Lichtshow im Eier-Nebel – Hubble porträtiert sterbenden Stern
Rund 1000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet sich der Eier-Nebel (englisch «Egg Nebula», auch als CRL 2688 oder AFGL 2688 bekannt) im Sternbild Cygnus (Schwan). Seinen Namen verdankt der 1975 entdeckte bipolare protoplanetarische Nebel seiner Erscheinung, die an ein Eigelb – dem Stern im Zentrum – mit dem trüben Eiweiss drumherum – den Staub- und Gaswolken – gemahnt.
Die gestochen scharfe Aufnahme vereint ältere und neuere Datensätze des Hubble-Weltraumteleskops. Bereits 1997 hatte das Teleskop den Nebel mit der WFPC2-Kamera im sichtbaren Licht aufgenommen, später ergänzt durch NICMOS-Beobachtungen im nahen Infrarot. Die ACS-Kaamera registrierte 2003 grossräumige Staubwellen und 2012 zoomte die Wide Field Camera 3 (WFC3) auf die zentrale Region und die Gasströme.
Langsamer Abschied
Was wir sehen, ist kein spektakulärer Knall, sondern ein langsamer Abschied: Der Stern im Zentrum stirbt – er beendet sein Leben als sonnenähnliches Objekt und formt dabei sein Umfeld neu. Selber ist er nicht direkt zu sehen, da er vollständig von einer dichten Wolke aus kohlenstoffreichem Staub umhüllt ist. Aus dieser Wolke brechen jedoch vier intensive Lichtstrahlen entlang der Rotationsachse durch und bringen die Staubhülle wie mit einem Nebelscheinwerfer zum Leuchten. Das Licht stammt also vom Stern selber – anders als bei den meisten Nebeln, die dank der Ionisierung von Gas selbst leuchten. Im protoplanetarischen Stadium ist der Kern hingegen noch nicht heiss genug, um das Gas zu ionisieren.
Auffällig sind zwei helle, bipolare Lappen in der Mitte. Sie schiessen mit hoher Geschwindigkeit aus dem Zentrum und durchdringen ältere, langsamere Materieschichten. Um sie herum befindet sich ein komplexes System aus konzentrischen Bögen und Ringen; es ist das Ergebnis von periodischen Eruptionen von Sternmaterial, die alle paar hundert Jahre vorkommen.
Zyklus von Geburt und Tod der Sterne
Protoplanetarische Nebel entstehen, wenn in einem Stern wie unserer Sonne (aber mit maximal acht Sonnenmassen) die Fusion von Wasserstoff zu Helium versiegt und sich die innere Region stark zusammenzieht. Dabei steigen Druck und Temperatur so stark an, dass die Heliumatomkerne zu Stickstoff und Kohlenstoff verschmelzen und der Stern sich gewaltig zu einem Roten Riesen oder Roten Überriesen aufbläht. Diese Sterne schleudern einen signifikanten Teil ihrer Masse durch starke Sternwinde in den umgebenden Raum; dieses Material bildet eine Hülle um den Stern.
Solange im Inneren des sterbenden Sterns noch Fusionsreaktionen ablaufen, handelt es sich um einen protoplanetarischen Nebel. Diese Übergangsphase, in der sich der Eier-Nebel derzeit befindet, dauert nur wenige Tausend Jahre – in kosmischen Massstäben ein Augenzwinkern. Wenn sich der Stern dann zu einem Weissen Zwerg zusammengezogen hat – das ist ein Himmelskörper von der Grösse der Erde, aber der bis zu anderthalbfachen Masse der Sonne –, sind die Fusionsprozesse zum Erliegen gekommen. Weisse Zwerge sind aber enorm heiss und geben energiereiche Ultraviolettstrahlung ab, welche die Gashüllen zum Leuchten bringen. Dann spricht man von einem planetarischen Nebel.
Objekte wie der Eier-Nebel liefern seltene Einblicke in die späte Sternentwicklung. Die Hubble-Aufnahme ist daher mehr als nur ein spektakuläres Bild – es ist eine Momentaufnahme eines Sterns in seiner letzten Lebensphase. Die jahrzehntelange Beobachtung dieser Phase verfeinert die Erkenntnisse über den Zyklus von Geburt und Tod der Sterne und damit über unsere eigene Entstehung. Denn das vom Stern ausgestossene Material mischt sich mit interstellarem Gas, und daraus entstehen neue Sterne und Planetensysteme – so, wie auch unser Sonnensystem sich vor rund 4,5 Milliarden Jahren aus solchem Recyclingmaterial gebildet hat. (dhr)
