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Planetarische Nebel in 3D
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Technischen Universität Braunschweig
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21. August 2012

Visualisierungsexperten haben ein Programm entwickelt, mit dessen Hilfe aus einer Teleskopaufnahme eines planetarischen Nebels ein interaktives dreidimensionales Modell von beachtlicher Qualität erzeugt werden kann. Das Verfahren ist nicht nur für die Wissenschaft interessant: Die erzeugten Bilder wurden bereits in eine Software für Planetarien integriert.

Planetarischer Nebel

Planetarische Nebel können demnächst in Planetarien von verschiedenen Seiten betrachtet werden. Hier eine Aufnahme des Schmetterlingsnebels  M2-9 im Planetarium der Fachhochschule Flensburg. Bild: Universität Stuttgart / Visualisierungsinstitut, TU Braunschweig / Institut für Computergraphik, Planetarium FH Flensburg

 Sterne, deren Masse in etwa der unserer Sonne entspricht, stoßen am Ende ihres nuklearen Lebens ihre äußere Hülle aus Gas und Plasma in die Umgebung ab. Die intensive Strahlung des glühenden Sternenrests bringt dieses Material zum Leuchten und es bilden sich farbenprächtige und formschöne Gebilde, sogenannte planetarische Nebel. Ihr faszinierendes Aussehen macht sie sowohl für Astronomen als auch für ein breites Publikum interessant, so dass sie immer wieder gern in Planetarien und Dokumentationen präsentiert werden.

Moderne Teleskope liefern heute eindrucksvolle Ansichten dieser Endphasen im Leben eines Sterns. Nur haben die Bilder einen entscheidenden Nachteil: Wir sehen die Objekte nur aus einer einzigen Perspektive. Um mehr über ihre räumliche Gestalt und Struktur zu erfahren, werden dreidimensionale Modelle benötigt. Ein Forscherteam der Technischen Universität Braunschweig entwickelte vor drei Jahren einen Algorithmus, der aus einem einzelnen Teleskopbild ein 3D-Modell rekonstruiert.

Die Wissenschaftler nutzten dazu die optischen und symmetrischen Eigenschaften der Nebel, um fehlende Informationen aus anderen Perspektiven zu ersetzen. Da astronomische Nebel aber nicht exakt spiegelgleich sind, wurden anschließend Details entsprechend der Fotos angepasst. "Mit der Methode konnten erstmals wissenschaftlich fundierte 3D-Bilder erstellt werden, allerdings waren sie hinsichtlich ihrer Größe und Qualität noch nicht geeignet für großflächige Abbildungen", erläutert Marcus Magnor, Professor am Institut für Computergraphik der TU Braunschweig.

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Jetzt wurde in Kooperation mit der Universität Stuttgart und dem Astrophysiker Wolfgang Steffen von der Universidad Nacional Autónoma de México ein neues Verfahren entwickelt, das die Darstellung und Auflösung der rekonstruierten Nebel enorm verbessert. Daniel Weiskopf, Professor am Visualisierungsinstitut, ist zufrieden mit dem Ergebnis: "Die Auflösung der 3D-Modelle konnte substanziell gesteigert werden und erreicht damit nahezu die Qualität der zu Grunde liegenden Teleskopbilder."

Die Berechnung erfordert parallele Bilderzeugung und Rekonstruktion auf einem Cluster-Computer, wie er an dem Stuttgarter Institut zur Verfügung steht. Etwa zwölf Stunden benötigt dieser, um einen einzelnen Nebel hochauflösend zu rekonstruieren.

Mit dem neuen Verfahren steht nun der Präsentation dieser Bilder in modernen digitalen Planetarien nichts mehr im Wege. Das Planetarium Flensburg hat bereits Interesse gezeigt und eine amerikanische Herstellerfirma für Planetarientechnik, integriert die dreidimensionalen Nebel bereits in ihre Software. Damit werden die eindrucksvollen Ansichten demnächst für Planetarien weltweit verfügbar sein.

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