Die vertraute Struktur des Lyra-Nebels (oder Ringnebels) hat gerade ein unerwartetes Merkmal offenbart. Im Herzen dieses Himmelsschmuckstücks, das Astronomen wohlbekannt ist, verbirgt sich eine geradlinige Formation aus Eisenatomen, deren Ursprung für Astrophysiker ein echtes Rätsel darstellt. Diese Entdeckung, die durch ein innovatives Instrument ermöglicht wurde, stellt etablierte Modelle über das Lebensende sonnenähnlicher Sterne in Frage.
Dieses Bild des Ringnebels, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop (NASA/ESA) im Jahr 2013, ist seitdem eines der berühmtesten des Observatoriums geworden.
Ein internationales Team hat diese Stange aus ionisiertem Eisen mithilfe des kürzlich am William-Herschel-Teleskop auf den Kanarischen Inseln installierten Spektrographen WEAVE identifiziert. Dieses Werkzeug erfasst erstmals ein komplettes Lichtspektrum über die gesamte Oberfläche des Nebels hinweg. Bei der Analyse dieser Daten isolierten die Forscher die spektrale Signatur von Eisen, die eine lineare Geometrie verrät, die im Kontrast zur globalen Ringstruktur steht. Diese einzigartige Konfiguration deutet auf einen Bildungsprozess hin, der sich von dem des restlichen umgebenden Gases unterscheidet.
Die Merkmale einer neuartigen Entdeckung
Die Eisenstange befindet sich in der inneren Region des Lyra-Nebels. Ihre Größe ist kolossal, entspricht mehreren hundert Mal der Umlaufbahn Plutos um die Sonne. Die gesamte Eisenmasse wird auf die gleiche Größenordnung wie die des Planeten Mars geschätzt. Diese bedeutende Konzentration in einer so lokalisierten Form stellt Wissenschaftler vor Fragen.
Im Gegensatz zu den anderen im Nebel nachgewiesenen chemischen Elementen, deren Verteilung sich der Ring- oder Halostruktur anpasst, nimmt das Eisen ausschließlich diese Stangenform an. Die in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Beobachtungen zeigen die Abwesenheit anderer Elemente, die diese gleiche Struktur teilen.
Die Konturen der kürzlich entdeckten Eisenstruktur. Bildnachweis: NASA/ESA
Die Technologie des WEAVE-Spektrographen war entscheidend. Sein "Integralfeld"-Modus ermöglicht es, gleichzeitig Tausende von Spektren über das gesamte Objekt hinweg zu erhalten und so eine chemische Kartierung in drei Dimensionen zu erstellen. Dieser Ansatz enthüllte Details, die bis dahin in den Gesamtbeobachtungen untergegangen waren. Die Forscher geben an, dass ohne diese Fähigkeit der integralen Spektralabbildung die Entdeckung unmöglich gewesen wäre.
Die Hypothesen zur Erklärung des Ursprungs des Eisens
Der erste erwogene Ansatz führt die Stange auf die Auswurfmechanismen der äußeren Schichten des sterbenden Sterns zurück. In seiner Endphase erfährt der Himmelskörper Pulsationen und Sternwinde unterschiedlicher Geschwindigkeiten und Temperaturen. Die Stange könnte eine Scherstruktur oder eine besondere Wechselwirkung zwischen diesen Gasströmen verkörpern, in der das Eisen eingeschlossen und ionisiert worden sein könnte.
Eine zweite, spekulativere Hypothese beinhaltet die Zerstörung eines planetaren Körpers. Der Stern hätte, während er sich in einen Roten Riesen verwandelte, einen umlaufenden Gesteinsplaneten verschlucken und verdampfen können. Die Mechanismen, die die lineare und begrenzte Form der Trümmer erklären, bleiben jedoch noch zu klären.
Um zwischen diesen Szenarien zu entscheiden, planen Wissenschaftler neue Beobachtungen mit höherer spektraler Auflösung. Das Ziel ist es, mögliche andere chemische Elemente nachzuweisen, die mit dieser Stange verbunden sind, wie Nickel oder Silizium, deren Präsenz auf einen planetaren Ursprung hindeuten würde. Die Suche nach ähnlichen Objekten in anderen planetarischen Nebeln ist ebenfalls angelaufen, um zu überprüfen, ob dieses Phänomen einzigartig oder häufig ist.