Wo ist der kälteste Ort im Universum? Im Moment halten Astronomen den „Boomerang-Nebel“ für die Ehre. Dieser präplanetare Nebel befindet sich etwa 5.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Centaurus und hat eine Temperatur von etwa einem Kelvin – oder einer lebhaften minus 458 Grad Fahrenheit. Das macht es noch kälter als die natürliche Hintergrundtemperatur des Weltraums! Was macht es kälter als das schwer fassbare Nachglühen des Urknalls? Astronomen nutzen die Kraft des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)-Teleskops, um uns mehr über seine kühlen Eigenschaften und seine ungewöhnliche Form zu erzählen.
Der „Boomerang“ ist überall anders. Es ist noch kein planetarischer Nebel. Die treibende Lichtquelle – der Zentralstern – ist einfach noch nicht heiß genug, um die massiven Mengen an ultravioletter Strahlung auszusenden, die die Struktur erleuchtet. Im Moment wird es von Sternenlicht beleuchtet, das von seinen umgebenden Staubkörnern scheint. Als er zum ersten Mal von unseren terrestrischen Teleskopen im optischen Licht beobachtet wurde, schien der Nebel zur Seite verschoben zu sein und erhielt so seinen fantasievollen Namen. Nachfolgende Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop ergaben eine Sanduhrstruktur. Geben Sie nun ALMA ein. Mit diesen neuen Beobachtungen können wir sehen, dass die Hubble-Bilder nur einen Teil dessen zeigen, was passiert, und die in den älteren Daten zu sehenden Doppelkeulen waren wahrscheinlich nur ein 'Trick of the Light', wie er von optischen Wellenlängen dargestellt wird.
„Dieses ultrakalte Objekt ist äußerst faszinierend und wir lernen mit ALMA viel mehr über seine wahre Natur“, sagte Raghvendra Sahai, Forscher und leitender Wissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, und Hauptautor eines veröffentlichten Artikels im Astrophysical Journal. „Was von erdbasierten optischen Teleskopen wie eine Doppelkeule oder ‚Bumerang‘-Form aussah, ist in Wirklichkeit eine viel breitere Struktur, die sich schnell in den Weltraum ausdehnt.“
Was also ist da draußen los, was den Boomerang zu einem so coolen Kunden macht? Es ist der Abfluss, Baby. Der Zentralstern dehnt sich in rasantem Tempo aus und senkt dabei seine eigene Temperatur. Ein Paradebeispiel dafür ist eine Klimaanlage. Es verwendet expandierendes Gas, um einen kälteren Kern zu erzeugen, und wenn die Brise darüber bläst – oder in diesem Fall die expandierende Hülle – wird die Umgebung um ihn herum gekühlt. Astronomen konnten bestimmen, wie kühl das Gas im Nebel ist, indem sie feststellten, wie es die Konstante der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung absorbierte: perfekte 2,8 Grad Kelvin (minus 455 Grad Fahrenheit).
Bildnachweis: NASA / ESA
„Als Astronomen dieses Objekt 2003 mit Hubble betrachteten, sahen sie eine sehr klassische ‚Sanduhr‘-Form“, kommentierte Sahai. „Viele planetarische Nebel haben das gleiche doppelzipfelige Aussehen, das das Ergebnis von Strömen von Hochgeschwindigkeitsgas ist, die vom Stern abgeworfen werden. Die Jets graben dann Löcher in eine umgebende Gaswolke, die der Stern noch früher in seiner Lebenszeit als Roter Riese ausgestoßen hat.“Die Ein-Schalen-Millimeter-Wellenlängen-Teleskope sahen jedoch nicht die gleichen Dinge wie Hubble. Statt einer schmalen Taille fanden sie eine vollere Figur – einen „fast kugelförmigen Materialabfluss“. Laut der Pressemitteilung ermöglichte die beispiellose Auflösung von ALMA den Forschern festzustellen, warum es einen solchen Unterschied im Gesamterscheinungsbild gab. Die Doppelkeulenstruktur war offensichtlich, als sie sich auf die Verteilung der Kohlenmonoxidmoleküle konzentrierten, die bei Millimeterwellenlängen beobachtet wurden, jedoch nur in Richtung des Inneren des Nebels. Das Äußere war jedoch eine andere Geschichte. ALMA enthüllte eine gestreckte, kalte Gaswolke, die relativ abgerundet war. Darüber hinaus wiesen die Forscher einen dicken Korridor aus millimetergroßen Staubkörnern aus, der den Vorläuferstern umhüllte – der Grund, warum die äußere Wolke im sichtbaren Licht wie eine Fliege aussah! Diese Staubkörner schirmten einen Teil des Lichts des Sterns ab und ermöglichten nur einen Blick in die optischen Wellenlängen, die von den gegenüberliegenden Enden der Wolke kommen.
„Dies ist wichtig, um zu verstehen, wie Sterne sterben und zu planetarischen Nebeln werden“, sagte Sahai. „Mit ALMA konnten wir im wahrsten Sinne des Wortes und im übertragenen Sinne ein neues Licht auf den Todeskampf eines sonnenähnlichen Sterns werfen.“
Hinter diesen neuen Erkenntnissen steckt noch mehr. Obwohl sich der Umfang des Nebels zu erwärmen beginnt, ist er immer noch etwas kälter als der kosmische Mikrowellenhintergrund. Was könnte dafür verantwortlich sein? Frag einfach Einstein. Er nannte es den „photoelektrischen Effekt“.
Quelle der Originalgeschichte: NRAO-Pressemitteilung .
