Bildnachweis: Hubble
Neue Forschungsergebnisse des National Optical Astronomy Observatory könnten helfen, die Bildung und Form vieler planetarischer Nebel zu erklären. Astronomen glauben, dass planetarische Nebel entstehen, wenn sich weiße Zwergsterne von ihren äußeren Schichten lösen, aber sie konnten nicht erklären, wie die Nebel Materialstrahlen oder ungewöhnliche Lappen und Vorsprünge bilden könnten. Ein zweiter Stern, der den sterbenden weißen Zwerg umkreist, könnte die äußeren Schichten in die seltsamen Formen bringen, die Astronomen sehen.
Gegen Ende seines Lebens wirft ein Stern wie die Sonne seine äußeren Schichten in den Weltraum und erzeugt eine dunstige Materialwolke, die als planetarischer Nebel bezeichnet wird. Die komplexen Formen und schillernden Farben der Planetennebel machen sie zu einem der beliebtesten Objekte am Nachthimmel, sowohl für Amateurbeobachtungen als auch für wissenschaftliche Studien.
Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass viele, wenn nicht die meisten Sternkörper in den Zentren dieser wild variierenden kosmischen Objekte Begleitsterne haben, ein überraschender Befund, der Einfluss darauf hat, wie Astronomen ihre Herkunft erklären.
Astronomen verwendeten das 3,5-Meter-Teleskop Wisconsin-Indiana-Yale-NOAO am Kitt Peak National Observatory der National Science Foundation, um Radialgeschwindigkeitsmessungen von 11 Zentralsternen von Planetennebeln (PNe) durchzuführen und nach dem verräterischen, wiederholbaren Wackeln zu suchen, das darauf hinweist das Vorhandensein des Gravitationseinflusses eines Gefährten. Diese Technik wird auch verwendet, um nach extrasolaren Planeten um nahegelegene Sterne zu suchen. Zehn der 11 Zentralsterne des PNe in der jüngsten Studie zeigten eindeutige Hinweise auf Radialgeschwindigkeitsschwingungen.
"Wenn unsere aktuellen Ergebnisse durch weitere Beobachtungen bestätigt werden, könnten wir am Beginn einer Revolution in der Untersuchung des Ursprungs planetarischer Nebel stehen." sagt Howard Bond vom Space Telescope Science Institute in Baltimore, dem Hauptforscher der Ergebnisse, die heute in Atlanta auf dem 203. Treffen der American Astronomical Society vorgestellt wurden. "Wenn diese Nebel aus Doppelsternen entstehen, impliziert dies einen ganz anderen Ursprung für diese Systeme als die meisten Astronomen gedacht hatten."
Es ist zu erwarten, dass aus kugelförmigen Sternen ausgestoßene Nebel kugelförmig sind, aber langjährige Teleskopbeobachtungen zeigen, dass dies nicht der Fall ist. Tatsächlich sind die meisten PNe entweder elliptisch oder haben ausgeprägte Lappen, oft begleitet von strahlartigen Strukturen.
Es besteht allgemeine Übereinstimmung darüber, dass einzelne Sterne, um Gas mit diesen beobachteten Morphologien auszustoßen, ziemlich schnell rotieren müssten oder einigermaßen starke Magnetfelder aufweisen müssten, die selbst das Produkt der Sternrotation sind. Die Sterne, die PNe am häufigsten auswerfen, sind jedoch große, aufgeblähte Riesen, die für eine schnelle Rotation unempfindlich sind.
Der direkteste Weg, um diese riesigen, flauschigen Sterne zu drehen, ist die Aktion eines umlaufenden Begleiters. In extremen Fällen, wenn ein roter Riesenstern allmählich größer wird, kann er tatsächlich einen Begleitstern verschlucken, der sich dann im Inneren des Riesen nach unten windet und schließlich seine äußeren Schichten auswirft. erklärt Orsola De Marco, Astronomin am American Museum of Natural History (AMNH) in New York und Hauptautorin der Publikation, die über die ersten Ergebnisse dieses Projekts berichtet. Trotzdem bleibt die astronomische Mainstream-Sichtweise in Einzelstern-Theorien für die Evolution von Planetennebeln verwurzelt, die durch den geringen Prozentsatz der Zentralsterne von Planetennebeln unterstützt werden, von denen früher bekannt war, dass sie Binärdateien sind. Unsere neue Forschung droht jedoch, diesen Standpunkt auf den Kopf zu stellen.
Derzeit glauben Astronomen, dass die Mehrheit der Sterne - diejenigen, die mit nicht mehr als der achtfachen Masse unserer Sonne beginnen - ihr Leben beenden, indem sie einen planetarischen Nebel auswerfen und zu einer kosmischen Glut werden, die als weißer Zwerg bezeichnet wird. Die neuen Ergebnisse des WIYN-Teleskops deuten jedoch darauf hin, dass die Geschichte möglicherweise komplizierter ist, da möglicherweise eine Interaktion mit einem Begleitstern erforderlich ist, um die meisten planetarischen Nebel zu produzieren.
"Wir benötigen mehr Daten, um die genauen Perioden der binären Zentralsterne zu bestimmen, da dies der einzige Weg ist, um ihre Binarität sicherzustellen und andere mögliche physikalische Quellen zu eliminieren, die das Wackeln der Sterne simulieren könnten." De Marco sagt. Wir sind uns ziemlich sicher, dass diese Abweichungen auf die Binarität zurückzuführen sind, aber die Bestimmung ihrer genauen Zeiträume ist der einzige Weg, um sicher zu sein. Wir müssen auch die Größe unserer Stichprobe erhöhen.
Zu den in dieser ersten Studie beobachteten Objekten gehören Abell 78, NGC 6891, NGC 6210 und IC 4593. Die neuen Radialgeschwindigkeitsmessungen wurden mit dem spektrographischen Instrument WIYN Hydra durchgeführt.
Ein zuvor veröffentlichtes Hubble-Weltraumteleskopbild von NGC 6210 ist verfügbar unter: http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/1998/36/image/a
Mitautoren dieser Arbeit sind Dianne Harmer vom National Optical Astronomy Observatory (NOAO) in Tucson, AZ, und Andrew Fleming von der Michigan Technological University in Houghton, MI, ein Student der NSF Research Experiences for Undergraduates (REU) am AMNH im Sommer von 2003.
Diese Ergebnisse (Abstract 127.03 im AAS-Sitzungsprogramm) werden in einer mündlichen Sitzung erörtert, die am Donnerstag, dem 8. Januar, um 10:00 Uhr in Regency VI beginnt. Diese Forschung wurde zur Veröffentlichung in der Astrophysical Journal Letters vom 1. Februar 2004 angenommen.
Bilder anderer Planetennebel, die mit Kitt Peak-Teleskopen aufgenommen wurden, sind in der NOAO-Bildergalerie unter folgender Adresse verfügbar:
http://www.noao.edu/image_gallery/planetary_nebulae.html
und
http://www.noao.edu/outreach/aop/observers/pn.html.
Das 3,5-Meter-Teleskop Wisconsin-Indiana-Yale-NOAO (WIYN) befindet sich am Kitt Peak National Observatory, 55 Meilen südwestlich von Tucson, AZ. Das Kitt Peak National Observatory ist Teil des National Optical Astronomy Observatory, das von der Vereinigung der Universitäten für astronomische Forschung (AURA), Inc. im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit der National Science Foundation (NSF) betrieben wird.
Originalquelle: NOAO-Pressemitteilung
