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News: Stern, Kokon, Schmetterling

Auch Sterne verwandeln sich: Erreichen Objekte wie die Sonne das Ende ihres Lebens, beginnen sie, Staub und Gas auszustoßen. Fast wie eine Raupe in ihr Puppengehäuse hüllen sich die Himmelskörper in dieses Material. Während einer höchstens einige Tausend Jahre kurzen Phase schleudern sie Materie mit unglaublichen Geschwindigkeiten von sich, sodass sich aus dem Kokon eine Form herauskristallisiert, die an einen Schmetterling erinnert. Das Weltraumteleskop Hubble hat nun Aufnahmen eines solchen Nebels gemacht, die Rückschlüsse auf die Entstehung planetarischer Nebel erlauben.
Für Sterne wie die Sonne ist Wasserstoff das Lebenselixier, sie verbrennen ihn zu Helium – so lang der Vorrat reicht. Danach erleben sie eine Phase rasender Entwicklung: Ihre Größe und Helligkeit nehmen zu, wobei sie zu kälteren roten Riesen werden. In dieser Zeit beginnen sie, in einem langsamen Sternwind große Mengen Gas und Staub von sich zu schleudern, aus dem schließlich ein planetarischer Nebel entsteht, der den Stern umhüllt. Zwischen diesen beiden Phasen bildet sich ein so genannter protoplanetarischer Nebel. Hat der Stern dann den größten Teil seiner Masse verloren, heizt er sich wieder auf und wird so hell, dass das herausgeschleuderte Material zu leuchten beginnt. Während derselben Zeit fegt ein schnellerer Wind durch den verschleiernden Kokon, sodass der planetarische Nebel die Form eines Schmetterlings annimmt.

Mit bislang nicht erreichter Schärfe hat nun das Weltraumteleskop Hubble einen solchen sich schnell verändernden Nebel, CRL 618, aufgenommen. Im Zentrum dieses protoplanetarischen Nebels erleuchtet ein Stern ähnlich der Sonne seine gasförmige Hülle. Diese hat er einige Hundert Jahre früher in der Spätphase seines Lebens abgestoßen. Nur an den Polen entkommt das Sternenlicht einer dicken, dunklen Staubschicht am Äquator. Dort ist diese Schicht dünner, sodass sich über und unter der Äquatorebene symmetrische Nebelregionen bilden können.

Hubbles Beobachtungen zeigen einen Nebel mit komplexen, Jet-ähnlichen Strukturen, die unter verschiedenen Winkeln an den Polen hervorstoßen. Das spricht dafür, dass der rote Riese enorme Materiemengen ausspuckt – bei unglaublichen Geschwindigkeiten. Frühere Messungen haben zum Teil Werte von über 700 000 Kilometer pro Stunde ergeben. Die Jets enthalten Strukturen in der Form von Rauchringen, die bei starken Stößen entstehen können, wenn der Stern in unregelmäßigen Abständen Gas in seine Umgebung feuert. "Wir vermuten, dass die hervorstehenden Jets auf dem Bild von Hubble vielleicht der Grund für die komplizierteren Strukturen in weiter entwickelten planetarischen Nebel sein könnten", erklärt Alexander Tielens vom Kapteyn Astronomical Institute in den Niederlanden, der CRL 618 mit erdgebundenen Teleskopen beobachtet hat. "Möglicherweise rotieren diese Jets oder präzedieren um den Zentralstern und 'zeichnen' auf diese Weise Strukturen in das Gas."

Anhand protoplanetarischer Nebel lassen sich die Theorien über die Herkunft und die Entstehung planetarischer Nebel hervorragend untersuchen. Diese Zwischenstufen bestehen gerade mal einige Hundert oder Tausend Jahre – einen astronomischen Augenblick. Ihre Struktur bleibt aber dennoch ein Rätsel, denn wie die neuen Bilder zeigen, bildet das herausgeschleuderte Material komplexe Formen und Symmetrien, während einfache Theorien eher kugelförmige Strukturen vorhersagen. Daher müssen dort gewaltige Kräfte am Werk sein.

Gängige Thorien erklären die bipolare Symmetrie protoplanetarischer Nebel durch binäre Sternsysteme, in denen zwei Objekte umeinander kreisen. Möglicherweise spielen auch Planetensysteme und starke Magnetfelder eine Rolle bei diesen Vorgängen, in denen schließlich die symmetrischen Gasjets entstehen.

Obwohl Menschen die verhältnismäßig raschen Änderungen von Objekten wie CRL 618 schon seit Generationen beobachten, erhaschen sie nicht mehr als einen kosmischen Schnappschuss. Dennoch sind die Aufnahmen aufschlussreich: "Der Stern scheint mit diesen Jets die Schmetterling-artigen Strukturen aus dem Kokon herauszuschlagen, die während der späteren Phase als planetarischer Nebel so markant sind. Ist das wirklich der Fall, sehen wir vielleicht Teile eines größeren Puzzles zusammenkommen – dank der großartigen Auflösung von Hubble", freut Tielens.

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