sonne einst so aussehen? Gut möglich. Der erste Hinweis auf die Zukunft unserer Sonne wurde 1764 unabsichtlich entdeckt. Zu dieser Zeit erstellte Charles Messier eine Liste diffuser Objekte, die nicht mit Kometen verwechselt werden sollten. Das 27. Objekt auf Messiers Liste, das nun als M27 oder Hantelnebel bekannt ist, ist ein planetarischer Nebel – jene Art von Nebeln, die unsere Sonne erzeugen wird, wenn die Kernfusion in ihrem Kern zum Erliegen kommt.

M27 ist einer der hellsten planetarischen Nebel am Himmel, man sieht ihn mit Fernglas im Sternbild Füchslein (Vulpecula). Licht braucht ungefähr 1000 Jahre, um von M27 zu uns zu gelangen. Hier wurde er in Farben abgebildet, die von Wasserstoff und Sauerstoff ausgestrahlt werden.

Das Verständnis der Physik und Bedeutung von M27 ging weit über die Wissenschaft des 18. Jahrhunderts hinaus. Auch heute noch sind viele Dinge im Zusammenhang mit bipolaren planetarischen Nebeln wie M27 rätselhaft, unter anderem der physikalische Mechanismus, der die äußere gasförmige Hülle eines massearmen Sterns ausstößt und einen im Röntgenlicht heißen Weißen Zwerg zurücklässt.

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MyCn 18: Der gravierte planetarische Sanduhrnebel

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble; Bearbeitung und Lizenz: Judy Schmidt

Beschreibung: Sehen Sie die Form der Sanduhr – oder blickt es Sie an? Mit etwas Fantasie zeichnen die Ringe von MyCn 18 die Umrisse einer Sanduhr – jedoch mit einem ungewöhnlichen Auge in der Mitte. Für den Zentralstern dieses sanduhrförmigen planetarischen Nebels läuft jedenfalls der Sand der Zeit aus. Wenn der Kernbrennstoff zur Neige geht, beginnt diese kurze, spektakuläre Schlussphase im Leben eines sonnenähnlichen Sterns, bei der seine äußeren Schichten abgestoßen werden – sein Kern wird ein abkühlender, verblassender Weißer Zwerg.

1995 machten Astronomen mit dem Weltraumteleskop Hubble (HST) eine Bilderserie mit planetarischen Nebeln, unter anderem diesem hier. Diese zarten Ringe aus farbenprächtigem leuchtendem Gas (Stickstoff: Rot, Wasserstoff: Grün, Sauerstoff: Blau) umranden die zarten Wände der Sanduhr. Die beispiellose Schärfe des Hubble-Bildes zeigte überraschende Details des Nebelauswurfprozesses, was zur Lösung der offenen Rätsel um komplexe Formen und Symmetrien planetarischer Nebel wie MyCn 18 beitragen soll.

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M27 ist kein Komet

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Bildcredit und Bildrechte: Bob Franke

Beschreibung: Auf der Suche nach Kometen am Himmel über dem Frankreich des 18. Jahrhunderts führte der Astronom Charles Messier sorgfältig eine Liste an Dingen, die er fand, und die eindeutig keine Kometen waren. Dieses Objekt ist die Nummer 27 auf seiner inzwischen berühmten Kein-Komet-Liste. Astronomen des 21. Jahrhunderts würden darin einen planetarischen Nebel erkennen, doch es ist auch kein Planet, obwohl er in einem kleinen Teleskop rund und planetenähnlich aussieht.

Messier 27 (M27) ist ein ausgezeichnetes Beispiel eines gasförmigen Emissionsnebels, der entsteht, wenn im Kern eines sonnenähnlichen Sterns der Nuklearbrennstoff zur Neige geht. Der Nebel entsteht, wenn die äußeren Hüllen des Sterns in den Raum ausgestoßen werden. Dabei entsteht ein visuelles Leuchten, indem seine Atome durch das intensive, aber unsichtbare Ultraviolettlicht des sterbenden Sterns angeregt werden.

Die schöne, symmetrische interstellare Gaswolke ist unter dem beliebten Namen Hantelnebel bekannt. Dieser ist größer als 2,5 Lichtjahre und liegt ungefähr 1200 Lichtjahre entfernt im Sternbild Fuchs. Dieses eindrucksvolle Farbkomposit betont Details der gut erforschten Zentralregion sowie blassere, selten abgebildete Strukturen im äußeren Hof des Nebels. Das Bild verwendet Breit- und Schmalbanddaten, die mit Filtern aufgenommen wurden, welche für die Emissionen von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen durchlässig sind.

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Der Lichthof um Jupiters Geist

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Bildcredit und Bildrechte: CHART32 Team, BearbeitungJohannes Schedler / Volker Wendel

Beschreibung: Nahaufnahmen von NGC 3242 zeigen die abgeworfene Hülle eines sterbenden, sonnenähnlichen Sterns, der fantasievoll als Jupiters Geist bezeichnet wird. Doch diese detailreiche Weitwinkel-Teleskopansicht zeigt auch den selten sichtbaren äußeren Hof des schönen planetarischen Nebels, der links oben vor Milchstraßensternen und Hintergrundgalaxien im gewundenen Sternbild Wasserschlange liegt.

Die intensive, unsichtbare Ultraviolettstrahlung des zentralen weißen Zwergsterns im Nebel liefert die Energie für sein unwirkliches Leuchten in sichtbarem Licht. Planeten des voll entwickelten weißen Zwergs in NGC 3242 könnten tatsächlich zur symmetrischen Form und den Strukturen im Nebel beigetragen haben. Der blasse, ausgedehnte Hof entstand wahrscheinlich durch Aktivität am Beginn der Rote-Riesen-Phase des Sterns, lange bevor er einen planetarischen Nebel ausstieß.

NGC 3242 ist etwa ein Lichtjahr groß und 4500 Lichtjahre entfernt. Die zarten Wolken auf der rechten Seite aus leuchtendem Material könnten interstellares Gas sein, das zufällig nahe genug am weißen Zwerg von NGC 3242 liegt, sodass ihn seine Ultraviolettstrahlung aktiviert.

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Der Katzenaugennebel in sichtbarem Licht und Röntgenstrahlung

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble Legacy Archive; Röntgenobservatorium Chandra; Bearbeitung und Bildrechte: Rudy Pohl

Beschreibung: Manche sehen darin ein Katzenauge, andere vielleicht die Schale einer kosmischen Riesen-Flügelschnecke, doch er ist einer der hellsten und detailreichsten planetarischen Nebel, die wir kennen. Er besteht aus Gas, das in der kurzen, aber prächtigen Phase nahe dem Lebensende eines sonnenähnlichen Sterns abgestoßen wird. Der sterbende Zentralstern dieses Nebels erzeugte vielleicht die äußeren kreisrunden konzentrischen Hüllen, indem er die äußeren Hüllen in einer Serie gleichmäßiger Erschütterungen abstieß. Die Entstehung der schönen, komplexen und symmetrischen inneren Strukturen ist jedoch nicht gut erklärbar.

Dieses Bild ist ein Komposit aus einem digital geschärften Bild des Weltraumteleskops Hubble, das mit einem im Röntgenlicht aufgenommenen Bild des Chandra-Observatoriums kombiniert wurde. Die erlesene schwebende Weltraumstatue ist größer als ein halbes Lichtjahr. Ein Blick in das Katzenauge könnte der Menschheit das Schicksal unserer Sonne zeigen, wenn sie in die Entwicklungsphase eines planetarischen Nebels eintritt – aber erst in etwa 5 Milliarden Jahren.

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NGC 6302: Der Schmetterlingsnebel

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, HLA; Überarbeitung und Bildrechte: Robert Eder

Beschreibung: Helle Sternhaufen und Nebel am Nachthimmel des Planeten Erde werden oft nach Blumen oder Insekten benannt. Obwohl die Flügelspannweite von NGC 6302 mehr als 3 Lichtjahre beträgt, ist er keine Ausnahme. Mit einer geschätzten Oberflächentemperatur von ungefähr 250.000 Grad Celsius wurde der sterbende Zentralstern dieses speziellen planetarischen Nebels ungewöhnlich heiß und leuchtet hell in Ultraviolettlicht, ist aber durch einen dichten Staubring vor der direkten Sicht verborgen.

Diese scharfe Nahaufnahme wurde 2009 vom Weltraumteleskop Hubble aufgenommen. Die Hubble-Bilddaten wurden hier neu bearbeitet und zeigen die bemerkenswerten Details des komplexen planetarischen Nebels. Der Staubtorus, der den Zentralstern umgibt, schneidet durch eine helle Höhle aus ionisiertem Gas und liegt nahe der Bildmitte, fast parallel zur Sichtlinie. In der staubigen kosmischen Hülle des heißen Sterns wurde molekularer Wasserstoff entdeckt. NGC 6302 liegt ungefähr 4000 Lichtjahre entfernt im arachnologisch korrekten Sternbild Skorpion.

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Der Helixnebel in Wasserstoff und Sauerstoff

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Bildcredit und Bildrechte: Andrew Campbell

Beschreibung: Starrt der Helixnebel Sie an? Nein, nicht in einem biologischen Sinn, aber er sieht einem Auge ziemlich ähnlich. Der Helixnebel heißt so, weil er so aussieht, als würde man die Achse einer Spirale entlangblicken. Inzwischen ist bekannt, dass er eine überraschend komplexe Geometrie hat, unter anderem mit sternförmigen Fasern und ausgedehnten äußeren Schlingen.

Der Helixnebel (alias NGC 7293) ist einer der hellsten und nächstliegenden planetarischen Nebel – das ist eine Gaswolke, die am Lebensende eines sonnenähnlichen Sterns gebildet wird. Der verbleibende zentrale Sternkern, dessen Schicksal es ist, als weißer Zwergstern zu enden, strahlt so energiereiches Licht ab, dass dieses das zuvor abgestoßene Gas zum Leuchten bringt.

Dieses Bild wurde in Licht aufgenommen, das von Sauerstoff (blau dargestellt) und Wasserstoff (rot) abgestrahlt wird. Es kombiniert Fotos mit einer Gesamtbelichtungszeit von 74 Stunden, die im Laufe von drei Monaten mit einem kleinen Teleskop in einem Hinterhof in der Vorstadt von Melbourne (Australien) aufgenommen wurden. Eine Nahaufnahme vom inneren Rand des Helixnebels zeigt komplexe Gasknoten, deren Ursprung unbekannt ist.

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Hof des Katzenauges

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Bildcredit und Bildrechte: Daten: Michael Joner (West Mountain Observatory, BYU), Romano Corradi (IAC), Hubble Legacy ArchiveBearbeitung: Robert Gendler

Beschreibung: Das ist kein Raketenstart einer Falcon 9 nach Sonnenuntergang. Der Katzenaugennebel (NGC 6543) ist einer der am besten erforschten planetarischen Nebel am Himmel. Seine einprägsamen Symmetrien liegen genau in der Zentralregion dieses zusammengesetzten Bildes, das so bearbeitet wurde, dass es einen gewaltigen, aber extrem blassen Hof aus gasförmigem Material zeigt, mit einem Durchmesser von mehr als drei Lichtjahren. Es wurde aus Daten von boden- und weltraumgebundenen Teleskopen erstellt und zeigt die weitläufige Absonderung, welche den helleren, vertrauten planetarischen Nebel umgibt.

Planetarische Nebel wurden lange Zeit für eine Schlussphase im Leben sonnenähnlicher Sterne gehalten. Doch erst kürzlich kam heraus, dass manche Planetarier Höfe wie diesen besitzen, die wahrscheinlich aus Materie entstanden sind, die in einem früheren aktiven Abschnitt der Sternentwicklung ausgeworfen wurde. Astronomen vermuten, dass die Phase des planetarischen Nebels ungefähr 10.000 Jahre dauert, das Alter der äußeren faserartigen Teile dieses Hofes schätzen sie jedoch auf 50.000 bis 90.000 Jahre.

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Ringe um den Ringnebel

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Bildcredit: Hubble, Large Binocular Telescope, Subaru-Teleskop; Komposition und Bildrechte: Robert Gendler

Beschreibung: Es gibt noch viel mehr im vertrauten Ringnebel (M57), als man mit einem kleinen Teleskop sieht. Der gut erkennbare zentrale Ring ist etwa ein Lichtjahr groß, doch diese bemerkenswert detailreiche Aufnahme – ein Gemeinschaftsprojekt, das Daten dreier großer Teleskope kombiniert – erforscht die ausschweifenden Fasern aus leuchtendem Gas, die sich viel weiter vom Zentralstern des Nebels ausdehnen.

Dieses außergewöhnliche Kompositbild enthält ein schmalbandiges Wasserstoffbild sowie aus Emissionen im sichtbaren Licht und im Infrarotlicht. Natürlich stammt das leuchtende Material bei diesem gut untersuchten Beispiel eines planetarischen Nebels nicht von Planeten. Die gasförmige Hülle entsteht vielmehr aus den abgestoßenen äußeren Schichten eines sterbenden sonnenähnlichen Sterns. Der Ringnebel ist etwa 2000 Lichtjahre entfernt und steht im musikalischen Sternbild Leier.

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Die außergewöhnliche Spirale in LL Pegasi

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Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, HLA; Bearbeitung und Bildrechte: Domingo Pestana und Raul Villaverde

Beschreibung: Wie entstand die seltsame Spiralstruktur links oben? Das weiß niemand, doch sie steht wahrscheinlich im Zusammenhang mit einem Stern in einem Doppelsternsystem, der in die Phase eines planetarischen Nebels eintritt, bei der seine äußere Atmosphäre abgestoßen wird.

Die riesige Spirale hat die Breite von etwa einem Drittel eines Lichtjahrs, besteht aus vier oder fünf vollständigen Windungen und weist eine beispiellose Gleichmäßigkeit auf. Wenn man die Ausdehnungsrate des Spiralgases in Betracht zieht, entsteht etwa alle 800 Jahre eine neue Schicht, was ziemlich genau der Zeit entspricht, in der die beiden Sterne einander umkreisen.

Das Sternsystem, das sie erzeugte, wird meist als LL Pegasi, aber auch als AFGL 3068 bezeichnet. Die ungewöhnliche Struktur selbst wurde als IRAS 23166+1655 katalogisiert. Dieses Bild wurde in nahem Infrarotlicht mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgenommen. Warum die Spirale leuchtet, ist selbst ein Rätsel, die führende Hypothese dazu besagt, dass sie das Licht naher Sterne reflektiert.

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Der Katzenaugennebel von Hubble

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Bildcredit: NASA, ESA, HEIC und das Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Beschreibung: Manche sehen hier ein Katzenauge. Doch der reizende Katzenaugennebel liegt dreitausend Lichtjahre von der Erde entfernt im interstellaren Raum. Er ist ein klassischer planetarischer Nebel. Das Katzenauge (NGC 6543) stellt eine kurze, aber prächtige Schlussphase im Leben eines sonnenähnlichen Sterns dar.

Der sterbende Zentralstern dieses Nebels könnte das einfache äußere Muster konzentrischer Staubhüllen erzeugt haben, indem er seine äußeren Hüllen in einer Serie regelmäßiger Erschütterungen abstieß. Doch die Entstehung der schönen, komplexeren inneren Strukturen ist nicht gut erklärbar.

Das wahrhaft kosmische Auge, das auf diesem digital geschärften Bild des Weltraumteleskops Hubble so klar erkennbar ist, ist größer als ein halbes Lichtjahr. Astronomen, die in dieses Katzenauge blicken, könnten natürlich das Schicksal unserer Sonne darin erkennen, deren Schicksal es ist, in ihre Entwicklungsphase eines planetarischen Nebels einzutreten … in etwa 5 Milliarden Jahren.

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