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Planetarische Nebel: Tiefer Blick ins »Auge Gottes«

Neue Aufnahmen des James-Webb-Weltraumteleskops zeigen den Helixnebel in bisher nie da gewesener Detailtiefe. Sie offenbaren komplexe Strukturen um das heiße Zentralobjekt und liefern Einblicke in die Materialschmiede künftiger Stern- und Planetensysteme.
Das Bild zeigt eine astronomische Aufnahme des Helixnebels, bestehend aus zwei Teilen. Links ist eine Weitwinkelansicht des Nebels, aufgenommen vom VISTA-Teleskop, die die charakteristische ringförmige Struktur mit leuchtenden blauen und orangefarbenen Bereichen zeigt. Rechts ist eine Nahaufnahme desselben Nebels, aufgenommen vom Webb-Teleskop, die detaillierte Strukturen und leuchtende Sterne innerhalb des Nebels hervorhebt. Die Aufnahme verdeutlicht die Unterschiede in der Detailgenauigkeit der beiden Teleskope. Schlüsselwörter: Helixnebel, VISTA, Webb, Astronomie, Teleskop.
Die Aufnahme des Helixnebels vom bodengebundenen VISTA-Teleskop in Chile (links) zeigt den gesamten planetarischen Nebel, der etwa vier Lichtjahre im Durchmesser misst. Der markierte, rund ein Lichtjahr große Bereich wurde mit der Nahinfrarotkamera NIRCam des James-Webb-Teleskops beobachtet und zeigt faszinierende Details.

Der Helixnebel (NGC 7293) gehört seit seiner Entdeckung durch den deutschen Astronomen Karl Ludwig Harding vor mehr als zwei Jahrhunderten zu den bekanntesten planetarischen Nebeln am Himmel. Er befindet sich rund 650 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Wassermann (lateinisch: Aquarius) und ist damit eines der uns am nächsten gelegenen Objekte seiner Art. Die große ringförmige Struktur aus expandierendem Gas und Staub ist der Überrest eines einst sonnenähnlichen Sterns, der am Ende seines Lebens seine äußeren Hüllen abgestoßen hat. Die markante Erscheinungsform hat dem Nebel auch den ein oder anderen fantasievollen Spitznamen eingebracht: So kennt man die Struktur auch als das »Auge Gottes« – oder als jenes von Sauron, einem fiktiven Charakter aus dem Fantasy-Epos »Der Herr der Ringe«.

Im Zentrum von NGC 7293 sitzt ein gleißend heller Weißer Zwerg, der freigelegte Kern des sterbenden Vorläufersterns, kaum erkennbar als kleiner blauer Punkt. Seine intensive energiereiche Strahlung lässt das umliegende Gas aufleuchten und erzeugt dort eine Vielfalt an Strukturen. So lassen sich in der neuen Detailaufnahme mit der NIRCam, der Nahinfrarotkamera (englisch: Near Infrared Camera) an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST), Hunderte kometenähnliche Säulen mit hellen Köpfen und ausgedehnten, nach außen gerichteten Schweifen erkennen. Dicht gepackt bilden sie den inneren Rand des »Auges« ab. Sie entstehen dort, wo die heißen, schnellen Sternwinde des zentralen Weißen Zwergs auf langsamere und kühlere Gasschichten treffen, die dieser zu einem früheren Zeitpunkt abgestoßen hat.

Gottes Iris im Detail | Die Kompositaufnahme mit der NIRCam an Bord des JWST zeigt die inneren Strukturen der Gas- und Staubhülle in mehreren Filtern bei Wellenlängen im Nahinfraroten zwischen 1,15 und 4,7 Mikrometern. Hunderte kometenähnliche Säulen, geformt durch die Wechselwirkung heißer, schneller Sternwinde des zentralen Weißen Zwergs mit kälterem, früher abgestoßenem Gas, ragen aus der Nebelhülle hervor. Zwischen den leuchtenden Säulen lassen sich im Hintergrund weit entfernte Galaxien erkennen. Der dargestellte Ausschnitt entspricht einer Ausdehnung von rund einem Lichtjahr, Norden ist oben rechts, Osten oben links.

Die Farbe in der JWST-Infrarotaufnahme verrät dabei viel über die Temperatur und chemische Zusammensetzung des Gases. Bläuliche Töne markieren stark erhitztes und durch die intensive Ultraviolettstrahlung des Weißen Zwergs ionisiertes Gas in dessen unmittelbarer Nähe. Weiter nach außen kühlt das Gas ab, Wasserstoffatome verbinden sich zu Molekülen, während sich in den äußeren, rötlichen Randbereichen Staub bilden kann. Dort, abgeschirmt von der energiereichen Strahlung, in den dunklen Bereichen, inmitten der leuchtenden Orange- und Rottöne, entstehen komplexe Moleküle – das Rohmaterial, aus dem eines Tages neue Sterne und Planeten werden können.

Untersuchungen mit Spitzer, dem im Jahr 2020 abgeschalteten Infrarot-Weltraumteleskop der NASA, deuteten bereits auf die Bildung komplexer Moleküle hin; doch erst Webbs unübertroffene Auflösung macht es möglich, diesen bei ihrer Entstehung zuzusehen.

Aufgrund seiner relativen Nähe ist der Helixnebel als Zielobjekt sowohl bei Hobbyastronomen als auch bei Wissenschaftlern gleichsam beliebt. Sein vergleichsweise großer scheinbarer Durchmesser am Himmel von etwa einer halben Vollmondbreite darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass planetarische Nebel im kosmologischen Maßstab eher kompakte und, mit Lebensdauern von wenigen Zehntausend Jahren, recht kurzlebige Erscheinungen sind.

  • Quellen
https://science.nasa.gov/missions/webb/intricacies-of-helix-nebula-revealed-with-nasas-webb/

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