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PLANETARISCHE NEBEL
Zwei Weiße Zwerge vor explosivem Ende
von Stefan Deiters
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10. Februar 2015

Bei der Untersuchung des Planetarischen Nebels Henize 2-428 haben Astronomen zwei Weiße Zwergsterne entdeckt, die einander auf einer engen Bahn umkreisen. Der Abstand der beiden Objekte dürfte sich in Zukunft immer weiter verringern, bis sie schließlich in rund 700 Millionen Jahren verschmelzen und als Supernova explodieren.

Henize 2-428

Der Planetarische Nebel Henize 2-428 in einer Aufnahme des Very Large Telescope. Bild: ESO [Großansicht]

Planetarische Nebel gehören zu den faszinierendsten und wohl auch schönsten Objekten, die es am nächtlichen Himmel zu sehen gibt. Sie entstehen am Ende der Entwicklung eines sonnenähnlichen Sterns. Auch unsere Sonne dürfte in einigen Milliarden Jahren einmal zu einem Planetarischen Nebel werden.

Wenn nämlich ein sonnenähnlicher Stern seinen nuklearen Brennstoff verbraucht hat, stößt er - praktisch als letztes "Lebenszeichen" - seine äußere Hülle ins All ab. Die intensive Strahlung des nun freiliegenden glühenden Kerns regt dieses Gas zum Leuchten an und sorgt für die Entstehung eines spektakulären Nebels. Im Inneren zurück bleibt der nun langsam auskühlende ausgebrannte Sternenrest - ein Weißer Zwerg.

Planetarische Nebel sind auch deshalb so faszinierend, weil sie ganz unterschiedliche Formen aufweisen können, die sich deutlich von dem unterscheiden, was man erwarten würde, wenn ein kugelförmiges Objekt einfach seine Hülle ins All abstößt. Für diese Formenvielfalt dürfte es vermutlich ganz verschiedene Gründe geben - eine gesicherte Theorie aber, die die Form der Planetarischen Nebel erklären kann, gibt es bislang nicht.

Miguel Santander-García vom spanischen Observatorio Astronómico Nacional und dem Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid und sein Team wollten nun der Ursache für die asymmetrische Form mancher Planetarischer Nebel auf die Spur kommen. Dazu untersuchten sie auch den Planetarischen Nebel Henize 2-428. "Als wir uns den Zentralbereich dieses Objektes mit dem Very Large Telescope der ESO ansahen, entdeckten wir nicht nur einen Stern, sondern gleich zwei Sterne inmitten dieser merkwürdig verformten leuchtenden Wolke", erinnert sich Teammitglied Henri Boffin von der europäischen Südsternwarte ESO.

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Den Fund werten die Astronomen als Hinweis darauf, dass sich die Formen zumindest einiger Planetarischer Nebel durch Doppelsternsysteme in ihrem Inneren erklären lassen. "Weitere Beobachtungen mit Teleskopen auf den Kanarischen Inseln erlaubten uns dann, die Bahnen der beiden Sterne zu bestimmen und ihre Masse und ihren Abstand voneinander zu berechnen", erzählt Teammitglied Romano Corradi vom Instituto de Astrofísica de Canarias auf der Kanareninsel Teneriffa. "Und dies sorgte für die größte Überraschung."

Jeder der beiden Weißen Zwerge im Inneren hat eine Masse, die etwas geringer ist als die Masse unserer Sonne. Für einen Umlauf umeinander benötigen sie lediglich vier Stunden. Damit sind sie einander so nahe, dass sie - nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie - sich im Laufe der Zeit immer näher kommen sollten, da das System durch das Abstrahlen von Gravitationswellen an Energie verliert. In rund 700 Millionen Jahren dürften die Weißen Zwerge dann zu einem Objekt verschmelzen.

Dieser Stern hätte dann aber eine Masse, die über der sogenannten Grenzmasse von Chandrasekhar von etwa 1,4 Sonnenmassen liegt. Weiße Zwerge mit einer höheren Masse sind nicht stabil und kollabieren unter ihrer eigenen Gravitationskraft. Das Ergebnis ist eine Supernova vom Typ Ia. Zu solchen Supernova-Explosionen kann es kommen, wenn Weiße Zwerge Masse von einem nahen Begleitstern aufnehmen und dadurch die Grenzmasse überschreiten - oder aber eben durch die Verschmelzung von zwei Weißen Zwergen.

"Bislang war die Entstehung von Supernova-Ia-Explosionen durch die Verschmelzung von Weißen Zwergen lediglich eine theoretische Möglichkeit", unterstreicht Teammitglied David Jones von der ESO die Bedeutung der Entdeckung. "Das Sternenpaar in Henize 2-428 ist aber nun Realität."

Supernovae vom Typ Ia sind für die Astronomen deshalb von so großer Bedeutung, weil sie oft als Entfernungsmesser genutzt werden. Man geht nämlich davon aus, dass sie aufgrund ihrer Entstehung eine relativ gut vorhersagbare absolute Helligkeit besitzen. Aus dieser wiederum lässt sich dann ihre Entfernung berechnen. Bei der Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums - ein Phänomen, für das man eine mysteriöse Dunkle Energie verantwortlich macht - spielten Supernovae vom Typ Ia eine entscheidende Rolle.

Über ihre Beobachtungen von Henize 2-428 berichten die Astronomen jetzt in einem Fachartikel, der gestern online in der Zeitschrift Nature erschienen ist. 

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Links im WWW
Preprint des Fachartikels (pdf-Download von eso.org)
ESO
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