🕷️ Die kosmische Spinne wie nie zuvor mit James Webb gesehen
Das von dem Instrument NIRCam aufgenommene Bild zeigt einen planetarischen Nebel, dessen Zentralstern von einer rosafarbenen Staubwolke verborgen wird. Ein intensives rotes Licht geht von dieser Region aus und beleuchtet die umgebenden Materialien. Zwei große bläuliche Schleifen, bestehend aus feinen Graten aus molekularem Gas, erstrecken sich diagonal vom Zentrum zu den Bildrändern. Tausende von weißen Sternen übersäen den Hintergrund, sichtbar durch die dünneren Staubschichten.
Der planetarische Nebel NGC 6537, fotografiert vom James-Webb-Teleskop. Der Zentralstern ist von einer rosa Staubwolke verborgen, während blaue Strukturen sich vom Zentrum aus erstrecken. Tausende von Sternen bilden den Hintergrund.
Bildnachweis: European Space Agency
Planetarische Nebel wie dieser entstehen, wenn gewöhnliche Sterne das Ende ihrer Existenz erreichen. Nachdem sie sich in Rote Riesen verwandelt haben, stoßen diese Gestirne ihre äußeren Schichten in den Weltraum aus und legen ihren extrem heißen Kern frei. Die von dem Zentralstern emittierte ultraviolette Strahlung ionisiert das ausgestoßene Material und verursacht dessen Leuchten. Diese spektakuläre Phase des Sternenlebens dauert nur einige Zehntausende von Jahren, was sie zu einem relativ vergänglichen Phänomen auf kosmischer Zeitskala macht.
Der Zentralstern des Nebels erscheint heller als die ihn umgebenden Netze aus Gas und Staub. Beobachtungen im optischen Bereich, wie sie von Hubble durchgeführt wurden, zeigten einen schwachen, blauen Stern, aber die Infrarotsicht von Webb enthüllt eine Hülle aus warmem Staub, die den Hauptstern umgibt. Dieser Staub umkreist den Stern wahrscheinlich in Form einer Scheibe, was das rötliche Aussehen erklärt, das von den für infrarote Wellenlängen empfindlichen Instrumenten erfasst wird.
Die ausgedehnten Lappen des Nebels, die die "Beine" der kosmischen Spinne bilden, sind nun in ihrer Gesamtheit sichtbar. Diese blauen Strukturen, die sich jeweils über etwa drei Lichtjahre erstrecken, werden durch das von Wasserstoffmolekülen emittierte Licht begrenzt. Das Gas, das aus dem Zentrum des Nebels entweicht, hat diese massiven Blasen über Tausende von Jahren aufgebläht und dabei diese geschlossenen Formen geschaffen, die das gesamte Sichtfeld des NIRCam-Instruments einnehmen.
Neue Beobachtungen enthüllen auch die Anwesenheit von aktiven Gasjets, die aus dem Herzen des Nebels stammen. Eine längliche, S-förmige Struktur in purpurroter Farbe markiert die Stelle, an der ein schneller Jet in der Nähe des Zentralsterns auftauchte und mit dem zuvor ausgestoßenen Material kollidierte. Diese Wechselwirkung trug dazu bei, die wellige Struktur, die wir heute beobachten, zu formen und allmählich das charakteristische Aussehen dieses planetarischen Nebels zu gestalten.
Die Entstehung planetarischer Nebel
Planetarische Nebel stellen eine der Endphasen der Sternentwicklung für Sterne mittlerer Masse, wie unsere Sonne, dar. Wenn diese Gestirne ihren nuklearen Brennstoff erschöpfen, wird ihr inneres Gleichgewicht gebrochen, was zu einer spektakulären Ausdehnung ihrer äußeren Schichten führt.
Diese Transformation bringt sie in das Stadium des Roten Riesen, wo sich ihr Durchmesser um mehrere hundert Mal vergrößern kann. Während dieser Phase wird der Stern instabil und beginnt, seine Materie massiv in den interstellaren Raum zu verlieren, wodurch ein besonders intensiver Sternwind entsteht.
Die Ausstoßung der äußeren Schichten legt allmählich den heißen Kern des Sterns frei, der sich in einen Weißen Zwerg verwandelt. Dieser stellare Überrest emittiert dann eine intensive ultraviolette Strahlung, die die Atome des umgebenden Gases anregt und das charakteristische Leuchten der planetarischen Nebel verursacht.
Die Schönheit dieser kosmischen Strukturen ist vergänglich, da sich das verteilte Gas nach nur wenigen Zehntausenden von Jahren im interstellaren Raum verdünnt und dabei das interstellare Medium mit den von dem Stern synthetisierten schweren Elementen anreichert.
Die Bedeutung der Infrarotbeobachtung
Die Beobachtung im Infraroten ermöglicht es, kosmische Schleier zu durchdringen, die im sichtbaren Bereich undurchsichtig bleiben. Die interstellaren Stäube, die sichtbares Licht absorbieren und streuen, werden für längere infrarote Wellenlängen teilweise durchsichtig.
Diese physikalische Eigenschaft erklärt, warum das James-Webb-Teleskop Details enthüllen kann, die für optische Instrumente wie Hubble verborgen bleiben. Regionen der Sternentstehung, protoplanetare Scheiben und die Kerne von Nebeln, die oft durch Staub verdeckt sind, werden für die Infrarotbeobachtung zugänglich.
Kalte Objekte im Universum, wie Staub bei wenigen Dutzend Grad über dem absoluten Nullpunkt, emittieren hauptsächlich im Infraroten. Indem sie diese thermische Strahlung einfangen, können Astronomen die Temperatur, Zusammensetzung und Verteilung der kalten Materialien im Weltraum untersuchen.
Die Fähigkeit von Webb, infrarotes Licht mit außergewöhnlicher Empfindlichkeit zu detektieren, öffnet ein neues Fenster zum Universum, ermöglicht die Erforschung bisher unsichtbarer Phänomene und erlaubt es, weiter in der kosmischen Zeit zurückzugehen, um die ersten Generationen von Sternen und Galaxien zu beobachten.