Schlagwort: Weißer Zwerg

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M2-9: Flügel eines Schmetterlingnebels

Im Bild schimmert ein gelb-grüner Nebel. Er hat die Form einer liegenden doppelwandigen Sanduhr. In der Mitte an der Verjüngung leuchtet ein heller Stern.

Bildcredit: Hubble-Vermächtnisarchiv, NASA, ESA – Bearbeitung: Judy Schmidt

Sollte man Sterne bewundern, weil sie so kunstvoll vergehen? Sterne liefern ihre kreativste Schau meist am Ende. Bei massearmen Sternen wie unserer Sonne oder beim oben gezeigten M2-9 verwandelt sich ein normaler Stern in einen Weißen Zwerg. Dabei stößt er seine äußere gasförmige Hüllen ab. Das abgestoßene Gas bildet oft eine eindrucksvolle Schau, die im Laufe von Tausenden Jahren allmählich verblasst. Sie wird als planetarischer Nebel bezeichnet.

M2-9 ist ein planetarischer Schmetterlingsnebel. Er ist 2100 Lichtjahre entfernt. Hier ist er in charakteristischen Farben dargestellt. Seine Flügel erzählen eine seltsame, aber unvollständige Geschichte. In der Mitte kreisen zwei Sterne in einer gasförmigen Scheibe mit dem 10-fachen Durchmesser von Plutos Bahn. Die abgestoßene Hülle des vergehenden Sterns dringt aus der Scheibe. So entsteht die bipolare Erscheinung. Viele physikalische Prozesse, die planetarische Nebel erzeugen, sind nicht bekannt.

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Aufstieg und Fall der Supernova 2015F

Videocredit und -rechte: Changsu Choi und Myungshin Im (Seoul National University)

Lehnt euch zurück und beobachtet, wie ein Stern explodiert. Die Supernova ereignete sich tatsächlich, als Dinosaurier auf der Erde lebten. Doch die Bilder, die das spektakuläre Ereignis zeigen, trudelten erst letztes Jahr ein. Berto Monard entdeckte die Supernova 2015F im März 2015 in der nahen Spiralgalaxie NGC 2442 entdeckt. Sie war so ungewöhnlich hell, dass man sie sogar mit kleinen Teleskopen sehen konnte.

Die Helligkeit entwickelte sich nach einem Muster, das zu einer Supernova vom Typ Ia passt. Das ist eine Art Sternexplosion, die auftritt, wenn ein Weißer Zwerg, der etwa so groß ist wie die Erde, so viel Masse ansammelt, dass sein Kern die Schwelle zur Kernfusion überschreitet. Das wurde möglicherweise durch einen begleitenden Weißen Zwerg mit geringerer Masse ausgelöst, der auf einer spiralförmigen Bahn hineinstürzte.

Es ist besonders interessant, nach Supernovae vom Typ Ia zu suchen, weil ihre absolute Helligkeit bekannt ist. Daher verrät ihre scheinbare Helligkeit die Entfernung. So kann man Entfernungen im gesamten Universum kalibrieren.

Das Video zeigt, wie der Stern zerstört wurde. Es beginnt mit Bildern vor der Explosion, dann folgt die Aufhellung und schließlich das Verblassen der Supernova. Ihr Leuchten wurde durch Kernspaltung verursacht und dauerte mehrere Monate an. Die Überreste von SN2015F sind inzwischen so blass, dass man sie nur noch mit großen Teleskopen sieht. Doch gestern leuchtete am Nachthimmel erneut etwas auf. Diesmal ist es eine sogar noch hellere Supernova. Sie liegt in einer näheren Galaxie, nämlich in Centaurus A.

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Der Medusanebel

Der Medusanebel im Sternbild Zwillinge ist hier besonders farbenprächtig dargestellt. Links ist ein Bogen gefaserter roter Nebel, rechts daneben mischen sich orangefarbene und blaue Nebel. Auch der Stern, der seine Hülle abwirft, ist im Bild.

Bildcredit und Bildrechte: Europäische Südsternwarte, VLT

Verflochtene Fasern aus leuchtendem Gas deuten den landläufigen Namen des Nebels an: Medusanebel. Diese Medusa ist auch als Abell 21 bekannt. Sie ist ein alter planetarischer Nebel, der zirka 1500 Lichtjahre entfernt ist. Er liegt an der südlichen Grenze des Sternbildes Zwillinge.

Wie sein mythologischer Namensvetter geht der Nebel mit einer dramatischen Transformation einher. Die Phase eines planetarischen Nebels ist ein Endstadium in der Entwicklung von Sternen mit geringer Masse wie die Sonne. Dabei verwandeln sie sich von Roten Riesen in heiße weiße Zwergsterne. Dabei stoßen sie ihre äußeren Hüllen ab.

Die Ultraviolettstrahlung des heißen Sterns bringt den Nebel zum Leuchten. Der helle Stern in der Mitte dieser Teleskop-Nahaufnahme liegt im Vordergrund. Er hat keinen Bezug zum Nebel. Der Zentralstern der Medusa, der sich verwandelt, ist der weniger helle Stern mittig im rechten Bildteil. Der Medusanebel ist wohl größer als 4 Lichtjahre.

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NGC 2440: Perle eines neuen Weißen Zwerges

Der weißliche Nebel NGC 2440 umgibt einen der heißesten Weißen Zwerge, die wir kennen. Er liegt im Sternbild Achterdeck des Schiffes (Puppis). Das Bild entstand mit dem Weltraumteleskop Hubble.

Bildcredit: H. Bond (STScI), R. Ciardullo (PSU), WFPC2, HST, NASA; Bearbeitung: Forrest Hamilton

Wie eine Perle leuchtet ein weißer Zwergstern am schönsten, wenn er von seiner Hülle befreit ist. In dieser Analogie wäre die Sonne ein Weichtier. Ihre abgeworfene Schale ist sicherlich in ferner Zukunft die schönste von allen.

Die Hülle aus Gas und Staub im Bild ist ein planetarischer Nebel. Er hat die Bezeichnung NGC 2440 und enthält einen der heißesten Weißen Zwerge, die wir kennen. Die leuchtende Sternenperle ist der helle Punkt in der Mitte. Der Teil von NGC 2440 im Bild ist ungefähr ein Lichtjahr breit.

Der Kern unserer Sonne wird irgendwann ein Weißer Zwerg, aber nicht in den nächsten fünf Milliarden Jahren. Das Falschfarbenbild entstand 1995 mit dem Weltraumteleskop Hubble. Der Nebel NGC 2440 ist etwa 4000 Lichtjahre entfernt. Er liegt im südlichen Sternbild Achterdeck des Schiffes (Puppis).

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MyCn18: Ein planetarischer Sanduhrnebel

Rote Ringe sind so angeordnet, dass sie an eine Sanduhr erinnern. In der Mitte ist ein Bereich, wo sie sich überschneiden. Dort leuchtet ein grünlicher Nebel, der stark an ein offenes Auge erinnert.

Bildcredit: R. Sahai und J. Trauger (JPL), WFPC2, HST, NASA

Dem Zentralstern im sanduhrförmigen planetarischen Nebel rinnt die Zeit davon. Die kurze, spektakuläre Schlussphase in der Existenz eines sonnenähnlichen Sterns tritt ein, wenn sein Kernbrennstoff aufgebraucht ist. Dann stößt er seine äußeren Schichten ab und sein Kern wird zu einem kühler werdenden Weißen Zwerg, der verblasst.

1995 fertigten Forschende mit dem Weltraumteleskop Hubble eine Bildserie des planetarischen Nebels an. Dabei entstand diese Aufnahme. Zarte Ringe aus farbigem leuchtendem Gas bilden die Umrisse der dünnen Wände der Sanduhr. Stickstoff ist rot, Wasserstoff ist grün und Sauerstoff ist blau dargestellt.

Die beispiellose Schärfe der Hubble-Bilder zeigt überraschende Details im Prozess, bei dem der Nebel ausgestoßen wird. Sie sollen die übrig gebliebenen Rätsel der komplexen Formen und Symmetrien planetarischer Nebel lösen.

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Kataklysmische Dämmerung

Hinter einem Gewässer, auf das man aus einer Höhle hinausblickt, strahlt am Horizont ein energiereiches Gebilde, das den Himmel rot färbt. Ein Strahl reicht nach oben zu einer Akkretionsscheibe. Links und rechts von dem Strahl sind die Sicheln von Himmelskörpern zu sehen.

Illustrationscredit und Bildrechte: Mark A. Garlick (Space-art.co.uk)

Bringt diese Dämmerung eine neue Nova? Das überlegen vielleicht Menschen in der Zukunft, wenn sie auf einem Planeten in einem kataklysmisch veränderlichen Doppelsternsystem leben.

Bei kataklysmischen Veränderlichen fließt Gas von einem großen Stern in eine Akkretionsscheibe, die um einen massereichen, kompakten weißen Zwergstern kreist. Wenn ein Klumpen Gas in der Akkretionsscheibe über eine gewisse Temperatur erhitzt wird, können explosive kataklysmische Ereignisse wie eine Zwergnova stattfinden. Dabei fällt der Klumpen schneller auf den Weißen Zwerg und landet mit einem hellen Blitz.

Eine Zwergnova zerstört keinen der beide Sterne. Zwergnovae können in unregelmäßigen Zeitabständen stattfinden. Das können wenige Tagen bis zu zehn Jahre sein. So eine Nova setzt weniger Energie frei als eine Supernova.

Doch wenn wiederholte Novae nicht heftig genug sind, um mehr Gas auszustoßen, als von außen einfällt, sammelt sich Materie auf dem Weißen Zwergstern an. Schließlich überschreitet der Weiße Zwerg die Chandrasekhargrenze. Dann bietet eine Höhle wie jene im Vordergrund wohl wenig Schutz, denn der ganze Weiße Zwerg explodiert als gewaltige Supernova.

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M27 – der Hantelnebel

Im Bild leuchtet ein innen zyklamefarbener, außen lila gefärbter Nebel inmitten von Sternen. Seine Form erinnert an eine Hantel.

Bildcredit und Bildrechte: Bill Snyder (Bill Snyder Photography)

Der erste Hinweis darauf, was aus unserer Sonne werden könnte, wurde 1764 versehentlich entdeckt. Damals erstellte Charles Messier eine Liste diffuser Objekte, die man nicht mit Kometen verwechseln sollte. Das 27. Objekt auf Messiers Liste ist als M27 oder Hantelnebel bekannt. Es ist ein planetarischer Nebel. So einen Nebel erzeugt später auch unsere Sonne, wenn die Kernfusion in ihrem Inneren zu Ende geht.

M27 ist einer der hellsten planetarischen Nebel am Himmel. Man sieht ihn mit einem Fernglas im Sternbild Füchslein (Vulpecula). Licht von M27 braucht etwa 1000 Jahre, um uns zu erreichen. Er ist oben in Farben dargestellt, die von Wasserstoff und Sauerstoff abgestrahlt werden.

Die Physik und Bedeutung von M27 zu verstehen überstieg die Wissenschaft des 18. Jahrhunderts. Noch heute gibt es viele Rätsel um bipolare planetarische Nebel wie M27. Dazu gehört der physikalische Mechanismus, bei dem die gasförmige äußere Hülle eines Sterns mit geringer Masse abgestoßen wird. Am Ende bleibt ein heißer Weißer Zwerg übrig, der Röntgenlicht abstrahlt.

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Supernovaüberrest SN 1006

Vor einem Hintergrund aus kleinen, relativ dicht verteilten Sternen breitet sich eine Blase aus. Sie wirkt ein bisschen fluffig, der Rand erinnert an eine Seifenblase.

Bildcredit: NASA, ESA, Zolt Levay (STScI)

1006 n. Chr. blitzte am Himmel des Planeten Erde ein neuer Stern auf. Er war die vielleicht hellste Supernova seit Beginn der Geschichtsaufzeichnung. Die Trümmerwolke der Sternexplosion dehnt sich aus. Sie befindet sich im südlichen Sternbild Wolf. Noch heute veranstaltet sie eine kosmische Lichtschau im ganzen elektromagnetischen Spektrum.

Das Kompositbild zeigt Röntgendaten des Chandra-Observatoriums in Blau. Optische Daten sind in gelblichen Farbtönen und Radiodaten sind rot dargestellt. Die Trümmer sind heute als Supernovaüberrest SN 1006 bekannt. Die Wolke hat einen Durchmesser von etwa 60 Lichtjahren. Sie stammt vermutlich von einem Weißen Zwergstern.

Der kompakte Weiße Zwerg ist Teil eines Doppelsternsystems. Er zog allmählich Materie von seinem Begleitstern ab. Die Ansammlung an Masse löste später eine thermonukleare Explosion aus, die den Weißen Zwerg zerstörte.

Die Entfernung zum Supernovaüberrest beträgt etwa 7000 Lichtjahre. Somit ereignete sich die Explosion 7000 Jahre vor 1006, als das Licht die Erde erreichte. Stoßwellen im Überrest beschleunigen die Teilchen auf extreme Energien. Sie sind vermutlich eine Quelle der rätselhaften kosmischen Strahlung.

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