https://www.faz.net/-gwz-4a8b

Astronomie : Überhitzte Nebel im Kosmos

  • -Aktualisiert am

Nebel nahe dem Wolf-Rayet-Stern BAT99-2 Bild: Eso

In vielen Gasnebeln im All wird Wasserstoff zum Leuchten angeregt. In einigen wenigen Gasnebeln ist auch das Helium ionisiert. Extrem heiße und massereiche Sterne liefern die notwendige Energie dafür.

          3 Min.

          Nicht nur exotische Himmelskörper, sondern auch die großen Gas- und Staubwolken im Universum bergen noch manches Geheimnis. Den Astronomen sind zum Beispiel viele Gasnebel bekannt, in denen der Wasserstoff aufgeheizt und seiner Elektronen beraubt, also ionisiert ist, wodurch sie zum Leuchten angeregt werden. In einigen wenigen Gasnebeln derselben Art ist über den Wasserstoff hinaus auch das Helium ionisiert. Bislang war unklar, woher die Energie dafür stammt. Eine belgisch-amerikanische Forschergruppe hat nun vier der mysteriösen Nebel in den beiden Magellanschen Wolken, die ungefähr 170 000 Lichtjahre von uns entfernt sind, mit einem der vier 8,2-Meter-Teleskope des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (Eso) untersucht. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, daß extrem heiße und massereiche Sterne die notwendige Energie liefern.

          Einige der Nebel im Kosmos - die sogenannten Reflexionsnebel - sind nur zu sehen, weil sie das Licht eines hellen Sterns aus ihrer Nachbarschaft reflektieren. Andere dagegen, die Emissionsnebel, werden durch ultraviolette Strahlung ionisiert und zum Leuchten angeregt. Dazu gehören die Supernova-Überreste und die planetarischen Nebel, die ihre Energie aus alten Sternen (Weißen Zwergen) beziehen, die etwa soviel Masse wie die Sonne haben. Die "normalen" Emissionsnebel hingegen, die sich üblicherweise durch ausgedehnte Regionen mit ionisiertem Wasserstoff auszeichnen, werden von jungen, heißen Sternen aufgeheizt.

          Nur ein Emissionsnebel in der Milchstraße

          Normale Emissionsnebel, in denen auch das Helium ionisiert ist, hat man nur vereinzelt beobachtet. In weit entfernten Galaxien findet man gelegentlich solche Wolken, wenn die Sternsysteme gerade eine Phase durchlaufen, in der kaskadenartig unzählige neue Sterne entstehen. Sie wurden aber auch in der Nachbarschaft intensiver Röntgenquellen entdeckt. In der Milchstraße ist nur ein einziger normaler Emissionsnebel mit ionisiertem Helium bekannt, ein weiterer befindet sich in der nicht weit von uns entfernten Galaxie IC 1613. Ferner sind fünf solcher Nebel in den Magellanschen Wolken bekannt.

          Nebel nahe dem Doppelstern BAT99-49

          Große Emissionsnebel mit ionisiertem Helium können nur existieren, wenn sie ständig mit extrem viel Energie gefüttert werden. Deshalb kommen die meisten Sterne als Quelle der Anregung nicht in Frage. Eine Ausnahme bilden die sogenannten Wolf-Rayet-Sterne, die zu den heißesten und massereichsten Sternen des Universums gehören. Sie bringen zwanzigmal soviel Masse wie die Sonne auf und haben an ihrer Oberfläche Temperaturen von mehr als 90 000 Grad. Die Oberfläche der Sonne ist mit etwa 6.000 Grad vergleichsweise kühl. Wolf-Rayet-Sterne zeichnen sich außerdem durch kräftige Sternwinde aus, Ströme elektrisch geladener Teilchen, die ungefähr zehn Millionen bis zu einer Milliarde Mal so intensiv sind wie der Sonnenwind.

          Wolf-Rayet-Sterne entdeckt

          In dreien der untersuchten Nebel hat die Forschergruppe jetzt tatsächlich Wolf-Rayet-Sterne entdeckt. Zwei dieser Himmelskörper befinden sich in Doppelsternsystemen. Bei dem dritten (BAT99-2) handelt es sich um ein einzelnes Objekt.

          Das Foto des von diesem Stern ionisierten Nebels in der Großen Magellanschen Wolke läßt die Vorgänge erkennen, die sich hier abgespielt haben. Von dem Himmelskörper ging schon ein kräftiger Sternwind aus, als er seine Wolf-Rayet-Phase noch gar nicht erreicht hatte, also deutlich kühler war. Der Sternwind schob die Teilchen des interstellaren Mediums zur Seite und schuf eine Art Blase, von der noch ein Teil als Bogen unterhalb der Bildmitte zu erkennen ist. Als sich das Objekt zu einem Wolf-Rayet-Stern entwickelte, wurde der Sternwind intensiver. Er traf nun auf das Material, das der Stern vorher ausgestoßen hatte, und schuf eine zweite Blase, von der die runde Struktur rechts oberhalb der Bildmitte zeugt. Die beiden Blasen befinden sich auf dem Foto in einem Stadium, in dem sie zu verschmelzen beginnen. Die ultraviolette Strahlung von BAT-9902 hat derweil die Materie in der Umgebung so stark aufgeheizt, daß auch das Helium ionisiert worden ist.

          Helium-Ionisierung durch Wolf-Rayet-Sterne

          Manches deutet darauf hin, daß die Ionisierung des Heliums durch die ultraviolette Strahlung von Wolf-Rayet-Sternen ein weitverbreiteter Mechanismus ist. Wegen der großen Distanz der meisten dieser betroffenen Wolken läßt sich das bislang aber nicht bestätigen. In exotischen Umgebungen sind allerdings auch andere Mechanismen nicht ausgeschlossen. Die Röntgenstrahlung von kompakten Komponenten in Doppelsternsystemen transportiert zum Beispiel ebenfalls genug Energie. Auch sich schnell bewegendes Gas, das im interstelaren Medium eine Schockwelle erzeugt und dort Gas und Staub aufheizt, kommt als Quelle für die Ionisierung des Heliums infrage.

          Weitere Themen

          Topmeldungen

          Das israelische Parlament

          Regierungsbildung in Israel : Parlament stimmt für seine Auflösung

          Zum dritten Mal innerhalb eines Jahres sind die israelischen Bürger zur Wahl eines neuen Parlaments aufgerufen. Der Wahlkampf wird sich vermutlich vor allem um eines drehen: die Korruptionsvorwürfe gegen Ministerpräsident Netanjahu.
           „Mit diesen Leuten haben wir nichts zu tun“: Michael Kretschmer über die AfD

          Tabubruch in Sachsen : CDU für Koalition mit Grünen und SPD

          Auf einem Sonderparteitag stimmt Sachsens CDU mit großer Mehrheit für ein Regierungsbündnis mit Grünen und SPD. Nicht immer erntet Michael Kretschmer dabei so viel Beifall wie für seine Attacke gegen die AfD.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.