Planetarische Nebel sind ein faszinierendes astronomisches Phänomen, auch wenn der Name etwas irreführend ist. Diese glühenden Schalen aus Gas und Staub werden nicht mit Planeten in Verbindung gebracht, sondern entstehen, wenn Sterne in die letzten Phasen ihrer Lebensdauer eintreten und ihre äußeren Schichten abwerfen. In vielen Fällen ist dieser Prozess und die nachfolgende Struktur des Nebels das Ergebnis der Wechselwirkung des Sterns mit einem nahe gelegenen Begleitstern.
Kürzlich hat ein internationales Team von Astronomen bei der Untersuchung des Planetennebels M3-1 etwas ziemlich Interessantes festgestellt. Nachdem sie den Zentralstern des Nebels beobachtet hatten, der eigentlich ein binäres System ist, stellten sie fest, dass das Paar eine unglaublich kurze Umlaufzeit hatte - d. H. Die Sterne umkreisen sich alle 3 Stunden und 5 Minuten. Aufgrund dieses Verhaltens verschmelzen die beiden wahrscheinlich und lösen eine Nova-Explosion aus.
Das Team unter der Leitung von David Jones vom Instituto Astrofisica de Canarias und der Universidad de La Laguna berichtete über ihre Ergebnisse in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society: Briefe. Das Team bestand aus weiteren Mitgliedern des (IAC) sowie des European Southern Observatory (ESO), des Nicolaus Copernicus Astronomical Center (CAMK), des South African Astronomical Observatory (SAAO) und des Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN).
Für ihre Studie stützte sich das Team auf das New Technology Telescope (ESO-NTT) der ESO, das sich am La Silla Observatory in Chile befindet, um M3-1 über einen Zeitraum von mehreren Jahren zu untersuchen. Dieser planetarische Nebel befindet sich im Sternbild Canis Major, ungefähr 14.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Dabei entdeckte und untersuchte das Team die Doppelsterne im Zentrum des Nebels.
Wie Brent Miszalski - ein Forscher am südafrikanischen Großteleskop und Mitautor der Studie - in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung der Royal Astronomical Society anzeigte, bestätigte diese Entdeckung, was viele Astronomen bereits vermuteten. "Wir wussten, dass M3-1 einen Doppelstern beherbergen musste", sagte er, "also machten wir uns daran, die Beobachtungen zu sammeln, die erforderlich sind, um dies zu beweisen und die Eigenschaften des Nebels mit der Entwicklung des Sterns oder der Sterne, die ihn gebildet haben, in Beziehung zu setzen."
Seit einiger Zeit gilt M3-1 aufgrund seiner Struktur (die herausragende Jets und Filamente aufweist, die auf binäre Wechselwirkungen hinweisen) als fester Kandidat für einen binären Zentralstern. Da die Sterne jedoch so nahe beieinander liegen, können sie nicht getrennt vom Boden aufgelöst werden. Infolgedessen haben Wissenschaftler das Vorhandensein eines zweiten Sterns aus der Variation ihrer kombinierten Helligkeit abgeleitet.
Die offensichtlichste Ursache für diese Schwankungen wäre, wie sich die Sterne periodisch gegenseitig verdunkeln, was zu einem deutlichen Helligkeitsabfall führen würde. Wie Henri Boffin - ein ESO-Forscher in Deutschland - erklärte:
„Als wir mit den Beobachtungen begannen, war sofort klar, dass das System eine Binärdatei war. Wir haben gesehen, dass sich die Helligkeit des scheinbar einzelnen Sterns in der Mitte des Nebels schnell ändert, und wir wussten, dass dies auf die Anwesenheit eines Begleitsterns zurückzuführen sein muss. “
Das Team war jedoch überrascht, dass das Paar eine der kürzesten Umlaufzeiten (3 Stunden und 5 Minuten) aller bisher in einem Nebel entdeckten Doppelsterne aufwies. Sie kamen ferner zu dem Schluss, dass die Sterne so nah sind, dass sie sich praktisch berühren. Infolgedessen werden die beiden wahrscheinlich in Zukunft einen Nova-Ausbruch erleiden, bei dem Material von einem Stern auf den anderen übertragen wird, wodurch eine kritische Masse entsteht, die eine heftige thermonukleare Explosion auslöst.
Paulina Sowicka, Doktorandin am Nicolas Copernicus Astronomical Center in Polen, erklärte:
„Nach den verschiedenen Beobachtungskampagnen in Chile hatten wir genügend Daten, um die Eigenschaften der beiden Sterne zu verstehen - ihre Massen, Temperaturen und Radien. Es war eine echte Überraschung, dass die beiden Sterne so nahe beieinander und so groß waren, dass sie sich fast berührten. Eine Nova-Explosion könnte in nur wenigen tausend Jahren stattfinden. “
Wenn die beiden Sterne verschmelzen und eine Nova-Explosion auslösen, erhöht sich die Leuchtkraft des Systems um das bis zu eine Million Mal, wodurch der umgebende Nebel erheblich aufgehellt und eine unglaubliche Lichtshow erzeugt wird. Darüber hinaus widerspricht die Erkennung dieses binären Paares auch dem konventionellen Denken darüber, wie sich binäre Sterne innerhalb eines planetarischen Nebels entwickeln.
Zuvor hatten Astronomen unter der Annahme gearbeitet, dass Doppelsterne nach der Bildung eines planetarischen Nebels gut getrennt sind. Grundsätzlich wurde angenommen, dass ein Binärpaar erst dann wieder interagieren könnte, wenn sich die Gase des Nebels ausdehnen und zerstreuen (bis es nicht mehr sichtbar ist), was zu einer Fusion und einer Nova-Explosion führen könnte.
Aber mit dieser neuesten Beobachtung könnte diese Theorie in Frage gestellt werden. Diese Studie wird auch durch eine ähnliche Nova-Explosion (bekannt als Nova Vul 2007) gestützt, die 2007 in einem planetarischen Nebel beobachtet wurde. Wie Jone erklärte:
„Die Veranstaltung 2007 war besonders schwer zu erklären. Bis die beiden Sterne nahe genug für eine Nova sind, sollte sich das Material im planetarischen Nebel so weit ausgedehnt und zerstreut haben, dass es nicht mehr sichtbar ist. In den zentralen Sternen von M3-1 haben wir in relativ naher Zukunft einen weiteren Kandidaten für einen ähnlichen Nova-Ausbruch gefunden. "
Mit Blick auf die Zukunft hofft das Team, weitere Studien zu M3-1 und ähnlichen Nebeln durchführen zu können. Diese Beobachtungen könnten Astronomen einen besseren Einblick in die physikalischen Prozesse und Ursprünge einiger der mächtigsten Phänomene im Universum geben. Dazu gehören kataklysmische Variablen (bei denen ein Stern Material von einem anderen absaugt), Novae und vielleicht sogar Supernovae.
