JWST-Beobachtungen erforschen die Struktur des Ringnebels

Bericht vom 29. August 2023

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von Tomasz Nowakowski, Phys.org

Ein internationales Astronomenteam hat mit dem James Webb Space Telescope (JWST) den planetarischen Nebel NGC 6720, besser bekannt als Ringnebel, beobachtet. Die Beobachtungskampagne, die in einem Artikel auf dem Preprint-Server arXiv beschrieben wird, hat eine Fülle struktureller Details in diesem Nebel enthüllt.

Planetarische Nebel (PNe) sind expandierende Hüllen aus Gas und Staub, die von einem Stern während seiner Entwicklung von einem Hauptreihenstern zu einem Roten Riesen oder Weißen Zwerg ausgestoßen werden. Sie sind relativ selten, aber wichtig für Astronomen, die die chemische Entwicklung von Sternen und Galaxien untersuchen.

Der Ringnebel liegt etwa 2.600 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Leier und ist ein bekannter PN mit komplexer Morphologie. Sein Stern ist ein Weißer Zwerg mit einer Masse von mindestens 0,58 Sonnenmassen, einer effektiven Temperatur von 135.000 K und einer Leuchtkraft auf dem Niveau von 310 Sonnenleuchtkräften. Frühere Beobachtungen haben ergeben, dass sich der Weiße Zwerg derzeit in der Phase des schnellen Verblassens befindet und dass der Teil des ionisierten Nebels wahrscheinlich rekombiniert.

Mitte 2022 beobachtete eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Roger Wesson von der Universität Cardiff, Großbritannien, den Ringnebel mit JWST mit dem Ziel, mehr Einblicke in seine Natur zu gewinnen. Die Beobachtungen wurden im Rahmen des Cycle 1 General Observers (GO)-Programms durchgeführt.

„Wir berichten hier über die JWST-Bildgebung des Ringnebels NGC 6720 unter Verwendung von 13 Filtern von 1,6 µm bis 25 µm“, schrieben die Forscher in dem Artikel.

Die Bilder zeigten, dass der Ringnebel über einen inneren Hohlraum und eine Hülle verfügt, in der etwa 20.000 dichte Klumpen bis zur Hälfte der Gesamtmasse enthalten. Die Bilder enthüllten auch das Vorhandensein eines dünnen Rings aus möglichen Emission polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) und eines Halos, der etwa 10 konzentrische Bögen und 400 Spitzen enthält.

Durch die Analyse der erhaltenen Bilder stellten die Astronomen fest, dass der zentrale Hohlraum stark ionisiertes Gas enthält und zwei lineare Strukturen aufweist. Im Allgemeinen scheint der Hohlraum eine annähernd kreisförmige Struktur mit einem Radius von etwa 25 Bogensekunden zu haben. Die diesen Hohlraum umgebende Schale ist ein breiter Bereich mit einem klar definierten Innen- und Außenrand und weist eine elliptische Form auf.

Es stellte sich heraus, dass das Zentrum des Ringnebels zwei Bogensekunden nordwestlich vom Zentralstern versetzt ist. Die Astronomen vermuten, dass ein solcher Versatz durch den ursprünglichen Massenverlust, die Ionisierung und den heißen Sternwind verursacht werden könnte.

Was den Zentralstern betrifft, ergaben JWST-Beobachtungen, dass es sich um ein Dreifachsystem handelt. Basierend auf den Bildern fanden die Forscher heraus, dass der Stern einen binären Begleiter bei etwa 35 AE und einen entfernten, gemeinsamen Eigenbewegungsbegleiter bei etwa 14.400 AE hat, bei dem es sich vermutlich um einen massearmen M2–M4-Hauptreihenstern handelt.

Laut den Autoren des Papiers bestätigen ihre Ergebnisse, dass PNe im Allgemeinen eine große Vielfalt an Strukturen und Phasen enthalten kann, von stark ionisiertem heißem Gas bis hin zu dichten Molekülklumpen.

Mehr Informationen: R. Wesson et al., JWST-Beobachtungen des Ringnebels (NGC 6720): I. Bildgebung der Ringe, Kügelchen und Bögen, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2308.09027

Zeitschrifteninformationen:arXiv

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