PLANETARISCHE NEBEL
Stellares Duo sorgt für faszinierende Form
von Stefan Deiters
astronews.com
9. November 2012

Durch neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO sind Astronomen jetzt hinter das Geheimnis eines der faszinierendsten Planetarischen Nebel gekommen. Im Zentrum von Fleming 1 entdeckten sie zwei Weiße Zwergsterne, die sich auf einer engen Umlaufbahn umkreisen und für das Erscheinungsbild des Nebels verantwortlich sind.

Der Planetarische Nebel Fleming 1.  Bild: ESO/H. Boffin [Vergrößerte Gesamtansicht]

Planetarische Nebel gehören wohl mit zu den faszinierendsten Objekten am nächtlichen Himmel. Die Nebel haben nichts mit Planeten zu tun, sondern sind die Endphasen von Sternen, die in etwa dieselbe Masse haben wie unsere Sonne. Auch diese wird am Ende ihres nuklearen Lebens ihre äußeren Hüllen ins All abstoßen und dieses Gas dann für einige Zeit durch die intensive Strahlung des zurückbleibenden heißen Weißen Zwergs im Zentrum zum Leuchten anregen.

Ein besonders eindrucksvolles Beispiel für einen Planetarischen Nebel ist Fleming 1, der besonders durch seine Symmetrie auffällt. Verblüffend sind vor allem seine zwei gekrümmten Jets, also eng gebündelte Ströme aus Gas, die vom Zentrum des Nebels ausgehen (siehe die vergrößerte Gesamtansicht des Bildes). Fleming 1 ist rund 10.000 Lichtjahre entfernt, liegt im Sternbild Zentaur und wurde vor rund 100 Jahren von Williamina Fleming entdeckt. Diese hatte ihre Karriere als Dienstmädchen des Direktors des Harvard College Observatory begonnen und wurde schließlich zur Durchführung von komplexen astronomischen Berechnungen am Observatorium angestellt. In ihrer Zeit dort entdeckte sie zahlreiche astronomische Objekte.

Die faszinierenden Jets von Fleming 1 beschäftigen Astronomen schon seit vielen Jahren und bislang konnte man sich ihre Symmetrie nicht so recht erklären. Jetzt aber ist eine Gruppe um Henri Boffin von der europäischen Südsternwarte (ESO) dem Geheimnis des Planetarischen Nebels auf die Spur gekommen - durch die Kombination neuer Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der ESO mit bereits vorhandenen Computermodellen.

Die Astronomen visierten mit dem Teleskop die Zentralregion des Nebels und den dort vermuteten Stern an. Dabei entdeckten sie, dass sich im Zentrum von Fleming 1 nicht nur ein Weißer Zwerg, sondern zwei Weiße Zwerge befinden, die sich gegenseitig alle 1,2 Tage umkreisen. Doppelsterne hatte man zwar bereits in anderen Planetarischen Nebeln entdeckt, doch sind Paare aus zwei Weißen Zwerge hier äußerst selten.

"Der Ursache für das so schöne und komplexe Aussehen von Fleming 1 und anderer ähnlicher Objekte wurde seit Jahrzehnten kontrovers diskutiert", so Boffin. "Astronomen haben Doppelsterne schon zuvor vorgeschlagen, aber man dachte immer an weit voneinander entfernte Sterne mit einer Umlaufdauer von mehreren Jahrzehnten oder länger. Mit unseren Modellen und Beobachtungen, durch die wir dieses ungewöhnliche System sehr genau untersuchen und direkt ins Herz des Nebels blicken konnten, sind wir auf ein Paar gestoßen, das viele tausend Mal enger ist."

Sterne sind kugelförmig. Da sich Planetarische Nebel aus den abgestoßenen äußeren Hüllen von Sternen bilden, ist es zunächst schwierig zu verstehen, warum diese Objekte von einer Kugelform abweichen und komplexe Strukturen aufweisen. Die Strukturen einiger der spektakulärsten Planetarischen Nebel sind punktsymmetrisch, was im Fall von Fleming 1 dazu führt, dass die beiden gebogenen Jets zusammen eine S-Form ergeben. Die jetzt vorgestellte Untersuchung zeigt, dass diese Strukturen durch die Wechselwirkung des engen Sternenpaars im Zentrum des Nebels entstehen.

"Dies ist der am besten untersuchte Fall eines Doppelsterns im Zentrum, für die Simulationen korrekt vorhergesagt haben, wie das Paar den umgebenden Nebel formt - und dies auf eine wirklich eindrucksvolle Weise", so Teammitglied Brent Miszalski vom Southern African Large Telescope (SALT) und dem South African Astronomical Observatory (SAAO) in Südafrika.

Ohne das Weiße-Zwerg-Paar im Zentrum ließen sich die beobachteten Strukturen nicht erklären: Zum Ende ihres nuklearen Lebens expandierten die beiden ursprünglich sonnenähnlichen Sterne. Dadurch wurde einer der beiden Sterne zeitweise zu einem "stellaren Vampir" und saugte Materie des anderen Sterns auf. Dieses Material sammelte sich zunächst in einer sogenannten Akkretionsscheibe rund um den Stern an. Bei ihrem gegenseitigen Umlauf kam es zu Wechselwirkungen von beiden Sternen mit der Scheibe, die sich dadurch wie eine wackelnder Kreisel verhielt.

Diese sogenannte Präzessionsbewegung beeinflusste auch die Materie, die - senkrecht zur Scheibe - von den Polen nach außen abgestoßen wurde, wie etwa die beiden Jets. In ihrer Untersuchung konnten die Astronomen nachweisen, dass präzidierende Akkretionsscheiben in Doppelsternsystemen für symmetrische Muster um planetarische Nebel wie Fleming 1 sorgen.

Die VLT-Beobachtungen machten auch einen knotigen Ring aus Materie im innersten Bereich des Nebels sichtbar. Solche Ringe kennt man auch um andere Arten von Doppelsternsystemen und sie könnten somit ein Hinweis auf das Vorhandensein eines Sternenpaars sein. "Unsere Ergebnisse haben einmal mehr bestätigt, dass die Wechselwirkung zweier Sterne für die Form und vielleicht sogar für die Bildung planetarischer Nebel von großer Bedeutung ist", so Boffin. Die Forscher berichten über ihre Arbeit in einem heute im Wissenschaftsmagazin Science erschienenen Artikel.