Bilder des planetarischen Nebels Abell 30 (a.k.a. A30) zeigen eine der klarsten Ansichten, die jemals von einer speziellen Evolutionsphase für diese Objekte erhalten wurden.
Ein Planetennebel - so genannt, weil er mit einem kleinen Teleskop wie ein Planet aussieht - entsteht im späten Stadium der Entwicklung eines sonnenähnlichen Sterns.
Nachdem der Stern mehrere Milliarden Jahre lang kontinuierlich Energie durch die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium in seiner zentralen Region oder seinem Kern erzeugt hat, durchläuft er eine Reihe von Energiekrisen, die mit der Erschöpfung des Wasserstoffs und der anschließenden Kontraktion des Kerns zusammenhängen. Diese Krisen gipfeln in der hundertfachen Ausdehnung des Sterns zu einem roten Riesen.
Dieses zusammengesetzte Bild zeigt den Planetennebel Abell 30, der sich etwa 5500 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Bildnachweis: NASA / CXC / IAA-CSIC / M. Guerrero et al
Schließlich wird die äußere Hülle des Roten Riesen ausgeworfen und bewegt sich mit einer relativ geringen Geschwindigkeit von weniger als 100.000 Meilen pro Stunde vom Stern weg. Der Stern verwandelt sich in der Zwischenzeit von einem kühlen Riesen in einen heißen, kompakten Stern, der intensive ultraviolette (UV) Strahlung und einen schnellen Partikelwind erzeugt, der sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 Millionen Meilen pro Stunde bewegt. Die Wechselwirkung der UV-Strahlung und des schnellen Windes mit der ausgestoßenen roten Riesenhülle erzeugt den Planetennebel, der durch die große Kugelschale im größeren Bild dargestellt wird.
In seltenen Fällen erhitzen Kernfusionsreaktionen in der Region um den Kern des Sterns die äußere Hülle des Sterns so stark, dass er vorübergehend wieder zu einem roten Riesen wird. Die Abfolge von Ereignissen - Auswerfen der Hülle, gefolgt von einem schnellen Sternwind - wiederholt sich in einem viel schnelleren Maßstab als zuvor, und im Inneren des ursprünglichen Nebels wird ein kleiner planetarischer Nebel erzeugt. In gewisser Weise wird der planetarische Nebel wiedergeboren.
Optische Daten von Chandra, XMM-Newton, HST und KPNO. Bildnachweis: NASA / STScI
Der große Nebel, der im größeren Bild zu sehen ist, hat ein Alter von etwa 12.500 Jahren und wurde durch die anfängliche Wechselwirkung der schnellen und langsamen Winde gebildet. Das Kleeblattmuster der Knoten, das in beiden Bildern zu sehen ist, entspricht dem kürzlich ausgeworfenen Material. Diese Äste wurden viel später hergestellt, da sie ein Alter von ungefähr 850 Jahren aufweisen, basierend auf Beobachtungen ihrer Expansion unter Verwendung von HST.
Die diffuse Röntgenstrahlung, die im größeren Bild und im Bereich um die zentrale Quelle im Einschub zu sehen ist, wird durch Wechselwirkungen zwischen dem Wind des Sterns und den Knoten des ausgestoßenen Materials verursacht. Durch diese Wechselwirkung werden die Äste erhitzt und erodiert, wodurch Röntgenstrahlung entsteht. Die Ursache für die punktförmige Röntgenstrahlung des Zentralsterns ist unbekannt.
Studien zu A30 und anderen planetarischen Nebeln helfen uns, die Entwicklung sonnenähnlicher Sterne gegen Ende ihres Lebens besser zu verstehen. Die Röntgenemission zeigt, wie das Material, das die Sterne in verschiedenen Entwicklungsstadien verloren haben, miteinander wechselwirkt. Diese Beobachtungen von A30, das sich in einer Entfernung von etwa 5.500 Lichtjahren befindet, liefern ein Bild der rauen Umgebung, in die sich das Sonnensystem in mehreren Milliarden Jahren entwickeln wird, wenn der starke Sternwind und die energetische Strahlung der Sonne die Planeten sprengen, die die vorherigen, roten, überlebten Riesenphase der Sternentwicklung.
Die Strukturen in A30 inspirierten ursprünglich die Idee eines wiedergeborenen Planetennebels, und nur drei weitere Beispiele für dieses Phänomen sind bekannt. Eine neue Studie zu A30 unter Verwendung der oben genannten Observatorien wurde von einem internationalen Team von Astronomen in der Ausgabe des Astrophysical Journal vom 20. August 2012 veröffentlicht.
Über Chandra X-Ray Center