Astronomie: Rätselhafte Ringe in planetarischem Nebel enthüllt

Ein sterbender Stern erregt Aufmerksamkeit. Das James-Webb-Teleskop hat mysteriöse Ringe in einem Nebel entdeckt. Was diese Strukturen verraten.

Was machen Ringe um einen sterbenden Stern? Mit Hilfe des James Webb Space Telescope (JWST) der Nasa ist es Astronomen gelungen, neue faszinierende Einblicke in rätselhafte Infrarotringe des planetarischen Nebels NGC 1514 zu gewinnen – und neue Antworten für ein bisher wenig erforschtes Phänomen zu gewinnen.

Bilder des Mid-Infrared Instrument (MIRI) enthüllen erstmals Details zur Zusammensetzung und Struktur der Ringe, deren ungewöhnliche Erscheinung Astronomen bisher vor Rätsel gestellt hatte. Die Ergebnisse wurden Ende Februar auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht.

Staubschalen eines sterbenden Sterns

Planetarische Nebel wie NGC 1514 entstehen, wenn Sterne am Ende ihres Lebenszyklus ihre äußeren Hüllen abstoßen und zu Weißen Zwergen werden. Die expandierenden Gas- und Staubschalen geben Astronomen wichtige Hinweise auf die chemische Entwicklung von Sternen und Galaxien.

NGC 1514, auch als "Kristallkugelnebel" bekannt, befindet sich rund 1.500 Lichtjahre von der Erde entfernt und fasziniert Astronomen seit seiner Entdeckung im Jahr 1790 durch sein einzigartiges Erscheinungsbild. Der Nebel hat seinen Ursprung in dem Doppelsternsystem HD 281679, das aus einem hellen Riesenstern und einem viel heißeren, leuchtschwachen Begleiter besteht.

Frühere Beobachtungen hatten im Nebel ein markantes Paar axialsymmetrischer Ringe entdeckt, die als R10 bezeichnet werden. Mit einem Durchmesser zwischen 0,65 und 1,3 Lichtjahren liegen sie fast vollständig innerhalb der äußeren Hülle des Nebels. Ihre einzigartige Morphologie ist vor allem im mittleren Infrarotspektrum sichtbar, im optischen Licht dagegen kaum zu erkennen.

Staubige Ringe voller Turbulenzen

Ein Forschungsteam um Michael E. Ressler vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der Nasa hat die Ringe nun mit den fortschrittlichen Bild- und Spektroskopiefähigkeiten des JWST genauer unter die Lupe genommen.

Die Beobachtungen enthüllten ein komplexes Netzwerk aus fadenförmigen Merkmalen und klumpigen Regionen innerhalb der Ringe. Zusätzlich konnte das Team im Inneren der Ringe wolkenartiges Material mit Turbulenzen ausmachen – ein Rätsel, da die Ringe trotz der Turbulenzen ihre wohldefinierte Struktur beibehalten, wie die neuen JWST-Bilder zeigen.

Spektroskopische Untersuchungen ergaben zudem, dass die Ringe hauptsächlich aus Staub bestehen und nur wenig atomaren Wasserstoff, verbotene Atomlinien oder polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs) enthalten – Merkmale, die sonst häufig in planetarischen Nebeln beobachtet werden.

Die geschätzte Farbtemperatur des Staubs liegt zwischen 110 und 200 Kelvin (-163 bis -73 Grad Celsius).

Geformt von stellaren Winden

Das Fehlen dieser Merkmale macht NGC 1514 zu einem Ausreißer und stützt die Theorie, dass sich die Ringe in einer Phase langsamen, massiven Massenverlusts des Vorläufersterns bildeten.

Das Team vermutet, dass das ausgestoßene Material durch schnelle Sternwinde nach und nach geformt wurde. Die Langzeitwechselwirkungen zwischen den Sternwindphasen hätten so das markante Erscheinungsbild von NGC 1514 geschaffen.

Noch sind nicht alle Fragen zur Entstehung des komplexen planetarischen Nebels geklärt. Die Forscher hoffen jedoch, dass zukünftige Beobachtungen weitere Hinweise zur Dynamik der Sternwinde und deren Einfluss auf die Struktur einzigartiger planetarischer Nebel wie NGC 1514 liefern werden.

Das 2021 gestartete Teleskop dürfte auf jeden Fall in den kommenden Jahren für viele weitere neue Bilder und Entdeckungen sorgen.