Eisenstruktur im Ringnebel entdeckt: Neue Erkenntnisse fordern Modelle der Sternentwicklung heraus

Astronomische Beobachtungen des berühmten Ringnebels, auch bekannt als Messier 57 (M57), haben eine Entdeckung hervorgebracht, die bisherige Vorstellungen über das Ende von Sternen grundlegend infrage stellt. In einer Entfernung von etwa 2300 Lichtjahren im Sternbild Leier identifizierten Forscher eine ungewöhnliche Struktur aus hochionisiertem Eisen, die den elliptischen Kern des Nebels durchquert. Diese in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichte Studie offenbart eine weitaus komplexere Architektur innerhalb stellarer Überreste, als die Wissenschaft bisher für möglich hielt.

Der Ringnebel wurde bereits im Jahr 1779 von Charles Messier katalogisiert und gilt als Paradebeispiel für eine expandierende Gashülle, die ein massearmer Stern in seiner letzten Lebensphase abgestoßen hat – ein Schicksal, das auch unserem Sonnensystem in Milliarden von Jahren bevorsteht. Um diese bisher verborgene Besonderheit aufzuspüren, nutzte das Team das WEAVE-Instrument (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) am 4,2-Meter-William-Herschel-Teleskop (WHT) auf der spanischen Insel La Palma. Dank des LIFU-Modus (Large Integral Field Unit) dieses Spektrographen konnten die Wissenschaftler gleichzeitig Spektren über die gesamte Fläche des Nebels erfassen und so das schwache Eisensignal isolieren, das jahrzehntelang unentdeckt geblieben war.

Unter der Leitung des Astronomen Roger Wesson vom University College London (UCL) stellte die internationale Forschungsgruppe fest, dass dieser „Eisenbalken“ eine beeindruckende Ausdehnung besitzt, die etwa dem 500-fachen Durchmesser der Pluto-Umlaufbahn im Aphel entspricht. Die Gesamtmasse des darin enthaltenen Eisens ist in etwa mit der Masse des Planeten Mars vergleichbar. Das WEAVE-Instrument, das seine wissenschaftliche Arbeit im LIFU-Modus im Oktober 2023 aufnahm, stellt eine zentrale Modernisierung des vom Isaac Newton Group betriebenen WHT dar. Die Position der Eisenstruktur innerhalb der inneren elliptischen Schicht des Nebels wurde zudem durch den Abgleich von Emissionskarten mit Daten des James-Webb-Weltraumteleskops bestätigt.

Die Analyse ergab, dass die Eisenformation exakt mit dunklen, staub- und wasserstoffreichen Regionen zusammenfällt, was darauf hindeutet, dass die Zerstörung von Staubkörnern die zuvor gebundenen Eisenatome freigesetzt haben könnte. Besonders rätselhaft ist die lineare Form dieses Gebildes, da stellare Ausstöße üblicherweise eine annähernd sphärische Symmetrie aufweisen. Zudem war der Vorläuferstern nach aktuellen Modellen der Sternentwicklung nicht massereich genug, um derart große Mengen an Eisen zu produzieren, da dieses Element normalerweise in den Kernen massereicher Sterne entsteht, die als Supernovae explodieren. Auch die extremen Bedingungen, die für eine derart starke Ionisierung des Eisens erforderlich sind, bleiben ein Thema wissenschaftlicher Debatten, da andere Elemente keine vergleichbaren Strukturen bilden.

Eine faszinierende Hypothese, die das Team um Professorin Janet Drew vom UCL in Betracht zieht, besagt, dass dieser Balken der Überrest eines Gesteinsplaneten sein könnte, der vom sterbenden Stern während seiner Phase als Roter Riese zerstört wurde. Sollte sich diese Vermutung bestätigen, würde dies beispiellose Einblicke in das Schicksal von Planetensystemen um erlöschende Sterne ermöglichen. Da planetarische Nebel eine entscheidende Rolle bei der chemischen Entwicklung von Galaxien spielen, indem sie das interstellare Medium mit schweren Elementen anreichern, sind bereits Folgebeobachtungen mit höherer spektraler Auflösung geplant. Die Bestätigung dieses massiven, hochionisierten Eisenbalkens setzt somit kritische neue Grenzen für die Simulation von Prozessen des Sternentods.