Schlagwort: Doppelstern

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Webb zeigt den planetarischen Nebel NGC 1514

Der planetarische Nebel NGC 1514 im Sternbild Stier ist in Infrarotlicht sanduhrförmig. In der Mitte leuchtet er rot. Zwei Ringe sind anscheinend die Wülste an den Enden eines Zylinders, den wir schräg von oben sehen.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, M. E. Ressler (JPL) et al.; Bearbeitung: Judy Schmidt

Was passiert, wenn einem Stern der Kernbrennstoff ausgeht? Bei Sternen wie unserer Sonne verdichtet sich das Zentrum zu einem Weißen Zwerg. Währenddessen wird die äußere Atmosphäre ins All ausgestoßen. Sie erscheint als planetarischer Nebel.

Die abgestoßene äußere Atmosphäre des planetarischen Nebels NGC 1514 ist anscheinend ein Durcheinander aus Blasen – wenn man sie in sichtbarem Licht betrachtet. Doch diese Ansicht des Weltraumteleskops James Webb in Infrarot erzählt eine andere Geschichte. In diesem Licht hat der Nebel eine ausgeprägte Sanduhrform, die als Zylinder interpretiert wird. Wir blicken entlang der Diagonale darauf.

In der Mitte des Nebels erkennt ihr bei genauem Hinsehen auch einen hellen Zentralstern. Er gehört wahrscheinlich zu einem Doppelsternsystem. Weitere Beobachtungen zeigen vielleicht besser, wie sich dieser Nebel entwickelt und wie die Zentralsterne zusammenwirken, um die Zylinder und Blasen zu erzeugen, die wir sehen.

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Alpha Centauri: Das nahegelegenste Sternensystem

Ein Sternenfeld ist voll mit rot leuchtendem Gas. Nahe der Mitte befindet sich das helle Sternensystem Alpha Centauri, das unserer Sonne am nächsten ist.

Bildcredit und Bildrechte: Telescope Live, Heaven’s Mirror Observatory; Bearbeitung: Chris Cantrell

Das Sternsystem, das der Sonne am nächsten liegt, ist das System Alpha Centauri. Der schwächste der drei Sternen im System wird Proxima Centauri genannt. Er ist der nächstgelegene Stern. Die hellen Sterne Alpha Centauri A und B bilden ein enges Doppelsternsystem. Sie sind nur 23 Erde-Sonne-Distanzen voneinander entfernt.* Das ist etwas mehr als die Entfernung zwischen Uranus und der Sonne.

Das Alphasystem ist auf einem Großteil der Nordhalbkugel nicht sichtbar. Alpha Centauri A ist auch als Rigil Kentaurus bekannt. Er ist der hellste Stern im Sternbild Zentaur und der vierthellste Stern am Nachthimmel. Sirius ist der hellste Stern, obwohl er mehr als doppelt so weit entfernt ist. Durch einen aufregenden Zufall gehört Alpha Centauri A zur selben Art von Sternen wie unsere Sonne, und Proxima Centauri besitzt einen möglicherweise bewohnbaren Exoplaneten.

*Eine Erde-Sonne-Distanz ist eine Astronomische Einheit (AE).

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NGC 1360: Der Rotkehlchen-Ei-Nebel

In der Mitte des Bildes liegt ein blauer eiförmiger Nebel, leicht verschwommen, um den hellen Stern in der Mitte leuchtet er rötlich.

Bildcredit und Bildrechte: Dong Liang

Dieser hübsche Nebel ist etwa 1500 Lichtjahre entfernt. Form und Farbe auf dieser Teleskopansicht erinnern an das Ei eines Rotkehlchens. Die kosmische Wolke ist etwa 3 Lichtjahre groß und sicher eingebettet in die Grenzen des südlichen Sternbildes Chemischer Ofen (Fornax).

Der eiförmige NGC 1360 wurde als planetarischer Nebel erkannt, doch er markiert keinen Beginn. Stattdessen steht er für eine kurze Schlussphase in der Entwicklung eines alternden Sterns. Der Zentralstern von NGC 1360, der mitten im Nebel leuchtet, ist ein Doppelsternsystem, das wahrscheinlich aus zwei alternden weißen Zwergsternen besteht, die weniger Masse besitzen als die Sonne, aber viel heißer sind. Ihre intensive, an sich unsichtbare Ultraviolettstrahlung streifte in ihrer gemeinsamen gasförmigen Hülle die Elektronen von den Atomen ab.

Der markante blaugrüne Farbton von NGC 1360 entsteht, wenn Elektronen mit doppelt ionisierten Sauerstoffatomen rekombinieren.

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Webb zeigt Staubschichten um WR 140

Das neue James-Webb-Infrarotteleskop zeigt die Staubschalen des Wolf-Rayet-Sterns WR 140.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, JWST, MIRI, ERS Program 1349; Bearbeitung: Judy Schmidt

Was sind diese seltsamen Ringe? Die staubreichen Ringe sind wahrscheinlich dreidimensionale Hüllen, doch wie sie entstanden sind, wird noch erforscht. Wo sie entstanden sind, ist bekannt: in einem Doppelsternsystem im Sternbild Schwan (Cygnus), das etwa 6000 Lichtjahre entfernt ist – ein System, das vom Wolf-Rayet-Stern WR 140 geprägt wird.

Wolf-Rayet-Sterne sind massereich und hell und für ihre stürmischen Winde bekannt. Sie erzeugen und verbreiten außerdem schwere Elemente wie Kohlenstoff, der ein Baustein des interstellaren Staubs ist. Der andere Stern im Doppelsystem ist ebenfalls hell und massereich, aber nicht so aktiv.

Die beiden großen Sterne turnieren in einem länglichen Orbit und nähern sich einander etwa alle acht Jahre. Bei ihrer größten Annäherung nimmt die Röntgenstrahlung des Systems zu, und offenbar wird auch mehr Staub in den Weltraum geschleudert, sodass eine neue Hülle entsteht.

Dieses Infrarotbild des neuen Weltraumteleskops Webb zeigt mehr Details und Staubhüllen als je zuvor.

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Im Zentrum des Katzenaugennebels

Das Weltraumteleskop Hubble zeigt den Katzenaugennebel im Sternbild Drache, er ist ein planetarischer Nebel um einen vergehenden Stern

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, HLA; Überarbeitung und Bildrechte: Raul Villaverde

Dreitausend Lichtjahre entfernt wirft ein alternder Stern Hüllen aus leuchtendem Gas ab. Das Bild des Weltraumteleskops Hubble zeigt den Katzenaugennebel (NGC 6543), einen der komplexesten planetarischen Nebel, die wir kennen. Das Katzenauge ist etwa ein halbes Lichtjahr groß. Seine Strukturen sind so komplex, dass man vermutete, das helle zentrale Objekt könnte ein Doppelsternsystem sein.

Objekte dieser Klasse werden als planetarische Nebel bezeichnet. Der Begriff ist irreführend. Zwar sehen diese Objekte in kleinen Fernrohren rund und planetenähnlich aus. Doch auf hoch aufgelösten Bildern großer Teleskope erkennt man Sterne, die von Kokons aus Gas umgeben sind. Es wurde in späten Phasen der Sternentwicklung ausgestoßen.

Beim Blick in das Katzenauge sehen Forschende nicht nur detailreiche Strukturen, sondern auch das Schicksal unserer Sonne. Auch sie tritt in das Stadium eines planetarischen Nebels ein … in etwa 5 Milliarden Jahren.

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Der schöne Albireo AB

Der orange-blaue Doppelstern Albireo im Sternbild Schwan und die Spektren der Einzelsterne.

Bildcredit und Bildrechte: Robert Eder

Beschreibung: Für das bloße Auge ist Beta Cygni ein heller Einzelstern. Er ist etwa 420 Lichtjahre entfernt und markiert den Fuß des nördlichen Kreuzes, einer bekannten Sterngruppe im Sternbild Schwan. Doch beim Blick durch das Okular eines kleinen Teleskops ist er ein schöner Doppelstern, ein Juwel des Nachthimmels in Blau und Gold.

Beta Cygni ist auch als Albireo bekannt. Er wird als Albireo AB bezeichnet, um auf seine beiden hellen Sternkomponenten hinzuweisen. Dieser Teleskop-Schnappschuss zeigt den visuell auffälligen Farbunterschied sowie rechts im Einschub die dazugehörigen optischen Spektren des Sternenlichts.

Albireo A im oberen Einschub hat das Spektrum eines Typ-K-Reisensterns, er ist kühler als die Sonne und strahlt die meiste Energie in gelben und roten Wellenlängen ab. Albireo B darunter hat das Spektrum eines Hauptreihensterns, er ist viel heißer als die Sonne und strahlt mehr Energie in Blau und Violett ab.

Albireo A ist als Doppelstern bekannt, bei dem zwei Sterne um ein gemeinsames Massezentrum kreisen. Allerdings stehen die beiden Sterne zu eng beisammen, um sie mit einem kleinen Teleskop aufzulösen. Die leicht auflösbaren Sterne Albireo A und B sind sehr wahrscheinlich ein optischer Doppelstern und kein physisches Doppelsternsystem, da beide Komponenten eindeutig unterschiedliche gemessene Bewegungen im Raum aufweisen.

Wien, 26. Februar 2022, 18h: Führung im Sterngarten mit APOD-Übersetzerin
Wien, Ladenkonzept Nähe Votivkirche: Kostenlose Kalender (leichte Mängel)

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Der symbiotische R Aquarii

Der veränderliche Stern R Aquarii im Sternbild Wassermann ist ein Doppelstern aus einem Mira-Stern und einem Weißen Zwerg.

Bildcredit: Röntgen: NASA/CXC/SAO/R. Montez et al.; Optisch: Daten: NASA/ESA/STScI, Bearbeitung: Judy Schmidt (CC BY-NC-SA)

Beschreibung: Der veränderliche Stern R Aquarii ist eigentlich ein wechselwirkendes Doppelsternsystem aus zwei Sternen in einer engen symbiotischen Beziehung. Es ist etwa 710 Lichtjahre entfernt und liegt in der Mitte dieses Kompositbildes, das im Weltraum in sichtbaren und Röntgen-Wellenlängen aufgenommen wurde.

Das faszinierende System besteht aus einem kühlen Roten Riesensrern und einem heißen, dichten Weißen Zwergstern, die um ihr gemeinsames Massezentrum kreisen. Mit einem Fernglas könnt ihr beobachten, wie R Aquarii im Laufe eines Jahres seine Helligkeit stetig verändert.

Das sichtbare Licht des Doppelsternsystems stammt großteils vom Roten Riesen, er ist ein langperiodischer, veränderlicher Mira-Stern. Durch Gravitation wird Materie aus der ausgedehnten Hülle des kühlen Riesensterns auf die Oberfläche des kleineren, dichteren Weißen Zwergs gezogen. Das löst schließlich eine thermonukleare Explosion aus, bei der Materie in den Weltraum geschleudert wird. Astronom*innen haben in den letzten Jahrzehnten solche Ausbrüche beobachtet.

Diese eindrucksvollen Strukturen sind fast ein Lichtjahr groß und wurden vom Weltraumteleskop Hubble (in Rot und Blau) beobachtet. Sie enthalten Hinweise auf viel ältere Ausbrüche. Daten des Röntgenobservatoriums Chandra (in Violett) zeigen das Röntgenlicht der Stoßwellen, die entstehen, wenn ein Strahl des Weißen Zwergs auf die umgebende Materie trifft.

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Die ungewöhnliche Spirale bei LL Pegasi

LL Pegasi, auch AFGL 3068 oder IRAS 23166+1655, bildet eine rätselhafte Spiralstruktur.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble, HLA; Bearbeitung und Bildrechte: Jonathan Lodge

Beschreibung: Wie entstand die seltsame Spiralstruktur links oben? Das ist nicht bekannt, doch wahrscheinlich stammt sie von einem Stern in einem Doppelsternsystem, der die Phase eines planetarischen Nebels erreicht, in der die äußere Atmosphäre abstoßen wird.

Die riesige Spirale misst etwa ein Drittel eines Lichtjahres und besitzt vier oder fünf beispiellos regelmäßige vollständige Windungen. Angesichts der Expansionsrate des Spiralgases entsteht etwa alle 800 Jahre eine neue Schicht, das entspricht in etwa der Zeit, in der die beiden Sterne einander einmal umkreisen.

Das Sternsystem, wo die Spirale entstand, ist als LL Pegasi bekannt, aber auch als AFGL 3068 oder IRAS 23166+1655. Dieses Bild wurde vom Weltraumteleskop Hubble in nahem Infrarotlicht aufgenommen. Warum die Spirale leuchtet, ist ebenfalls rätselhaft, die führende Hypothese lautet, dass sie vom Licht eines nahen Sterns beleuchtet wird.

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