Abell 78 | Planetarischer Nebel wieder geboren

Zunächst: Mit Planeten haben Planetarische Nebel nichts zu tun. Als die Teleskope noch nicht so scharfsichtig waren, glaubte man, dass diese kugelförmig erscheinenden Objekte ferne Planeten sind. Heute weiß man, dass es sich dabei um die abgeworfenen Gas- und Staubhüllen ausgebrannter Sterne mit einer Anfangsmasse von 0,8 bis etwa acht Sonnenmassen handelt. Im Hertzsprung- Russell-Diagramm, einem der wichtigsten Diagramme der Astronomie, lässt sich – hier am Beispiel eines Sterns von einer Sonnenmasse – der Weg dieser Sterne von der Hauptreihe bis zu ihrem Ende als Weißer Zwerg und Planetarischer Nebel verfolgen.

Nachdem der Stern seinen Wasserstoffvorrat im Zentrum mit der Fusion zu Helium aufgebraucht hat (1), verlässt er die Hauptreihe und bläht sich zu einem Roten Riesen auf. Am Ende dieses Stadiums (3) setzt das Heliumbrennen ein, wobei der Stern deutlich schrumpft. Geht schließlich auch das Helium zur Neige, so wächst der Stern erneut zu einem noch größeren Roten Riesen heran (4) bis (5). Gegen Ende dieser Entwicklung (5) erschüttern dann eine Reihe thermischer Pulse den Stern, und er beginnt, seine Hülle abzuwerfen (5) bis (6). Übrig bleibt ein etwa erdgroßer, aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehender sogenannter Weißer Zwerg, umgeben von einer hell leuchtenden Gaswolke, dem Planetarischen Nebel. Im Laufe von Millionen bis Milliarden Jahren löst sich dann der Planetarische Nebel auf und der Weiße Zwerg kühlt zu einem nicht mehr beobachtbaren Schwarzen Zwerg aus (6) bis (8). Damit ist der einst stolze Stern Vergangenheit. – So weit so gut.
Hin und wieder geschieht jedoch Seltsames. Bei dem Planetarischen Nebel Abell 78 hat man im Innenbereich der bereits abgeworfenen Hülle um den zentralen Stern eine zweite, mit großer Geschwindigkeit nach außen rasende, nebelartige Gashülle entdeckt. Wo das Gas auf die „alte“ Hülle trifft, heizt es sich auf und emittiert extrem weiche Röntgenstrahlung (blau gefärbter Bereich um den zentralen Stern). Auch der etwa 12.000 bis 15.000 Kelvin heiße Zentralstern gibt Röntgenstrahlung ab. Es scheint also, als hätte sich der Planetarische Nebel erneuert und in einer Art Wiedergeburt verjüngt.

Copyright: ESA/XMM-Newton/J.A. Toalá et al. 2015
Planetarer Nebel Abell 78

Wie ist das zu erklären? Die Astronomen gehen von folgendem Szenario aus: Nachdem der Stern bereits seine Hüllen abgeworfen hat und schon auf dem Weg zu einem Weißen Zwerg ist, explodiert in einem letzten thermischen Puls eine Helium führende Gasschicht um den Stern. Aufgrund dessen mutiert der Stern für kurze Zeit wieder zu einem Roten Riesen und kehrt an die Spitze des asymptotischen Riesenastes (Punkt 5 im Diagramm) zurück. Das dabei abgestoßene Gas bildet den neuen Planetarischen Nebel im Zentrum des ersten. Es wird also nicht der alte Planetarische Nebel neu geboren, sondern der bereits dem Untergang geweihte Stern findet kurzfristig noch einmal zu alter Größe und Helligkeit zurück.

Credit: Roen Kelly
Linke Bildhälfte: Die abgeworfene Hülle des Roten Riesen erzeugt den ersten Planetarischen Nebel.
Rechte Bildhälfte: Mit der Wiedergeburt des Roten Riesen wiederholt sich der Vorgang und ein zweiter Planetarischer Nebel entsteht im ersten.

Soweit scheint alles stimmig zu sein. Was die Astronomen jedoch stört, ist die chemische Komposition der inneren Gaswolke: Sie passt nicht ganz zu dem Prozess, der zu dem inneren Nebel führt. Möglicherweise war nicht ein verspäteter thermischer Puls der Auslöser des Geschehens, sondern ein naher Begleitstern, von dessen Hülle Gas auf den Weißen Zwerg überströmen konnte. Einen Beweis für diese Theorie hat man jedoch bislang nicht gefunden.

Jörn Müller (30. Juli 2015)