Ein internationales Astronomenteam hat eine ungewöhnliche Laser-Emission entdeckt, die für die Präsenz eines Doppelsternsystems im Herzen des spektakulären Ameisennebels spricht. Das extrem seltene Phänomen steht mit dem Tod eines Sterns in Zusammenhang und wurde mit Beobachtungen des ESA-Weltraumteleskops Herschel entdeckt.
Wenn massearme bis mittelschwere Sterne wie unsere Sonne sich dem Ende ihres Lebens nähern, werden sie letztendlich zu dichten Weißen Zwergen. Bei diesem Prozess stoßen sie ihre äußeren Schichten aus Gas und Staub in den Weltraum ab und erzeugen ein Kaleidoskop aus komplexen Strukturen, die als planetarische Nebel bezeichnet werden. Man geht davon aus, dass auch unsere Sonne eines Tages einen solchen planetarischen Nebel bilden wird. Ein Nebel ist eine interstellare Wolke aus Staub, Wasserstoff, Helium und anderen ionisierten Gasen. Der Ameisennebel ist so benannt, weil seine beiden Staub- und Gasfahnen wie der Kopf und Körper einer Ameise aussehen.
Die kürzlichen Herschel-Beobachtungen haben gezeigt, dass das dramatische Ende des Zentralsterns im Kern des Ameisennebels sogar noch theatralischer war, als das farbenprächtige Aussehen auf Bildern im sichtbaren Wellenlängenbereich vermuten lässt, beispielsweise auf Bildern des NASA/ESA-Weltraumteleskops Hubble.
Die neuen Daten zeigen, dass der Ameisennebel aus seinem Kern auch intensive Laser-Emissionen abstrahlt. Laser sind aus dem Alltag auf der Erde gut bekannt, sie kommen zum Beispiel bei visuellen Effekten bei Musikkonzerten, in der Medizin oder in der Kommunikation zum Einsatz. Im Weltraum werden Laser-Emissionen in ganz anderen Wellenlängen und nur unter bestimmten Bedingungen registriert. Nur ein paar dieser infraroten “Weltraumlaser” sind bekannt.
Zufällig war der Astronom Donald Menzel, der diesen besonderen planetarischen Nebel in den 1920er Jahren erstmals beobachtete und klassifizierte (und der offiziell die Bezeichnung Menzel 3 trägt), auch einer der ersten, die vorschlugen, dass in Nebeln im Weltraum unter bestimmten Bedingungen eine natürliche Lichtverstärkung durch Strahlung auftreten könnte. Das war lange vor der Erzeugung von Laserstrahlen im Labor. Das Akronym Laser leitet sich aus der englischen Bezeichnung dafür ab: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – LASER.
Dr. Isabel Aleman, Hauptautorin einer Abhandlung, die die neuen Ergebnisse beschreibt, sagte: “Wir registrierten einen sehr seltenen Emissionstyp, eine sogenannte Wasserstoff-Rekombinations-Laser-Emission, die nur in einem schmalen Bereich von physikalischen Bedingungen produziert wird. Solche Emissionen wurden bisher nur in einer Handvoll Objekte identifiziert, und es ist ein glücklicher Zufall, dass wir den von Menzel vermuteten Emissionstyp in einem der von ihm entdeckten planetarischen Nebeln registrierten.”
Diese Art von Laser-Emissionen erfordert sehr dichtes Gas in der Nähe des Sterns. Ein Vergleich der Beobachtungen mit Modellen ergab, dass die Dichte des Gases, von dem die Emissionen ausgehen, etwa zehntausend Mal größer ist als die Gasdichte in typischen planetarischen Nebel und in den Gasfahnen des Ameisennebels selbst. Jegliches Gas dort würde bald auf den Stern zurückfallen.
Der Co-Autor Professor Albert Zijlstra vom Jodrell Bank Centre for Astrophysics an der School of Physics & Astronomy der University of Manchester sagte: “Die einzige Möglichkeit, so dichtes Gas nahe an dem Stern zu halten, besteht darin, dass es ihn in einer Scheibe umkreist. In diesem Nebel haben wir tatsächlich eine dichte Scheibe tief im Zentrum beobachtet, die wir fast von der Seite aus betrachten. Diese Ausrichtung hilft dabei, das Laser-Signal zu verstärken.”
“Die Scheibe lässt auf die Präsenz eines Begleitsterns schließen, weil es schwer ist, das abgestoßene Gas in die Umlaufbahn zu bekommen, wenn es nicht von einem Begleitstern in die richtige Richtung gelenkt wird. Der Laser gibt uns eine einmalige Möglichkeit, die Scheibe um den sterbenden Stern tief im Innern des planetarischen Nebels zu untersuchen”, ergänzte Zijlstra.
Astronomen haben den vermuteten zweiten Stern im Herzen des Ameisennebels aber noch nicht beobachtet.
Der Herschel-Projektwissenschaftler Göran Pilbratt sagte: “Es ist ein schöner Abschluss, dass es die Herschel-Mission brauchte, um die beiden Entdeckungen Menzels vor fast einem Jahrhundert miteinander zu verbinden.”
Die gestrige Veröffentlichung der Abhandlung fiel mit dem ersten UNESCO International Day of Light zusammen und ehrt den Jahrestag der ersten erfolgreichen Inbetriebnahme eines Lasers von dem Physiker und Ingenieur Theodore Maiman im Jahr 1960.
(THK)
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