Wenn ein Stern stirbt


Ein Artikel von Roland M. Horn über das Verändern und Vergehen im Weltall, beobachtet durch das Hubble-Space-Teleskop

Das nachfolgend beschriebene Bild vom Planetary Nebula NGC 7027 finden Sie hier.
 

Das Hubble-Teleskop enthüllt stellaren Todes-Prozeß
 

Dieses NASA-Hubble-Space Teleskop-Bild vom Planetarischen Nebel NGC 7027 zeigt bemerkenswerte neue Details jenes Prozesses, bei dem ein sonnenähnlicher Stern stirbt.

Neue Features enthalten schwache, blaue, konzentrische Hülsen, die den Nebel umgeben, ein umfassendes Netzwerk von roten Staub-Wolken überall in den helleren inneren Regionen und den heißen zentralen weißen Zwerg, erkennbar als ein weißer Fleck im Zentrum.

Der Nebel ist eine Aufzeichnung des finalen Todes-Schmerzes des Sterns. Am Anfang stand der Auswurf der äußeren Schicht des Sternes, als er in seinem roten Riesen-Stadium in einer niedrigeren Geschwindigkeit erschien und kugelförmig war. Das Hubble-Foto enthüllt, daß die initialen Ausbrüche episodisch auftraten, um die konzentrischen Hülsen zu produzieren. Diese kulminierten in einem kraftvollen Ausbruch all dieser übriggbliebenen Regionen. In diesem späteren Stadium war der Ausstoß nicht kugelförmig, und dichte Staub- Wolken kondensierten aus dem ausgestoßenen Material.

Die Ergebnisse sind n durch die Astronomen Howard Bond, Karen Schaefer und Laura Fullton vom Space Teleskop Science Institut und Robin Ciardulla von der Pensylvania State University beim 187sten Treffen der American Astronomical Society in San Antonio, Texas, präzisiert worde. "Als wir die Hubble-Fotografie vom Nebel NGC 7027 sahen, waren wir durch den exquisiten Reichtum, den niemand jemals zuvor gesehen hat,verblüfft," sagte Bond.

Die Fotografie wurde als ein Teil einer Übersicht von planetarischen Nebeln aufgenommen, die Gaswolken und ausgeworfener Staub aus einem Stern mit einer Masse ähnlich der Sonne sind , welcher jedoch am Ende seines Lebens angelangt war. NGC 7027 ist ungefähr 3000 Lichtjahre von der Erde entfernt in der Richtung des Sommer- Sternbildes Schwan beheimatet.

Wenn ein Stern wie die Sonne sich dem Ende ihres Lebens nähert, expandiert er um mehr als das 5fache seines Durchmessers - er wird ein roter Riese. Dann werden seine äußeren Schichten in den Weltraum hinausgeworfen, und enthüllt wird das dünne, extrem heiße Innerste des Sterns, das abkühlt und zu einem weißen Zwerg wird. Obwohl Sterne wie die Sonne 10 Milliarden Jahre leben können, bevor sie zu einem roten Riesenstern werden und einen Nebel auswerfen, braucht der aktuelle Auswurf- Prozeß lediglich einige tausend Jahre.

Die NGC 7027- Fotografie ist ein Komposit aus zwei Hubble-Bildern, aufgenommen in sichtbarem und unsichtbaren Licht, und wird in "Falschfarben" dargestellt.

(Herausgeber: H. Bond (STScI) und NASA, Foto: Nr.: STScI - PRC96-05, veröffentlicht am 16. Januar 1996)
 

Eine riesige Himmelsexplosion wurde im Jahre 1054 von chinesischen Astronomen beobachtet. Dies geschah, lange bevor die Amerikaner begannen, den Independence Day zu feiern, der heute in anderem Zusammenhang in aller Munde ist, indem sie den Himmel mit Feuerwerken traktierten.

Jene Explosion, die im Jahre 1054 den Sommerhimmel erhellte, war weitaus kraftvoller. Es handelte sich um die spektakuläre Explosion einer Supernova, den gewaltsamen Tod eines Sternes, der mehr als die zehnfache Masse unserer Sonne besessen haben dürfte. Im Juli oder August wurde das Ableben dieses Sternes beobachtet und berichtet...

Auch im nächsten Fall geht es um den Tod eines Sterns.

Das Bild  Death of an Ordinary Star (Egg Nebula ), das in der Folge besprochen wird, finden Sie hier.
 

Hubble findet Suchscheinwerfer ausstrahlen und vielfältige Lichtbögen um einen sterbenden Stern
 

Dieses Bild des Egg-Nebulas, auch bekannt als CRL 2688 und ungefähr 3000 Lichtjahre von uns entfernt, wurde im roten Licht mit der Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) aufgenommen, dassich an Bord des Hubble-Teleskops befindet. Das Bild zeigt ein paar mysteriöse "Suchscheinwerfer", die zum Vorschein kommen, indem sie aus einem versteckten Stern ausgestrahlt werden, (es handelt sich um) ein Gewirr von Linien durch zahlreiche helle Lichtträger. Dieses Bild wirft ein neues Licht auf das dürftige Verständnis des Auswurfes von steriler Materie, die den langsamen Tod von sonnenähnlichen Sternen begleitet. Das Bild wird in Falschfarben dargestellt.

Der zentrale Stern in CRL 2688 war vor ein paar hundert Jahren ein roter Riese. Der Nebel ist eine wahrlich lange Wolke aus Staub und Gas, die vom Stern mit einer Fluchtgeschwindigkeit von 20 km/h (115,000 mph) ausgeworfen wird. Ein dichter Kokon aus Staub (das dunkle Band im Bild-Zentrum) hüllt den Stern ein und verdeckt ihn vor unserer Sicht. Sternenlicht entkommt einfacher in Richtungen, in denen der Kokon dünner ist, und es zu uns durch Staubpartikel in der Wolke reflektiert wird , die ihm seine gesamte Erscheinung verleihen. Objekte wie CRL 2688 sind selten, weil sie in einer Entwicklungsphase sind, die nur eine kurze Zeit andauern. (1000 - 2000 Jahre). Jedoch könnte sie den Schlüssel zu unserm Verständnis davon, wie rote Riesen sich in Planetarische Nebel verwandeln, enthalten.

Andere unerwartete Ergebnisse, die in diesem Bild gesehen werden können, sind sehr scharf definierte Kanten der Lichtstrahlen und der feinen speicherartigen Features, die nahelegen, daß - im Gegensatz zu vorherigen Modellen - die Suchlicht-Strahlen als ein Ergebnis von entfliehendem Sternenlicht aus ringförmigen Löchern im Kokon und den Sternen herum geformt wurden. Die speichenförmigen Features resultieren aus Schattierungen durch Klümpchen von Material, dieim Inneren der Region der ringähnlichen Löcher verteilt sind. Solche Löcher könnten durch eine flatternde Hochgeschwindigkeits-Strömung herausgeschnitten worden sein - sie dürften bei  der Bildung des planetarischen Nebels eine entscheidende Rolle spielen der vom CRL 2688 stammt. Andererseits könnten die Suchlicht-Strahlen aus Sternenlicht, das von seinen jetähnlichen Strömen von aus dem Zentrum ausgeworfen Material, die Wände einer kegelförmigen Region um die symmetrische Achse begrenzt, reflektiert wird, resultieren. Solche feinen Strahlen sind nicht einzigartigt: Sie wurden kürzlich auf Hubble-Bildern von einem planetarischen Nebel - dem Katzenaugen-Nebel beobachtet.

Beide obengenannte Szenarios fordern den Auswurf von Hochgeschwindigkeits-Material in einem nahen Lichtstrahl. Die Präsenz von solchem Material in CRL 2688 ist aus anderen Observationen gefolgert worden, jedoch wird der Mechanismus für das Auswerfen des Hochgeschwindigkeits-Strahls oder für das Produzieren des Kokons nicht verstanden. Aber es scheint wahrscheinlich, daß - falls der Zentralstern in solchen Objekten einen blassen Begleitstern hat, -die gravitationale Interaktion zwischen den beiden Sternen und/oder das Ausfluß-Material aus dem Roten Riesenstern eine wichtige Rolle bei der Produktion des Kokons und der Strahlen spielen könnte.

Wenn sonnenartige Sterne alt werden, dann werden sie kühler und nehmen eine immer rötlicher werdende Färbung an, nehmen in ihrer Größe zu und stoßen furchtbare Energie aus, sie alle werden Rote Riesen genannt. Das meiste des Kohlenstoffs (der Grundstoff des Lebens) und besondere Materie (entscheidende Bausteine von Sonnensystemen wie dem unseren) im Universum wird durch rote Riesensterneerstellt und zerstreut. Wenn der rote Riesenstern alle seine äußeren Schichten ausgeworfen hat, formt die ultraviolette Strahlung aus dem bloßgestellten heißen stellaren Kern die umliegende Materie-Wolke, während die rote Riesenphase glüht: Das Objekt wird ein Planetarischer Nebel. Ein lange bestehendes Puzzle ist, wie planetarische Nebel ihren Komplex formen und Symmetrien erlangen, da rote Giganten und die umliegenden Gas/Staub-Wolken meistens rund sind. Hubbles Möglichkeiten, sehr feine Struktur-Details zu sehen, (gewöhnlich zu verwischt, um es danach auf Bildern, die vom Boden aus gewonnen wurden zu erkennen), versetzt uns in die Lage, nach Anhaltspunk-ten für dieses Puzzle zu suchen.

(Herausgeber: Raghvendra Sahai und John Trauger (JPL), das WPFC2 Science-Team, und NASAFoto: Nr.: PRC96-03 * STScI *veröffentlicht am 16. Januar 1996.)
 

Hubble findet Tausende von gasförmigen Fragmenten um sterbenden Stern
 

Einem bizarren Rahmen aus einem Science-Fiction-Film ähnelnd, wurden vom HST dramatische Bilder zurückgesandt, die die Astronomen vollkommen überrascht haben, und zwar durch die Entdeckung von Tausenden von gigantischen kaulquappenförmigen Objekten rund um einen sterbenden Stern.

Sie wurden "Comentary knots" genannt, weil ihre glühenden Köpfe und ihre hauchdünnen Schwänze höchstwahrscheinlich das Ergebnis des Ausbruches eines sterbenden Sterns sind. Obwohl Beobachtungen vom Boden aus auf derartige Objekte hingewiesen haben, sind sie früher nicht in solcher Reichhaltigkeit gesehen worden, wie die Beobachter vermelden.

Wieder einmal war es der Hubble-Astronom Robert O' Dell (und der graduierte Student Kerry P. Handron von der Rice University in Texas), der diese Entdeckung gemacht hatte. Es geschah während der Beobachtung des Helix-Nebels, einem Ring aus glühenden Gasen, die von am Lebensabend eines sonnenähnlichen Stern von dessenOberfläche geblasen werden.

O' Dell erwartete diese Gasknoten, von denen jeder einen Durchmesser von mehreren Milliarden Kilometern aufweist, sie werden eventuell zerstreut und verschwinden in der kalten Leere des interstellaren Raumes. Er spekulierte jedoch darauf , daß - falls diese Objekte sich ansammeln, um permante solide Körper zu formen - sie dann zu einem Teil (weniger als 10%) zu der fehlenden Masse unserer Galaxiebeitragen könnten , einfach aufgrund ihrer ganzen Fülle um einen typischen sterbenden Stern. (Diese sogenannte dunkle Materie ist eine bekannte Ursache von Gravitation, die sich auf die Bewegung von Sternen in der Galaxis auswirkt.

Die mysteriösen  "Space pods" (Weltraum-Hülsen) kamen ins Blickfeld, als O' Dell die HubbleWide-Field-Planetary Kamera 2 verwendete, um den Helix-Nebel zu begutachten, der sich 450 Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann befindet, und der der erdnächste planetarische Nebel ist - so nah, daß die Größe seiner Kante halbe Vollmondgröße aufweist.

Die am meisten beoachteten Knoten liegen alle entlang der inneren Kanten des Rings, in einer Distanz von Trillionen von Meilen vom Zentralstern entfernt. Die kometenartigen Körper, jeder erstreckt sich über eine hundert Milliarden von Meilen, formen ein gürtelartiges Muster um den Stern wie die Spiralen eines Wagenrads. Obwohl vorherige Beobachtungen vom Boden aus ein Speichen-Muster im Helix, sowie einige Strukturen zeigten, betont O' Dell, daß die Hubble-Bilder eine darunterliegende Region von einigen kleineren Objekten enthüllen.

O' Dell machte die Beobachtung, weil er neugierig war, ob diese Objekte ein Ergebnis des finalen Ausbruchs des Sterns war, der aus der "kalten Speicherung" durch Verdampfen des Eises Kometen hervorbringen kann - einen soliden Kometen-Kern. Das ist so, wie Kometen sich verhalten, wenn sie sich in die Nähe unserer Sonne schwingen.

Die Knoten haben exakt die richtige Erscheinung und befinden sich in genau der richtigen Entfernung vom sterbenden Stern, um eine langgesuchte Kometen-Wolke sein zu können, so viel wie die angenommene Oortsche Wolke in unserem Sonnensystem umfassend. Allerdings hat der gasförmige Kometen-"Kopf" hat mindestens zweimal den Durchmesser unseres eigenen Sonnensystems - das ist viel zu groß für eine gasförmige Hülse -genannt Koma - die einen aktiven Kometen, wie wir ihn kennen, umgibt.

Die wahrscheinliche Erklärung ist die, daß all diese Objekte während der finalen Jahre des Sternen-Lebens ausgebildet wurden, als sie aus den Gashüllen in den Weltraum hinein heraussprangen. Diese "planetarische Nebel"- Formation ereignet sich in Stadien, in denen -zum Ende des Prozesses hin - eine schnellere Bewegung des Gases, dasaus dem dem Tode geweihten Stern herausgesprungen ist, mit schneller bewegtem Gas zusammenstößt, das 1000 Jahre zuvor freigegeben worden war.

Diese Kollision mit heißem, weniger dichtem Gas formt eine wenig stabile Bedingung, wobei die beiden Gase sich vermischen und die vorher ruhige Wolke zerstückeln. Dieser Prozeß, genannt eine Rayleight-Taylor-Instabilität, zerbrachen die Wolken in kleinere und fingerähnliche Tröpfchen - wie tropfende Farbe.

Standard-Modelle sagten voraus, daß die Knoten sich innerhalb von ein paar hundert Jahren ausdehnen und zerstreuen würden. Jedoch könnten Gas-Partikel innerhalb eines jeden Gasballes kollidieren, zusammenkleben und dabei mit der Zeit lawinenartig zu planetengroßen Körpern werden. Die so entstandenen Objekte wären wie erdgroße Kopien des frostigen Eis-Planeten Pluto. Diese eisigen Welten würden dem toten Stern entfliehen und vermutlich für immer durch den interstellaren Raum wandern

"Falls dieses Phänomen für die Sterne im allgemein gilt, könnte unsere Galaxie mit Trillionen dieser Objekte, übersät sein, "schließt O' Dell. Planetarische Nebel wurden in unserer Galaxie für Billionen von Jahren ausgebildet, und jedes Jahr wird etwa ein neuer geformt, da dies das gewöhnliche Ende für die Milliarden von sonnenähnlichen Sternen ist, die in unserer Milc-straßen-Galaxie leben."

Hubble wird genutzt werden, um entfernte planetarische Nebel nach ähnlichen Features zu durchsuchen. O' Dell hofft, den Helix-Nebel in ein paar Jahren wieder beobachten und mehr Bilder aufnehmen zu können, die die äußerste Bewegung dieser Knoten enthüllen könnten.

Das nachfolgend beschriebene Foto Helix- Nebula (NGC 7293) finden Sie hier.
 

Hubble fängt die Kollision von Gasen nahe eines sterbenden Sternes ein
 

Dieses farbenprächtige Bild Hubble-Space-Teleskop-Bild zeigt die Kollision zweier Gase nahe eines sterbenden Sterns. Astronomen haben diese kaulquappenartigen Objekte in der oberen rechten Ecke "komet knots" genannt, weil ihr Glühen der Köpfe und die hauchdünnen Schwänze an Kometen erinnern. Obwohl die Astronomen diese gasförmige Knoten durch bodenstationierte Teleskope bereits gesehen haben, haben sie noch nie so viele in einem einzigen Nebel gesehen.

Hubble fing Tausende dieser Knoten aus einem dem Tode geweihten Stern im Helix-Nebel - dem erdnächsten planetarischen Nebel - ein, der sich 450 Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann befindet. Jeder gasförmige Kopf hat mindestens die Hälfte der Größe unseres Sonnensystems und jeder Schwanz erstreckt sich über 100 Milliarden von Meilen, das ist ungefähr 1000 mal Erd-Sonne-Entfernung. Die am meisten gesehenen gas-förmigen Fragmente liegen entlang des Inneren Ring ddes Sterns, Trillionen von Meilen vom Stern in seiner Mitte entfernt. Die kometenartigen Schwänze bilden ein gürtelförmiges Muster um den Stern, den Speichen eines Wagenrades ähnelnd. Astronomen haben die Speichen- Muster durch die Benutzung bodenstationierter Teleskope gesehen, jedoch enthüllte Hubble erstmals die Quelle dieser Objekte.

Astronomen nahmen an, daß die gasförmigen Knoten das Resultat aus einer Kollision zwischen Gasen sind. Der dem Tode geweihte Stern spie das heiße Gas von seiner Oberfläche, das mit kühlerem Gas, das er 10 000 Jahre vorher auswarf, kollidierte. Die Fragmente des Zusammenstroßes der glatten Wolken umrunden den Stern in schmalen, dichteren fingerähnlichen Tropfen wie tropfende Farbe. Astronomen erwarteten diese gas-förmigen Knoten - jeder etliche Millionen Meilen im Durchmesser, die eventuell in die Kälte des interstellaren Raumes ausströmen würden.

Dieses Bild wurde im August 1994 mit der Hubble Wide Field Planetary Camera 2 aufgenommen. Die roten Lichter beschreiben Stickstoff- Emissionen ([NII]6584A); grün Wasserstoff (H- alpha, 6563A) und blau Sauerstoff (5007A).

(Herausgeber: Robert O' Dell; Kerry P. Handrom (Rice University, Texas) und NASA, Foto- Nr.: PRC 96-13a *STsCI * veröffentlicht am 15. April 1996.)

Was mir eigentlich schon bei der ersten Bildbeschreibung aufgefallen ist, ist die Tatsache, daß immer vom "Tod" eines Sternes die Rede war, aber der rote Riesenstern wird ja nicht vollständig zerstört, in der Mitte der "Leiche" bildet sich ein "Weißer Zwerg". Und auch in den anderen Beschreibungen zu den vorgestellten Bildern sehen wir immer wieder, daß nach dem „Tod" (eines Sternes) etwas Neues, Bewundernswertes, entsteht. Können wir annehmen, daß auch nach unserem Tod es weiter geht, wieder von vorne anfängt in der Entwicklung, sich Neues aus dem entwickelt, was von uns übrig geblieben ist? Ich bin aber jetzt nicht ins Philosophieren geraten  und eile nun aber schnurstracks dazu, das nächste zu diesem Komplex gehörende Bild vorzustellen.

Das nachfolgend beschriebene Bild Helix Nebula Detail finden Sie ebenfalls hier.
 

Kometenknoten um einen sterbenden Stern
 

Diese gigantischen, kaulquappenförmigen Objekte sind vermutlich das Ergebnis des lezten Atemzuges eines sterbenden Sternes,  "kometenartige Knoten" genannt, weil ihre glühenden Köpfe und ihre hauchdünnen Schwänze Kometen ähneln; die gasförmigen Objekte wurden vermutlich während des Finalstadiums im Leben eines Sternes gebildet.

Der Hubble-Astronom C. Robert O' Dell und der graduierte Student Kerry P. Handroom von der Rice University in Houston, Texas entdeckten mittels des Hubble Space Teleskopes während der Erforschung des Helix-Nebels, dem erdnächsten Planetarischen Nebel in 450 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Wassermann, Tausende dieser Knoten . Obwohl bodenstationierte Teleskope solche Objekte enthüllten, haben Astronomen niemals so viele von ihnen gesehen. Die am besten sichtbaren Knoten liegen alle entlang der inneren Kante des dem Tode geweihten Sternes; Trillionen von Meilen entfernt vom Kern des Sternes. Obwohl diese gasförmigen Knoten klein erscheinen, sind sie tatsächlich riesig. Jeder gasförmige Kopf hat mindestens zweimal die Größe unseres Sonnen-Systems, jeder Schwanz erstreckt sich über 100 Milliarden von Meilen, was ungefähr die tausendfache Entfernung zwischen Erde und Sonne ist. Die Astronomen nehmen an, daß der dem Tode geweihte Stern heißes, weniger dichtes Gas aus seiner Oberfläche speit, das mit kühlerem, dichterem Gas kollidiert, das 1000 Jahre zuvor ausgeworfen worden war. Die Fragmente des Zusammenstoßes, die glatte Wolke, umkreist den Stern in kleineren, dichteren fingerartigen Tropfen wie tropfende Farbe.

Dieses Bild wurde im August 1994 mit der Hubble Wide Field Camera 2 aufgenommen. Das rote Licht stellt Stickstoff- Emissionen ([NII]6584) dar; grün Wasserstoff (H- alpha, 6563A); und blau Sauerstoff (5007A)

(Herausgeber: Robert O' Dell, Kerry P. Handron (Rice- University, Houston, Texas) und NASA, Bild: PRC 96- 13b * veröffentlicht am 15. April 1996
 

Veränderungen im Weltall
 

Wenn von Veränderungen im Weltall die Rede ist, dann sind normalerweise Ereignisse gemeint, die einen sehr langen Zeitraum in Anspruch nehmen - ein Menschenleben reicht hier in den meisten Fällen bei weitem nicht aus. Eine solche Veränderung stellen die sVorgänge im Crab-Nebel dar, der ,wie wir uns erinnern können, aus einer Supernova im Jahre 1054 entstand.

Damals erschien am Himmel über dem südlichen Horn des Sternbildes Stier ein Stern, den die chinesischen Astronomen als sechs mal heller als die Venus und als ungefähr so brilliant wie der volle Mondeinschätzten . Die Überreste dieses Sterns wurden später der Crab- (oder Krebs-) Nebel getauft. Es handelt sich dabei um eine wolkige, glühende Gas-und Staubmasse, die sich etwa 7000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.

Dieser "Gast- Stern", wie die Chinesen ihn nannten, war so hell, daß er am Tage gesehen werden konnte , und zwar für die Dauer eines gesamten Monats. Während dieser Zeit funkelte der Stern mit dem Licht von ungefähr 400 Millionen Sonnen. Der Stern blieb für mehr als ein Jahr am abendlichen Himmel sichtbar. In zwei verschiedenen Darstellungen beschrieben Chinesen den Stern als "Strahlen besitzend, die in alle vier Himmelsrichtungen zeigten". Ebenso beschrieben sie eine rötlich-weiße Farbe.

Falls der Windstoß in 50 Lichtjahren Entfernung von der Erde stattfand, glauben Astronomen, daß alle lebenden Dinge durch Strahlung zerstört worden sein könnten. Im den neun Jahrhunderten seither, haben Astronomen lediglich zwei vergleichbare Katastrophen in unserer Galaxie bezeugt: Die Supernova- Exlosionen von 1572 und 1604.

Nach chinesischen Darstellungen war die Supernova ein furchtbares Himmels-Schauspiel. Aber die Europäer konnten darin nicht übereinstimmen, da deren Astronomen keine Aufzeichnungen bezüglich des Erlebnisses gefunden haben.

Die amerikanischen Indianer in Nord-Arizona jedoch könnten dermaßen von dem Erlebnis inspiriert gewesen sein, daß sie Bilder von ihm malten. Zwei Piktogramme wurden gefunden, eines in einer Höhle bei White Mesa und das andere auf einer Wand des Navajo Canyon. Beide zeigen eine zunehmenden (Halb-)Mond mit einem nahen großen Stern. Wissenschaftler haben berechnet, daß am Morgen des 5. Juli 1054 der Mond lediglich 2 Grad nördlich von der gegenwärtigen Position des Crabnebels stand.

Für die Dauer von mehr als 600 Jahren wurde die Supernova vergessen - genau bis zur Erfindung des Fernrohres. Mit der Hilfe dieses wertvollen optischen Hilfsmittels konnte man dann natürlich lichtschwächere himmlischen Details enthüllten, die dem bloßen menschliche Auge bisher verborgen geblieben waren. 1731 beobachteten englische Physiker und der Amateurastronom John Bevis die Gas-Schnüre und den Staub, die den Nebel formten. Während der Kometenjagd im Jahr 1758 machte Charles Messier den Nebel ausfindig, und er bemerkte, daß dieser keine augenscheinliche Bewegung hatte. Der Nebel wurde die erste Eintragung in seinem berühmten "Katalog von Nebeln und Sternhaufen", der erstmals im Jahre 1774 veröffentlicht wurde. Lord Rosse nannte den Nebel im Jahre 1844 den "Crab (Krebs)", weil seine tentakelartige Struktur an die Beine von Krebstieren erinnerte.

In den Dekaden, die auf Lord Rosse's Arbeit folgten, fuhren Astronomen damit fort, den Crabnebel aufgrund ihrer Faszination für das fremdartige Objekt zu studieren. 1939 schloß der Astronom John Duncan, daß der Nebel expandierte und vermutlich ungefähr 700 Jahre früher aus einer fleckförmigen Quelle ins Leben gerufen worden war.

Der Astronom Walter Baade untersuchte den Nebel tiefergehend. Er beobachtete 1942, daß ein herausragender Stern nahe dem Zentrum des Nebels mit seinem Ursprung in Verbindung gebracht werden könnte. Sechs Jahre später entdeckten Wissenschaftler, daß der Crab einer der stärksten Radiowellensender von allen himmlischen Objekten ist. Baade bemerkte 1954, daß der Crab kraftvolle magnetische Felder besitzt, und 1963 entdeckte eine hohe Rakete Röntgenstrahlen-Energie aus dem Nebel.

Radio-Wellen. Röntgen-Strahlen. Starke magnetische Felder. Wissenschaftlern ist bekannt, daß der Crab-Nebel eine kraftvolle Strahlungsquelle besitzt, aber was ist die Ursache? Sie wurde 1968 entdeckt: ein Objekt im Zentrum des Nebels - Bade's hervorragender Stern - war es, der Ausbrüche von 30 Wellen in der Sekunde abstrahlt. Genannt der Crab-Pulsar, ist er einer der ersten entdeckten Pulsare, und er ist der schnellste und energiereichste Pulsar, der durch eine Supernova-Explosion gebildet wurde.

Doch die Wissenschaftler wunderten sich, daß der Pulsar sich so schnell bewegte. Sie schlossen, daß der Pulsar ein Neutronenstern wäre, weil die Theorie nahelegt, daß diese Sterne in den Zentren der Supernova-Reste existierten. Neutronen-Sterne sind ebenfalls die einzigen Sterne, die schnell rotieren können ohne auseinanderzubrechen. Ein extrem dichtes, kompaktes Objekt, ein Neutronenstern, bildete sich aus der Materie eines kollabierenden Sterns. Der Crab-Pulsar agiert als eine himmlische Kraftstation, die genügend Energie erzeugt, um den ganzen Nebel über beinahe das gesamte elektromagnetische Spektrum auszusenden. Aufgrund der Kraft des Pulsares, scheint er heller als 75 000 Sonnen zu sein.

Nach diesem geschichtlichen Rückblick möchte ich auf ein Hubble-Bild des  Krebsnebels eingehen, das Sie hier finden.
 

Hubble fängt die Dynamik des Krebs-Nebels ein
 

Eine neue Sequenz von Hubble-Space- Teleskop-Bildern vom Rest einer gewaltigen stellaren Explosion gibt Astronomen einen bemerkenswerten Blick auf das dynamische Verhältnis zwischen dem winzigen Crab-Pulsar und dem gewaltigen Nebel, den er lenkt.

Das farbenprächtige Foto auf der linken Seite zeigt eine vom Boden aus gemachte Aufnahme des gesamten Crab-Nebels, den Rest einer Supernova-Explosion, die vor über 900 Jahren bezeugt wurde. Der Nebel, der einen Durchmesser von 10 Lichtjahren aufweist, befindet sich 7000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Stier. Die grünen, gelben und roten Fäden, die zu den Enden des Nebels hin konzentriert sind, sind Reste des Sterns, die durch die Explosion in den Weltraum hinaus ausgeworfen wurden.

Im Zentrum des Krebs-Nebels liegt der Crab-Pulsar - das kollabierte Innerste des explodierten Sterns. Der Crab-Pulsar ist ein rapide rotierender Neutronenstern - ein Objekt von nur ungefähr sechs Meilen im Durchmesser, es enthält jedoch mehr Masse als unsere Sonne. Wenn es in einer Geschwindigkeit von 360x pro Sekunde rotiert, dann rauschen die kraftvollen magnetischen Felder des Nebels herum, beschleunigen Partikel, und peitschen diese mit Geschwindigkeiten, die nahe der des Lichtes sind, hinaus in den Nebel

Das blaue Glühen in dem Inneren des Nebels, Licht das durch wirksame Elektronen, wenn sie sich spiralförmig durch das magnetische Feld des Crab's bewegen ,ausgesandt wird, wirddurch den Crab- Pulsar angetrieben.

Das Bild auf der rechten Seite zeigt ein Hubble Space Teleskop Bild vom Inneren des Crab. Der Pulsar selbst ist links von dem Sternenpaares neben dem Zentrum des Bildes sichtbar. Um den Pulsar herum ist ein Komplex von scharfen knoten- und strähnenartigen Features zu sehen.Diese rechte Bild zeigt eine Hubble-Space-Teleskop-Aufnahme von den inneren Teilen des Nebels. Der Pulsar wird von einem Komplex von scharfen Knoten und strähnenartigen Features umkreist . Dieses Foto ist eines aus einer Sequenz von Hubble-Bildern, die über den Verlauf von verschiedenen Monaten aufgenommen worden waren. Sie zeigt, daß der innere Teil des Crab- Nebels weit dynamischer ist als dies vorher angenommen wurde. Der Crab "wechselt seine Streifen" buchstäblich alle paar Tage, wie diese Strähnen-Ströme, die mit der halben Lichtgeschwindigkeit vom Pulsar wegströmen.

Das Hubble-Space-Teleskop- Foto wurde am 5. November 1995 durch die Wide Field and Planetary Camera 2 in einer Wellenlänge von ungefähr 550 Nanometern in dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Teil des magnetischen Spektrums aufgenommen.

(Herausgeber: Jeff Hester und Paul Scowen (Arizona State University) und NASA, Foto: PRC96- 22A * veröffentlicht am 30. Mai 1996.)
 

Hubble Astronomen enthüllen "Crab Nebel - Der Film"
 

Astronomen benutzten das Hubbble Space Teleskop, um die zerfetzten Überbleibsel der stellaren Katastrophe zu bezeugen, und sie haben herausgefunden, daß der Crab noch dynamischer ist, als dies zuvor verstanden wurde. Diese Erkenntnisse basieren auf einen kosmischen  "Film", der aus einer Serie von Hubble-Beobachtungen zusammengesetzt ist.

Die Ergebnisse versprechen, ein neues Licht auf die hohen Energie-Phänomene im Universum zu werfen: von nahen Neutronen-Sternen bis hin zu entfernten Quasaren.

Obwohl Veränderungen in den meisten astronomischen Objekten über die Zeitspanne eines menschlichen Lebens hinaus kaum wahrnehmbar sind, zeigt Hubble, daß das Innere des Nebels alle paar Tage "Wechsel in Streifen" zeigte, wie Jeff Hester von der Arizona State University in Temple, Arizona, dem Leiter des Teams von Astronomen, die die Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPPC2)- Bilder aufnahmen, verlauten ließ.

"Wir nahmen die Bilder im Verlauf von einigen Wochen getrennt auf, weil wir wußten, daß es möglich sein könnte, schwache Unterschiede im Crab über eine kurze Zeit zu beobachten, sagte Hester. "Aber ich denke nicht, daß irgend jemand von uns auf das, was wir sahenvorbereitet war ."

Obwohl durch bodenstationierte Teleskope entstandene Bilder des Crab subtile Veränderungen im Nebel über Monate oder Jahre hinweg zeigten, zeigt die Hubble-Movie-Show scharfe strähnenartige Features, die aus dem Zentrum des Nebels mit der halben Lichtgeschwindigkeit wegströmen.

Die Kraftstation im Zentrum des Nebels, die für diesen Wechsel verantwortlich ist , ist ein sich rapide drehender Neutronen-Stern - der kompakte Kern des expandierenden Sterns. Mit lediglich ungefähr sechs Meilen (10 km) im Durchmesser, würde der Neutronenstern in eine Stadt passen,  "gerade seine kleine Größe straft seiner Bedeutung und der Energie, die er verpackt, Lügen", sagte Hester.

Wenn der Neutronen-Stern sich 30x pro Sekunde um seine Achse dreht, dann können seine zweifachen Suchlicht-Strahlen an der Erde vorbei rauschen und - verursacht durch den Neutronenstern - auf und ab blinken. Aufgrund dieses Flimmerns, wird dieser Neutronen-Stern auch "Pulsar" genannt. Ergänzend zum Pulsieren des Neutronensternes, der rapiden Rotation und des intensiven Magnetfeldes, verhält er sich wie eine immense Steinschleuder, beschleunigt subatomare Partikel auf beinahe Lichtgeschwindigkeit, um sie ins Weltall hinauszuschleudern.

In einer dramatischen Serie von Bildern, die über verschiedene Monate der Beobachtung hinweg aufgenomen worden waren, zeigte Hubble, was passiert, wenn sein magnetischer Pulsar-"Wind" in den Körper des Crabnebels gleitet. Das glühende, unheimlich veränderliche Muster vom Licht des Zentrums des Crabs  wird wie ihre Spiralen um magnetische Feldlinien und die abgestrahlte Energie durch Elektronen und Positronen (Anti-Materie-Elektronen), kreiert. Diese erhellen das innere Volumen des Nebels, der einen Durchmesser von mehr als 10 Lichtjahren aufweist.

Das Hubble-Team stellt fest, daß das Material sich nicht in alle Richtungen aus dem Pulsar entfernt, statt dessen ist es konzentriert auf zwei polare  "Strahlen" und einen Wind, der sich -  ausgehend vom Äquator des Sterns - hinausbewegt.

Das dynamische Feature in dem inneren Teil des Crab ist der Punkt, an dem es eine Schlag-Front bildet. Die Form und die Position dieser Features wirbeln so schnell herum, daß die Astronomen es als einen "tanzenden Kobold" oder „eine Katze auf einer heißen Platte" bezeichnen. Der äquatoriale Wind erscheint als eine Serie von büschelähnlichen Features, die steiler werden, sich aufklaren, und dann , wenn sie sich vom Pulsar wegbewegen, um hinaus in den Hauptkörper des Nebels zu quellen, verblassen.

"Die Büschel zu beobachten, die sich äußerlich durch den Nebel bewegen, ist ein Schicksal, wie das Beobachten von Wellen, die an den Strand schwappen, wenn man einmal davon absieht, daß die Wellen im Crab ein Lichtjahr lang sind und sich mit halber Lichtgeschwindigkeit durch's Weltall bewegen," sagte Hester. "Du kannst nichts lernen über Ozeean-Wellen durch das Anstarren eines Schnappschusses. Du lernst über die Ozean-Wellen durch Sitzen am Strand und durch Beobachten, wie sie ans Ufer schwappen. Dieser Hubble"-'Film' des Crab ist so signifikant, weil wir zum ersten Mal diese Wellen beobachten, die aus dem Crab hereingeschwappt kommen.

Der Crab-Nebel, das Ergebnis eines Supernova- Explosion, bezeugt durch chinesische Astro-nomen im Jahre 1054, wird weitgehend studiert, weil er eine einzigartige Gelegenheit bietet, hochenergetische astrophysikalische Phänomene zu studieren. Von den physikalischen Prozes-sen, die in den Zentrum von entfernten aktiven Galaxien und Qusaren an der Arbeit sind, wird überlegt, ob viele von ihnen ähnlich arbeiten wie die im Zentrum des Crab, lediglich auf einer umfassend größeren Skala. „Der Unterschied ist, daß, während Astronomen niemals wirklich in das wahre Herz einer aktiven Galaxie ‘sehen' können, der Crab es erlaubt, die Besitztümer und das Verhalten von hohen Energie- Winden und - strahlen eingehend und persönlich zu studie-ren," sagte Hester.

"Die Hubble-Ergebnisse sind nicht das Ende der Geschichte," hebt Hester hervor. "Eher sind sie ein Stück eines größeren Puzzles. Zum Beispiel sind die Strahlen, die gesehen werden, wie sie vom Pulsar wegstrahlen, in den Hubble-Daten von teilweisem Interesse, weil sie helfen, zwei Lappen von Röntgenstrahlen-Emissionen, die auf Bildern, die mit dem Einstein- und Rosat Röntgen-Satelliten aufgenommen worden waren, gesehen werden können, zu erklären.

Zusätzlich zu Hester und Paul Scowen von der Arizona State University sind andere Mitglieder des Teams für diese Arbeitverantwortlich , einschließlich Ravi Sankrit von der Arizona State University, Curt Michel von der Rice University, Jay Gallagher von der University of Wisconsin in Madison, James Graham von der University of California in Berkeley, und Alan Watson von der New Mexiko State University.

Das Space Teleskop Science-Institut wird von der Association of University for Research in Astronomy, Inc. (AURA) für die NASA, betrieben und steht unter Kontrakt mit dem Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD. Das Hubble-Space Teleskop ist ein Projekt internationaler Kooperation zwischen der NASA und der European Space Agency (ESA).

Das nachfolgend beschriebebe Bild:Changes in the Inner Crab Pulsar finden Sie hier.
 

Veränderungen im Crab Pulsar
 

Wissenschaftler lernen mehr darüber, wie Pulsare arbeiten durch das Studieren einer Serie von Hubble-Space Teleskop-Bildern vom Herzen des Crab- Nebels. Die Bilder, die über eine Zeitspanne von verschiedenen Monaten aufgenommen wurden, zeigen, daß der Crab ein weit mehr dynamisches Objekt ist, als dies zuvor angenommenwurde.

Im Zentrum des Nebels liegt der Crab Pulsar. Der Pulsar ist nach astronomischen Verhältnissen ein winziges Objekt mit lediglich ungefähr sechs Meilen im Durchmesser, rotiert jedoch 30 mal in der Sekunde. Wenn der Pulsar sein intensives magnetisches Feld strähenartig herum dreht und dabei wie eine Steinschleuder wirkt, beschleunigt er subatomare Partikel und sendet diese rasend in den Weltraum, mit annnähernd Lichtgeschwindigkeit. Der winzige Pulsar und seine Winde sind die Kraftstation für den ganzen Crab-Nebel, der zehn Lichtjahre im Durchmesser mißt - eine Meisterleistung, vergleichbar mit einem Objekt von der Größe eines Wasserstoff-Atoms, das das Volumen des Weltraums im Durchmesser von einem Kilometer einnimmt.

Die drei Bilder, die hier gezeigt werden - aufgenommen aus einer Serie von Hubble-Bildern - zeigen dramatische Veränderungen in der Erscheinung des Nebels. Sie beinhalten fetzenartige Strukturen, die sich mit halber Lichtgeschwindigkei nach außen hin - weg von dem Pulsar - bewegen, und die scheinbar als eine mysteriöse  "Halo", die jedoch heller, dann mit der Zeit aber  wieder blasser wird ,stationär verbleibt. Ebenso sind die Effekte zweier Polar-Strahlen zu sehen, die sich außen, entlang der Rotationsachse des Pulsars bewegen. Die dynamischen Features, die gesehen wurden, ein schmaler Knoten, der so sehr "herumtanzt", daß Astronomen ihn einen "Kobold" nannten, ist in Wirklichkeit eine Schock-Front (in der schnell bewegendes Material in sich langsamer-bewegendes Material hineingleitet) in einer dieser Polar-Strahlen.

Die teleskopisch mit der Wide Field and Planetary Camera 2 eingefangenen Bilder, wurden unter Verwendung eines Filters gemacht, der Licht von Wellenlängen um die 550 Nonometer, nahe der Mitte des sichtbaren Teil des Spektrums einholt. Der Crab Nebula ist 7000 Lichjahre entfernt im Sternbild Stier beheimatet.

Herausgeber: Jeff Hester und Paul Scowen (Arizona State University) und NASA, Foto: STScII- PRC 96-22b * veröffentlicht am 30.3.1996

Quellen:

Astro- Files - A History of the Crab Nebula, AURA/ NASA

Hubble Space Telescope News v. 15. April 1996

Astro-Files - A History of the Crab Nebula, AURA/ NASA


Übersetzung und Bearbeitung: Roland M. Horn

Buch zum Thema:

Roland M. Horn: Leben im Weltraum
Roland M. Horn:

Leben im Weltraum

Moewig/Rastatt 1997

Astronomie und Grenzwissenschaften

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