Saturn ist eine Ikone. Es gibt nichts Vergleichbares im Sonnensystem und es ist etwas, das selbst Kinder erkennen. Aber es gibt ein entferntes Objekt, das Astronomen den Saturnnebel nennen, weil es von weitem dem Planeten mit seiner ausgeprägten Ringform ähnelt.
Der Saturnnebel hat keine Beziehung zum Planeten, außer in seiner Form. Es ist ungefähr fünftausend Lichtjahre entfernt, also ähnelt es in einem kleinen Hinterhofteleskop dem Planeten. Aber wenn Astronomen große Teleskope darauf trainieren, fällt die Illusion auseinander.
Wissenschaftler des spanischen Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) waren Teil einer kürzlich durchgeführten Studie über den Saturnnebel. Ihr Artikel mit dem Titel "Eine bildgebende spektroskopische Untersuchung des Planetennebels NGC 7009 mit MUSE" wurde in der Zeitschrift Astronomy and Astrophysics veröffentlicht. Es ist die erste detaillierte Untersuchung eines galaktischen Planetennebels mit dem MUSE-Integralfeldspektrographen (Multi-Unit Spectral Explorer) am ESO Very Large Telescope (VLT). Der Hauptautor der Studie ist Jeremy Walsh, Forscher am European Southern Observatory (ESO), der Heimat des VLT.
Der Saturnnebel ist ein planetarischer Nebel, ein unglücklicher Name für diese Art von Objekt. Planetarischer Nebel hat nichts mit Planeten und alles mit Sternen zu tun. Ein planetarischer Nebel ist eigentlich ein Überrest eines Sterns: Eine helle, leuchtende Leiche, die übrig bleibt, nachdem einem Stern der Treibstoff ausgeht und er stirbt. Was bleibt, ist eine komplizierte Struktur von Wolken mit unterschiedlichen Temperaturgasen, die von einem weißen Zwerg in der Mitte beleuchtet werden.
Sie wurden Planetennebel genannt, als sie zum ersten Mal durch Teleskope gesehen wurden, weil sie in einiger Entfernung den Gasriesen in unserem eigenen Sonnensystem ähnlich sehen. Leider ist der Name geblieben und verwirrt die Astro-Neugierigen seitdem.
Der Saturnnebel oder NGC 7009 ist einer der komplexesten planetarischen Nebel auf dem Markt, und diese Komplexität macht ihn zu einem faszinierenden Untersuchungsobjekt für Astronomen und Astrophysiker. Warum sollte es nicht so sein? Schau es dir an.
Diese neue Studie ist das erste Mal, dass das MUSE-Instrument am VLT zur Untersuchung eines galaktischen planetarischen Nebels verwendet wurde. An der Studie beteiligte Astronomen sagen, dass MUSE eine unerwartete Komplexität im Saturnnebel aufgedeckt hat.
Der Nebel selbst besteht aus Gas und Staub, die am Ende seines Lebens von einem roten Riesenstern ausgestoßen werden, der von dem übrig gebliebenen weißen Zwerg in seiner Mitte beleuchtet wird. Astronomen wissen das, weil sie den gesamten Prozess in anderen Sternen des Himmels in verschiedenen Lebensphasen sehen können. Was sie jedoch nicht wissen, ist das Detail in der Geschichte der Entstehung eines planetarischen Nebels. Und sie mögen es nicht, es nicht zu wissen.
Das MUSE-Instrument am VLT ist ideal für solche Arbeiten.
MUSE hat die leistungsstarke Fähigkeit, die Intensität des Lichts als Funktion seiner Farbe oder Wellenlänge in jedem der Pixel in seinen Bildern zu erfassen. In einem einzigen Bild kann MUSE 900.000 Spektren winziger Flecken des Himmels erhalten. Es kann Bilder von Objekten wie dem Planetennebel in drei Dimensionen aufnehmen, und Astronomen verwendeten all diese Informationen, um unerwartete Komplexität im Saturnnebel aufzudecken. Was sie fanden, war eine Reihe von Strukturen, die mit verschiedenen Atomen und Ionen assoziiert waren.
„Die Studie ergab, dass diese Strukturen echte Unterschiede in den Eigenschaften des Nebels darstellen, wie z. B. höhere und niedrigere Dichte sowie höhere und niedrigere Temperaturen“, erklärt Jeremy Walsh, Forscher am European Southern Observatory (ESO) und Erstautor des Studie. Walsh berichtet, dass eine der Implikationen darin besteht, dass "historische - und einfachere - Studien, die auf dem morphologischen Erscheinungsbild von Planetennebeln basieren, wichtige Verbindungen zu den zugrunde liegenden Bedingungen innerhalb des Gases zu signalisieren scheinen".
Unter Verwendung der Leistung des MUSE-Instruments und des VLT enthüllte das Team hinter der Studie Daten, die zeigen, dass das Gas in diesem Nebel keineswegs einheitlich ist. Ihr Papier zeigt Gas- und Staubunterformationen innerhalb des Nebels mit vier Temperaturen und drei Dichten auf.
Ana Monreal Ibero, zweite Autorin des Artikels und Forscherin am IAC, bemerkte das Vorhandensein und die Verteilung von Wasserstoff und Helium im Saturnnebel. Wasserstoff und Helium sind die beiden am häufigsten vorkommenden Elemente im Universum, und ihre Eigenschaften im Nebel sind entscheidend für das Verständnis der Entstehung des Objekts und des Todes des roten Riesen, der es geschaffen hat.
In Bezug auf Wasserstoff sagte Ibero: „Das Vorhandensein von Staub in einem Nebel könnte auch aus der Farbänderung zwischen verschiedenen Emissionslinien von Wasserstoff abgeleitet werden, deren erwartete Farbe durch die Atomtheorie bestimmt werden kann. Unser Team stellte fest, dass die Staubverteilung im Nebel nicht gleichmäßig ist, sondern einen Abfall am Rand der inneren Gasschale zeigt. Dieses Ergebnis deutet auf starke Veränderungen beim Ausstoßen von Staub während der letzten Todesrasseln des Sterns vom Solartyp oder alternativ auf lokale Staubbildung und -zerstörung hin. “
Wenn es um Helium geht, sagt die aktuelle Nebeltheorie, dass seine Verteilung in einem planetarischen Nebel gleichmäßig sein sollte. Um dies zu testen, verwendeten die Autoren MUSE-Daten, um das Helium im Saturnnebel abzubilden. Sie fanden Variationen, die der Schalenmorphologie des Nebels folgten. "Dies impliziert, dass die derzeitigen Methoden zur Bestimmung von Helium verbessert werden müssen oder dass die Annahme, dass die Häufigkeit einheitlich ist, zurückgewiesen werden sollte." sagt Monreal Ibero.
Planetennebel sind faszinierende Objekte. Ihre leuchtenden, gespenstischen Schleier aus Gas und Staub sind für das Auge unwiderstehlich. Dies ist das erste Mal, dass MUSE verwendet wurde, um einen planetarischen Nebel zu untersuchen, und obwohl die Schönheit des Objekts ein wenig faszinierend ist, ist es die zugrunde liegende Wissenschaft, die Astronomen und Astrophysiker fasziniert.
Die Autoren des Papiers geben zu, dass sie in gewisser Hinsicht nur eine begrenzte Menge an Analysen präsentieren. Ihre Arbeit zeigt jedoch, dass das MUSE-Instrument voller Potenzial ist. Wie sie am Ende ihrer Arbeit sagen: "Die Beobachtungen zeigen das enorme Potenzial dieses Instruments, um optische spektroskopische Untersuchungen von Nebeln mit erweiterter Emission voranzutreiben."
- IAC-Pressemitteilung: „Der Saturnnebel zeigt seine Komplexität“
- ESO-Pressemitteilung: „Die seltsamen Strukturen des Saturnnebels“
- Forschungsbericht: Eine bildgebende spektroskopische Untersuchung des Planetennebels NGC 7009 mit MUSE
- Wikipedia Eintrag: Saturn Nebula
- ESO-Webseite: MUSE Multi Unit Spectroscopic Explorer
