Dienstag, 15. Februar 2011

Vor 225 Jahren entdeckt: NGC 6543, der Katzenaugennebel

Planetarische Nebel haben nichts mit Planeten zu tun und ihren Namen aus historischen Gründen erhalten: Die Qualität früherer Teleskope reichte oft nicht aus, um Details dieser Objekte zu enthüllen. Da sie im Okular flächig wie Planeten erschienen, hielt man sie anfangs für weit entfernte Gasplaneten wie Jupiter oder Saturn. Heute weiß man, dass sie das Endstadium einer Sternentwicklung darstellen: Hauptreihensterne wie unsere Sonne blähen sich am Ende ihres Lebens zu einem roten Riesen auf. Der Wasserstoffvorrat im Zentrum des Sterns ist irgendwann aufgebraucht, nur in einer ihn umgebenden Hülle wird der noch zu Helium umgewandelt. Im Kern aber fusioniert bei guten 100 Mio. Kelvin Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff. Die Schale um den Kern bläht sich enorm auf und das bisherige Gleichgewicht zwischen Eigengravitation und Strahlungsdruck gerät aus dem Ruder. Das Heliumbrennen im Sterninnern ist gegenüber Temperaturveränderungen sehr empfindlich und wenn diese sich nur ein klein wenig erhöht, dehnt er sich noch weiter aus, weil sich der Kern vergrößert, wodurch der Stern abkühlt und sich wieder zusammenzieht. Reicht die Energie im Innern aus, kann er bei diesem Mechanismus seine Hülle abwerfen, die dann mit 20 bis 40 km/s bei einer Temperatur von 10.000 K in alle Richtungen davon fliegt. Dabei wird aber nicht unbedingt gleich die ganze Hülle abgestoßen, so dass bei weiteren Ausbrüchen weitere Teile der ehemaligen Wasserstoffhülle nachrücken. Der Stern selber heizt sich dabei auf, wird heißer und heißer und regt durch die Zunahme der Strahlung das umgebende Gas zum Leuchten an: Der Nebel wird als planetarischer Nebel sichtbar, zurück bleibt der Kern des ehemaligen Hauptreihensterns als Weißer Zwerg. Für einen Zeitraum von bis zu 10.000 Jahren kann dieser den Nebel durch seinen Sternwind aufrecht erhalten. Im Laufe der Zeit flaut er jedoch ab und das Gas wird durch Rekombination irgendwann unsichtbar. Planetarische Nebel sind also ein zeitlich begrenztes Phänomen, das aber durch Ausschüttung von chemischen Elementen wie Sauerstoff und Kohlenstoff seinen Teil zur Entwicklung der Galaxie beiträgt.

Am 15. Februar 1786 entdeckte Friedrich Wilhelm Herschel (1738-1822) im Sternbild Drache den Nebel, der seinen Namen seinem Aussehen vor allem auf fotografischen Aufnahmen verdankt. Er sieht aus wie die Augen einer Katze, daher nennt man ihn heute Katzenaugennebel.

NGC 6543 war der erste Planetarische Nebel, dessen Spektrum genauer untersucht wurde (1864), und zwar durch den Astronomen William Huggins (1824-1910). Er fand als erster Hinweise darauf, dass in ihm extrem verdünntes Gas vorherrscht.
Neuere wissenschaftliche Untersuchungen der komplexen Struktur von NGC 6543 – es ist die komplizierteste, die je bei einem Planetarischen Nebel beobachtet wurde – deuten darauf hin, dass für den Sternwind nicht nur ein, sondern zwei Sterne, ein O-Typ-Hyperriese mit einer Oberflächentemperatur von 80.000 Kelvin und einem unbekannten Begleiter, verantwortlich ist. Dieser wurde aber bislang nicht entdeckt, vor allem die filigrane Form des Nebels spricht für dessen Existenz. Viele Astronomen können sich das Aussehen von NGC 6543 nur durch die gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen mindestens zwei Sonnen erklären. Die Massenverlustrate des Hauptsterns liegt bei gigantischen 20 Billionen Tonnen pro Sekunde, 3,2x10-7 Sonnenmassen pro Jahr, dafür ist er aber auch extrem massereich!

Die Entfernung des Katzenaugennebels zur Erde beträgt rund 3000 Lichtjahre und mit knapp 1000 Jahren ist er ein noch sehr junger Planetarischer Nebel, dessen Hülle sich mit 19 km/s in den umgebenden Weltraum hinein expandiert. Dabei entfernt er sich von uns mit einer Geschwindigkeit von 66 km/s.

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