NASA's James Webb Space Telescope heeft beelden gemaakt van de Ringnevel, een van de bekendste voorbeelden van een planetaire nevel. Net als de zuidelijke ringnevel, een van Webb's eerste opnamen, vertoont de ringnevel ingewikkelde structuren van de laatste stadia van een stervende ster.
Roger Wesson van de Universiteit van Cardiff vertelt ons meer over deze fase van de stellaire levenscyclus van een zonachtige ster en hoe waarnemingen van Webb hem en zijn collega's waardevolle inzichten hebben gegeven in de vorming en evolutie van deze objecten.
"Van planetaire nevels werd ooit gedacht dat het eenvoudige, ronde objecten waren met één stervende ster in het centrum. Ze werden zo genoemd omdat ze er door kleine telescopen wazig en planeetachtig uitzagen. Nog maar een paar duizend jaar geleden was die ster nog een rode reus die het grootste deel van zijn massa verloor. Als laatste afscheid ioniseert, of verhit, de hete kern nu dit uitgestoten gas en de nevel reageert met kleurrijke lichtemissies. Moderne waarnemingen laten echter zien dat de meeste planetaire nevels een adembenemende complexiteit vertonen. Dat roept de vraag op: hoe kan een bolvormige ster zulke ingewikkelde en delicate niet-sferische structuren creëren?
"De Ringnevel is een ideaal doelwit om enkele mysteries van planetaire nevels te ontrafelen. Hij is dichtbij, op ongeveer 2.200 lichtjaar afstand, en helder - zichtbaar met een verrekijker op een heldere zomeravond vanaf het noordelijk halfrond en een groot deel van het zuidelijk halfrond. Ons team, het ESSENcE-team (Evolved StarS and their Nebulae in the JWST Era), is een internationale groep experts op het gebied van planetaire nevels en aanverwante objecten. We realiseerden ons dat Webb-waarnemingen ons inzichten van onschatbare waarde zouden verschaffen, aangezien de Ringnevel mooi past in het gezichtsveld van Webb's NIRCam (Near-Infrared Camera) en MIRI (Mid-Infrared Instrument) instrumenten, waardoor we de nevel in ongekend ruimtelijk detail kunnen bestuderen. Ons voorstel om de Ringnevel waar te nemen werd geaccepteerd (General Observers program 1558) en Webb maakte beelden van de Ringnevel slechts een paar weken nadat de wetenschappelijke activiteiten begonnen op 12 juli 2022.
"Toen we de beelden voor het eerst zagen, waren we stomverbaasd over de hoeveelheid details. De heldere ring waaraan de nevel zijn naam ontleent, bestaat uit ongeveer 20.000 afzonderlijke klonten van dicht moleculair waterstofgas, elk ongeveer zo massief als de aarde. Binnen de ring is er een smalle band van emissie van polycyclische aromatische koolwaterstoffen, of PAK's - complexe koolstofhoudende moleculen waarvan we niet zouden verwachten dat ze zich in de Ringnevel vormen. Buiten de heldere ring zien we merkwaardige "pieken" die recht van de centrale ster af wijzen. Deze pieken zijn prominent aanwezig in het infrarood, maar waren slechts heel zwak zichtbaar op beelden van de Hubble-ruimtetelescoop. We denken dat deze het gevolg kunnen zijn van moleculen die zich kunnen vormen in de schaduw van de dichtste delen van de ring, waar ze worden afgeschermd van de directe, intense straling van de hete centrale ster.
Foto: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Barlow (University College London), N. Cox (ACRI-ST), R. Wesson (Cardiff University)
"Onze MIRI-beelden gaven ons het scherpste en helderste beeld tot nu toe van de zwakke moleculaire halo buiten de heldere ring. Een verrassende openbaring was de aanwezigheid van wel tien concentrische geledingen binnen deze zwakke halo. Deze bogen moeten zich ongeveer elke 280 jaar hebben gevormd toen de centrale ster zijn buitenste lagen afstootte. Wanneer een enkele ster evolueert tot een planetaire nevel, is er voor zover wij weten geen proces met een dergelijke tijdsperiode. In plaats daarvan suggereren deze ringen dat er een begeleidende ster in het systeem moet zijn, die ongeveer net zo ver van de centrale ster afstaat als Pluto van onze zon. Terwijl de stervende ster zijn atmosfeer weggooide, vormde de begeleidende ster de uitstroom en gaf deze vorm. Geen enkele eerdere telescoop had de gevoeligheid en de ruimtelijke resolutie om dit subtiele effect te ontdekken.
"Dus hoe heeft een bolvormige ster zo'n gestructureerde en gecompliceerde nevel als de Ringnevel gevormd? Een beetje hulp van een binaire begeleider zou wel eens een deel van het antwoord kunnen zijn."
Bron: NASA
