Können Sie einen planetarischen Nebel aus ein paar verschwommenen Pixeln erkennen? Astronomen können – so geht's
Ein planetarischer Nebel ist eines der schönsten Objekte im Universum. Gebildet aus den zerfallenden Überresten eines mittelgroßen Sterns wie eine Sonne, gleicht kein Stern dem anderen. Kosmisch vergänglich, dauern sie nur etwa 10.000 Jahre – ein Wimpernschlag. Und dennoch sind sie von entscheidender Bedeutung, da sich ihre verarbeiteten Elemente ausbreiten und sich mit dem interstellaren Medium vermischen, um die Bildung einer neuen Sternengeneration vorzubereiten. Daher ist es wichtig, sie zu studieren, um die Sternentwicklung zu verstehen. Aber im Gegensatz zu ihren stellaren Brüdern ist es schwierig, sie aus astronomischen Deep-Sky-Durchmusterungen herauszufiltern, da keine zwei gleich sind. Glücklicherweise hat ein Forschungsteam kürzlich eine Methode entwickelt, um genau das zu erreichen, und ihre Arbeit könnte die Tür zum vollständigen Verständnis des großen Kreises des stellaren Lebens öffnen.
Raus mit einem Wimmern
Wenn Sterne wie unsere Sonne endlich in den Eimer treten, tun sie das nicht sauber und ordentlich. Stattdessen stülpen sie sich im Laufe von etwa einer Million Jahren langsam von innen nach außen und stoßen ihre äußeren Schichten in das umgebende Sonnensystem aus. Zackiges Keuchen für zackiges Keuchen, der Stern wirft seine Schichten ab und hinterlässt nur einen glühend heißen Kern. Dieser Kern, jetzt richtig als a . bezeichnet weißer Zwerg , hat eine Temperatur von rund einer Million Grad und emittiert reichlich Röntgenstrahlung.
Diese Strahlung trifft auf das Gas, das den jetzt toten Stern umgibt. Dieses Gas besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, genau wie alles andere im Universum, enthält aber auch Teile schwerer Elemente und Moleküle wie Kohlenstoff, Sauerstoff und sogar Wasser. Durch die intensive Strahlung des Weißen Zwergs mit Energie versorgt, absorbieren die Elemente diese Energie und geben sie in allen möglichen bunten Wellenlängen wieder ab. Falls Sie sich fragen, genau so funktionieren Leuchtstofflampen, aber in einem viel größeren und unordentlicheren Maßstab .
Im Laufe der Zeit wird der Weiße Zwerg abkühlen und nicht mehr in der Lage sein, den gesamten Nebel um ihn herum zu erleuchten, woraufhin der Nebel aus dem Blickfeld verschwindet. Dies geschieht etwa 10.000 Jahre nach der ersten Freilegung des Kerns.
Dies ist, was wir einen planetarischen Nebel nennen (ich werde nicht auf die Geschichte des Namens eingehen, weil er im Grunde keinen Sinn macht und wir einfach damit leben müssen). Jeder einzelne planetarische Nebel ist einzigartig, weil die Physik seiner Bildung – durch das Ausstoßen von Schicht um Schicht des Materials eines Sterns – so komplex ist, dass sie nie genau wiederholt werden kann. Obwohl planetarische Nebel nicht lange bestehen, sind sie überraschend häufig, da die Sterne, von denen sie stammen, selbst relativ häufig sind. Letztendlich sehen wir sie also überall , funkelnd wie Weihnachtsschmuck in der Tiefe des Himmels.
Der Kreis des Sternenlebens
Das Auffinden, Kategorisieren und Verstehen planetarischer Nebel ist von entscheidender Bedeutung, um unsere astronomischen Köpfe um die vollständige Entwicklung von Sternen innerhalb einer Galaxie zu wickeln. Denn planetarische Nebel bilden das Material für neue Sternengenerationen. Durch langsame Ausbreitung des Staubs und der Gase in den Nebeln und manchmal sogar heftige Explosionen durch extreme Strahlung und Winde gelangt das Material in den interstellaren Raum. Dort vermischt es sich und vermischt sich mit dem allgemeinen galaktischen Milieu und findet schließlich seinen Weg in ein neues Baby-Sternsystem, und der Kreislauf geht weiter.
Außerdem müssen wir planetarische Nebel verstehen, denn sie geben uns ein Bild davon, wie Sterne wie unsere Sonne sterben. In unseren Umfragen sehen wir alle möglichen planetarischen Nebel. Manchmal sehen wir schöne helikale oder spiralförmige Strukturen. Manchmal sehen wir Kugeln oder Ovale. Und manchmal sehen wir nur einen Haufen zerlumpter Lumpen, die sich kaum als Nebel bezeichnen können. Wie entstehen so komplizierte und unterschiedliche Muster? Wie können zwei scheinbar sehr ähnliche Sterne radikal unterschiedliche planetarische Nebel entstehen lassen? Wir wissen es nicht.
Und das ist nicht das Ende der Fragen. Wie wichtig sind planetarische Nebel für die Anreicherung des interstellaren Mediums? Im Vergleich zu Supernova sagen. Wie schnell kann sich Material verteilen und finden? seinen Weg eingebettet in eine neue Generation von Sternen ?
Das sind alles sehr gute Fragen, alle ohne sehr gute Antworten
Ein paar gute Pixel
Die richtige Antwort auf solche Fragen sind normalerweise mehr Daten. Wir brauchen viele Beobachtungen von vielen planetarischen Nebeln, um zu versuchen, eine anständige statistische Datenbank aufzubauen, damit wir anfangen können, auf solide wissenschaftliche Weise zu vergleichen und zu kontrastieren. Aber es gibt ein Problem, das auftaucht, wenn wir mit der Entwicklung massiver Vermessungen beginnen wollen, um Tausende und Abertausende von planetarischen Nebeln am Himmel auszumachen. Das Problem ist, dass keine zwei Nebel gleich sind, daher ist es sehr schwierig, ein einfaches Klassifikationsschema zu entwickeln, das planetarische Nebel aus anderen zufälligen Teilen des Weltraums auswählt.
Der spektakuläre planetarische Nebel NGC 7009 oder der Saturnnebel taucht wie eine Reihe seltsam geformter Blasen aus der Dunkelheit auf, die in herrlichem Rosa und Blau erleuchtet sind. Dieses farbenfrohe Bild wurde mit dem leistungsstarken MUSE-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der ESO im Rahmen einer Studie aufgenommen, die zum ersten Mal den Staub in einem planetarischen Nebel kartierte. Diese kommentierte Version beschriftet die Merkmale dieses merkwürdigen Objekts. Bildquelle: ESO/J. Walsh
Noch frustrierender ist, dass planetarische Nebel bei der Größe und Auflösung der meisten Himmelsdurchmusterungen nur ein paar verschwommene Pixel groß sind. Wie kann man das eine vom anderen unterscheiden? Das ist wo die neue Forschung kommt herein . Ein Team von Astronomen führte eine enorme Anzahl von Simulationen und simulierten Beobachtungen von planetarischen Nebeln durch, zusätzlich zu anderen Quellen, mit denen sie verwechselt werden könnten, wie Galaxien und Quasare.
Dann zerhackten sie diese Daten auf so viele verschiedene Arten wie möglich, um zu sehen, wie planetarische Nebel bei bestimmten Wellenlängen im Vergleich zu anderen aussahen. Sie identifizierten eine Reihe von Schlüsseltests, die es ihnen ermöglichten, fast alle anderen Verunreinigungen herauszufiltern, sodass nur eine Population sauberer (noch verschwommener) planetarischer Nebel übrig blieb. Mit dieser Technik könnten zukünftige automatisierte Himmelsdurchmusterungen leicht planetarische Nebel in ihre Kataloge aufnehmen und vielleicht helfen, einige der Fragen zu beantworten, wie genau sich der Kreis des Verkäuferlebens in der Galaxie dreht.
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