Katzenaugennebel in 3D gesehen

Ein direkter Vergleich des dreidimensionalen Modells des Katzenaugennebels, das von Clairmont erstellt wurde, und des Katzenaugennebels, der vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurde. Bildnachweis: Ryan Clairmont (links), NASA, ESA, HEIC und The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) (rechts)

Forscher haben das erste dreidimensionale computergenerierte Modell des Katzenaugennebels erstellt, das ein Paar symmetrischer Ringe enthüllt, die die äußere Hülle des Nebels umgeben. Die Symmetrie der Ringe deutet darauf hin, dass sie von einem Präzessionsstrahl gebildet wurden, was einen starken Hinweis auf einen Doppelstern im Zentrum des Nebels liefert. Die Studie wurde von Ryan Clairmont geleitet, der kürzlich die High School in den Vereinigten Staaten abgeschlossen hat, und wird in veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

Ein planetarischer Nebel entsteht, wenn ein sterbender Stern mit Sonnenmasse seine äußere Gashülle ausstößt und eine farbenfrohe, schalenartige Struktur erzeugt, die für diese Objekte charakteristisch ist. Der Katzenaugennebel, auch bekannt als NGC 6543, ist einer der komplexesten bekannten planetarischen Nebel. Es befindet sich etwas mehr als 3.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist im Sternbild Drache zu sehen. Der Katzenaugennebel wurde auch vom Hubble-Weltraumteleskop in hoher Auflösung abgebildet und enthüllt eine komplizierte Struktur aus Knoten, kugelförmigen Schichten und bogenförmigen Filamenten.

Die mysteriöse Struktur des Nebels verwirrte die Astrophysiker, weil sie nicht durch zuvor akzeptierte Theorien zur Entstehung planetarischer Nebel erklärt werden konnte. Neuere Forschungen zeigten, dass Präzessionsjets mögliche Entstehungsmechanismen in komplexen planetarischen Nebeln wie NGC 6543 sind, aber es fehlte ein detailliertes Modell.

Ryan Clairmont, ein Astronomie-Enthusiast, beschloss, zu versuchen, die detaillierte 3D-Struktur des Katzenauges zu ermitteln, um mehr über den möglichen Mechanismus zu erfahren, der ihm seine komplizierte Form verlieh. Dazu suchte er die Hilfe von Dr. Wolfgang Steffen von der National Autonomous University of Mexico und Nico Koning von der University of Calgary, die SHAPE entwickelt haben, eine astrophysikalische 3D-Modellierungssoftware, die sich besonders für planetarische Nebel eignet.

Um die dreidimensionale Struktur des Nebels zu rekonstruieren, verwendeten die Forscher Spektraldaten des San Pedro Mártir National Observatory in Mexiko. Diese liefern detaillierte Informationen über die interne Materialbewegung im Nebel. Zusammen mit diesen Daten und Bildern des Hubble-Weltraumteleskops baute Clairmont ein neues 3D-Modell, das feststellte, dass Ringe aus hochdichtem Gas um die äußere Hülle von Cat’s Eye gewickelt waren. Bemerkenswerterweise sind die Ringe fast perfekt symmetrisch zueinander, was darauf hindeutet, dass sie von einem Jet gebildet wurden, einem hochdichten Gasstrom, der vom Zentralstern des Nebels in entgegengesetzte Richtungen ausgestoßen wird.

Der Strahl zeigte eine Präzession, ähnlich der Taumelbewegung eines Kreisels. Als der Strahl wackelte oder präzessierte, umriss er einen Kreis und erzeugte die Ringe um das Katzenauge. Die Daten zeigen jedoch, dass die Ringe nur teilweise vorhanden sind, was bedeutet, dass der Präzessionsstrahl nie eine vollständige 360-Grad-Drehung vollendet hat und dass das Erscheinen der Strahlen nur ein kurzlebiges Phänomen war. Die Dauer der Ausströmungen ist eine wichtige Information für die Theorie planetarischer Nebel. Da nur Doppelsterne einen präzedierenden Jet in einem planetarischen Nebel antreiben können, sind die Ergebnisse des Teams ein starker Beweis dafür, dass ein solches System im Zentrum des Katzenauges existiert.

Als sich der Winkel und die Richtung des Strahls im Laufe der Zeit änderten, bildete er wahrscheinlich alle Merkmale, die im Katzenauge zu sehen sind, einschließlich Strahlen und Knoten. Anhand des dreidimensionalen Modells konnten die Forscher die Neigung und den Öffnungswinkel des Präzessionsstrahls in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Ringe berechnen.

Ryan Clairmont, der Hauptautor der Veröffentlichung und jetzt Student an der Stanford University, sagt: „Als ich den Katzenaugennebel zum ersten Mal sah, war ich erstaunt über seine schöne, perfekt symmetrische Struktur. Ich war noch mehr erstaunt, dass seine 3D-Struktur es nicht war voll Verstanden.”

Er fügt hinzu: „Es war sehr lohnend, meine eigene astrophysikalische Forschung durchführen zu können, die wirklich einen Einfluss auf das Feld hat. Präzessive Jets in planetarischen Nebeln sind relativ selten, daher ist es wichtig zu verstehen, wie sie zur Bildung komplexerer Nebel beitragen .” . Systeme wie das Katzenauge. Letztendlich gibt das Verständnis, wie sie entstehen, Einblick in das endgültige Schicksal unserer Sonne, die eines Tages zu einem planetarischen Nebel werden wird.”


Bild: Hubble Spy Eye am Himmel


Mehr Informationen:
Ryan Clairmont et al, Morphokinematic Modeling of the Cat’s Eye with Point Symmetry, NGC 6543: Ring-shaped Debris from a Precessional Jet, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac2375

Zur Verfügung gestellt von der Royal Astronomical Society

Zitat: Katzenaugennebel in 3D gesehen (21. September 2022) Abgerufen am 22. September 2022 von https://phys.org/news/2022-09-cat-eye-nebula-3d.html

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