Wissenschaft

Erkundung des Carina-Nebels

Wenn Astronomen alle Stadien der Geburt und des Todes von Sternen in der Milchstraße betrachten wollen, wenden sie ihren Blick oft dem mächtigen Carina-Nebel im Herzen des Sternbilds Carina zu. Aufgrund seiner schlüssellochförmigen zentralen Region wird es oft als Schlüssellochnebel bezeichnet. Nach allen Maßstäben ist dieser Emissionsnebel (so genannt, weil er Licht emittiert) einer der größten, der von der Erde aus beobachtet werden kann und den Orionnebel im Sternbild Orion in den Schatten stellt. Diese riesige Region molekularen Gases ist Beobachtern auf der Nordhalbkugel nicht bekannt, da es sich um ein Objekt des südlichen Himmels handelt. Es liegt vor dem Hintergrund unserer Galaxie und scheint sich fast in das Lichtband einzufügen, das sich über den Himmel erstreckt.

Seit ihrer Entdeckung hat diese riesige Gas- und Staubwolke die Astronomen fasziniert. Es bietet ihnen eine zentrale Anlaufstelle, um die Prozesse zu untersuchen, die Sterne in unserer Galaxie bilden, formen und letztendlich zerstören. 

Siehe den riesigen Carina-Nebel

Originalfoto von Dylan O’Donnell, deography.com; abgeleitete Arbeit von Tobias Frei / Wikimedia Commons / CC BY 1.0

Der Carina-Nebel ist Teil des Carina-Schütze-Arms der Milchstraße. Unsere Galaxie hat die Form einer Spirale, mit einer Reihe von Spiralarmen, die sich um einen zentralen Kern drehen. Jeder Waffensatz hat einen bestimmten Namen.

Die Entfernung zum Carina-Nebel liegt zwischen 6.000 und 10.000 Lichtjahren von uns entfernt. Es ist sehr umfangreich, erstreckt sich über 230 Lichtjahre und ist ein ziemlich belebter Ort. Innerhalb seiner Grenzen befinden sich dunkle Wolken, in denen sich neugeborene Sterne bilden, Ansammlungen heißer junger Sterne, alter sterbender Sterne und die Überreste von Sternriesen, die bereits als Supernovae in die Luft gesprengt wurden. Sein berühmtestes Objekt ist der leuchtend blaue variable Stern Eta Carinae.

Der Carina-Nebel wurde 1752 vom Astronomen Nicolas Louis de Lacaille entdeckt. Er beobachtete ihn erstmals von Südafrika aus. Seit dieser Zeit wurde der expansive Nebel sowohl von bodengestützten als auch von weltraumgestützten Teleskopen intensiv untersucht. Die Regionen Sterngeburt und Sterntod sind verlockende Ziele für das Hubble-Weltraumteleskop. das Spitzer-Weltraumteleskop, das Chandra-Röntgenobservatorium und viele andere. 

Sterngeburt im Carina-Nebel

NASA, ESA und M. Livio, das Hubble Heritage Team und das Hubble 20th Anniversary Team (STScI) / Wikimedia Commons / Public Domain

Der Prozess der Sterngeburt im Carina-Nebel folgt dem gleichen Weg wie in anderen Gas- und Staubwolken im gesamten Universum. Der Hauptbestandteil des Nebels – Wasserstoffgas – macht den größten Teil der kalten Molekülwolken in der Region aus. Wasserstoff ist der Hauptbaustein der Sterne und entstand vor etwa 13,7 Milliarden Jahren im Urknall. Im Nebel sind Staubwolken und andere Gase wie Sauerstoff und Schwefel zu sehen.

Der Nebel ist mit kalten, dunklen Gas- und Staubwolken übersät, die als Bok-Kügelchen bezeichnet werden. Sie sind nach Dr. Bart Bok benannt, dem Astronomen, der zuerst herausgefunden hat, was sie sind. Hier finden die ersten Bewegungen der Sterngeburt statt, die nicht sichtbar sind. Dieses Bild zeigt drei dieser Gas- und Staubinseln im Herzen des Carina-Nebels. Der Prozess der Sterngeburt beginnt in diesen Wolken, wenn die Schwerkraft Material in die Mitte zieht. Wenn mehr Gas und Staub zusammenklumpen, steigen die Temperaturen und ein junges Sternobjekt (YSO) wird geboren. Nach Zehntausenden von Jahren ist der Protostern im Zentrum heiß genug, um Wasserstoff in seinem Kern zu verschmelzen, und er beginnt zu leuchten. Die Strahlung des neugeborenen Sterns frisst sich an der Geburtswolke ab und zerstört sie schließlich vollständig. Ultraviolettes Licht von nahegelegenen Sternen formt auch die Kindergärten der Sterngeburten. Der Prozess wird als Photodissoziation bezeichnet und ist ein Nebenprodukt der Sterngeburt.

Je nachdem, wie viel Masse sich in der Wolke befindet, können sich die darin geborenen Sterne um die Masse der Sonne befinden – oder viel, viel größer. Der Carina-Nebel hat viele sehr massive Sterne, die sehr heiß und hell brennen und ein kurzes Leben von einigen Millionen Jahren führen. Sterne wie die Sonne, die eher ein gelber Zwerg ist, können Milliarden Jahre alt werden. Der Carina-Nebel hat eine Mischung aus Sternen. die alle in Stapeln geboren und im Weltraum verstreut sind.

Mystischer Berg im Carina-Nebel

Mystic Mountain / NASA / ESA / STScI / Public Domain

Wenn Sterne die Geburtswolken aus Gas und Staub formen, entstehen erstaunlich schöne Formen. Im Carina-Nebel gibt es mehrere Regionen, die durch die Einwirkung von Strahlung von nahegelegenen Sternen weggeschnitten wurden.

Einer von ihnen ist Mystic Mountain, eine Säule aus sternbildendem Material, die sich über drei Lichtjahre erstreckt. Verschiedene „Gipfel“ im Berg enthalten neu gebildete Sterne, die sich herausfressen, während nahegelegene Sterne das Äußere formen. Ganz oben auf einigen Gipfeln strömen Materialstrahlen von den darin versteckten Babysternen weg. In einigen tausend Jahren wird diese Region die Heimat einer kleinen offenen Gruppe heißer junger Sterne innerhalb der größeren Grenzen des Carina-Nebels sein. Es gibt viele Sternhaufen (Assoziationen von Sternen) im Nebel, die Astronomen Einblick in die Art und Weise geben, wie Sterne in der Galaxie zusammen gebildet werden. 

Carinas Sternhaufen

NASA & ESA, Jesús Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Spanien) / Wikimedia Commons / Public Domain

Der massive Sternhaufen namens Trumpler 14 ist einer der größten Haufen im Carina-Nebel. Es enthält einige der massereichsten und heißesten Sterne der Milchstraße. Trumpler 14 ist ein offener Sternhaufen, der eine große Anzahl von leuchtend heißen jungen Sternen in einer Region mit einem Durchmesser von etwa sechs Lichtjahren verpackt. Es ist Teil einer größeren Gruppe heißer junger Stars, die als Carina OB1 Sternvereinigung bezeichnet wird. Eine OB-Vereinigung ist eine Sammlung von 10 bis 100 heißen, jungen, massiven Sternen, die sich nach ihrer Geburt noch immer zusammenballen.

Die Carina OB1-Assoziation enthält sieben Sternhaufen, die alle ungefähr zur gleichen Zeit geboren wurden. Es hat auch einen massiven und sehr heißen Stern namens HD 93129Aa. Astronomen schätzen, dass es 2,5 Millionen Mal heller als die Sonne ist und es ist einer der jüngsten der massiven heißen Sterne im Cluster. Trumpler 14 selbst ist nur etwa eine halbe Million Jahre alt. Im Gegensatz dazu ist der Sternhaufen der Plejaden im Stier etwa 115 Millionen Jahre alt. Die jungen Sterne im Trumpler 14-Cluster senden heftig starke Winde durch den Nebel, was auch dazu beiträgt, die Gas- und Staubwolken zu formen.

Mit zunehmendem Alter der Stars von Trumpler 14 verbrauchen sie ihren Kernbrennstoff mit erstaunlicher Geschwindigkeit. Wenn ihr Wasserstoff ausgeht, verbrauchen sie Helium in ihren Kernen. Irgendwann wird ihnen der Treibstoff ausgehen und sie fallen auf sich selbst zusammen. Schließlich werden diese massiven Sternmonster in gewaltigen katastrophalen Ausbrüchen explodieren, die als “ Supernova-Explosionen. bezeichnet werden. Die Stoßwellen dieser Explosionen werden ihre Elemente in den Weltraum schicken. Dieses Material wird zukünftige Generationen von Sternen bereichern, die im Carina-Nebel gebildet werden sollen.

Interessanterweise sind, obwohl sich bereits viele Sterne im offenen Cluster von Trumpler 14 gebildet haben, noch einige Gas- und Staubwolken übrig. Eine davon ist die schwarze Kugel in der Mitte links. Es kann durchaus sein, dass ein paar weitere Sterne gepflegt werden, die irgendwann ihre Kinderkrippe wegfressen und in ein paar hunderttausend Jahren hervorscheinen werden.

Sterntod im Carina-Nebel

NASA / JPL-Caltech / N. Smith (Universität von Colorado in Boulder) / Wikimedia Commons / Public Domain

Nicht weit von Trumpler 14 entfernt befindet sich der massive Sternhaufen Trumpler 16 – ebenfalls Teil der Carina OB1-Vereinigung. Wie sein Gegenstück nebenan ist dieser offene Haufen voller Sterne, die schnell leben und jung sterben werden. Einer dieser Sterne ist die leuchtend blaue Variable Eta Carinae.

Dieser massive Stern (einer aus einem Doppelpaar. hat als Auftakt zu seinem Tod in einer massiven Supernova-Explosion, die Hypernova genannt wird, irgendwann in den nächsten 100.000 Jahren Umwälzungen durchgemacht. In den 1840er Jahren hellte es sich auf und wurde zum zweithellsten Stern am Himmel. Es wurde dann fast hundert Jahre lang dunkler, bevor es in den 1940er Jahren langsam aufhellte. Sogar jetzt ist es ein mächtiger Stern. Es strahlt fünf Millionen Mal mehr Energie aus als die Sonne, selbst wenn es sich auf ihre eventuelle Zerstörung vorbereitet.

Der zweite Stern des Paares ist ebenfalls sehr massiv – etwa das 30-fache der Sonnenmasse -, wird jedoch von einer Gas- und Staubwolke verdeckt, die von seiner Primärwolke ausgestoßen wird. Diese Wolke wird „Homunculus“ genannt, weil sie eine fast humanoide Form zu haben scheint. Sein unregelmäßiges Aussehen ist ein Rätsel. Niemand ist sich ganz sicher, warum die explosive Wolke um Eta Carinae und ihren Begleiter zwei Lappen hat und in der Mitte eingeklemmt ist.

Wenn Eta Carinae seinen Stapel bläst, wird es das hellste Objekt am Himmel. Über viele Wochen wird es langsam verblassen. Reste des ursprünglichen Sterns (oder beider Sterne, wenn beide explodieren) strömen in Stoßwellen durch den Nebel. Letztendlich wird dieses Material in ferner Zukunft zum Baustein neuer Generationen von Sternen.

Wie man den Carina-Nebel beobachtet

ThoughtCo / Carolyn Collins Petersen

Himmelsbeobachter, die sich in den südlichen Teil der nördlichen Hemisphäre und in die gesamte südliche Hemisphäre wagen, können den Nebel leicht im Herzen des Sternbilds finden. Es liegt ganz in der Nähe des Sternbildes Crux, das auch als Kreuz des Südens bekannt ist. Der Carina-Nebel ist ein gutes Objekt mit bloßem Auge und wird durch einen Blick durch ein Fernglas oder ein kleines Teleskop noch besser. Beobachter mit großen Teleskopen können viel Zeit damit verbringen, die Trumpler-Cluster, den Homunculus, Eta Carinae und die Schlüssellochregion im Herzen des Nebels zu erkunden. Der Nebel ist am besten während der Sommer- und Frühherbstmonate der südlichen Hemisphäre (Winter und Frühling der nördlichen Hemisphäre) zu sehen.

Erkundung des Lebenszyklus von Sternen

Sowohl für Amateur- als auch für professionelle Beobachter bietet der Carina-Nebel die Möglichkeit, Regionen zu sehen, die denen ähneln, in denen vor Milliarden von Jahren unsere eigene Sonne und unsere Planeten geboren wurden. Das Studium der Sternegeburtsregionen in diesem Nebel gibt Astronomen mehr Einblick in den Prozess der Sternengeburt und die Art und Weise, wie sich Sterne nach ihrer Geburt zusammenballen.

In ferner Zukunft werden Beobachter auch beobachten, wie ein Stern im Herzen des Nebels explodiert und stirbt und den Zyklus des Sternlebens abschließt.

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