JWST: Der Pferdekopfnebel in beispielloser Detailgenauigkeit

Das von der NASA, ESA und CSA betrie­be­ne James Webb Welt­raum­te­le­skop hat die bis­lang schärfs­ten Infra­rot­bil­der von einem der mar­kan­tes­ten Objek­te an unse­rem Him­mel auf­ge­nom­men, dem Pfer­de­kopf­ne­bel. Die­se Beob­ach­tun­gen zei­gen einen Teil des iko­ni­schen Nebels in einem ganz neu­en Licht und erfas­sen sei­ne Kom­ple­xi­tät mit bei­spiel­lo­ser räum­li­cher Auflösung.

Die neu­en Bil­der von Webb zei­gen einen Teil des Him­mels im Stern­bild Ori­on (der Jäger), an der West­sei­te der Ori­on-B-Mole­kül­wol­ke. Aus tur­bu­len­ten Wel­len aus Staub und Gas erhebt sich der Pfer­de­kopf­ne­bel, auch bekannt als Bar­nard 33, der sich in etwa 1300 Licht­jah­ren Ent­fer­nung befindet.

Der Nebel ent­stand aus einer kol­la­bie­ren­den inter­stel­la­ren Mate­ri­al­wol­ke und leuch­tet, weil er von einem nahe­ge­le­ge­nen hei­ßen Stern beleuch­tet wird. Die den Pfer­de­kopf umge­ben­den Gas­wol­ken haben sich bereits auf­ge­löst, aber die her­vor­ste­hen­de Säu­le besteht aus dicken Mate­ri­al­klum­pen, die schwe­rer zu ero­die­ren sind. Astro­no­men schät­zen, dass dem Pfer­de­kopf noch etwa fünf Mil­lio­nen Jah­re ver­blei­ben, bis auch er zer­fällt. Webbs neus­te Auf­nah­me kon­zen­triert sich auf den beleuch­te­ten Rand der cha­rak­te­ris­ti­schen Staub- und Gas­struk­tur des Nebels.

Der Pfer­de­kopf­ne­bel ist eine bekann­te Pho­to­dis­so­zia­ti­ons­re­gi­on (PDR). In einer sol­chen Regi­on erzeugt ultra­vio­let­tes Licht von jun­gen, mas­se­rei­chen Ster­nen einen über­wie­gend neu­tra­len, war­men Bereich aus Gas und Staub zwi­schen dem voll­stän­dig ioni­sier­ten Gas, das die mas­se­rei­chen Ster­ne umgibt, und den Wol­ken, in denen sie gebo­ren wer­den. Die­se ultra­vio­let­te Strah­lung beein­flusst stark die Gas­chemie die­ser Regio­nen und fun­giert als wich­tigs­te Wärmequelle. 

Die­se Regio­nen tre­ten dort auf, wo das inter­stel­la­re Gas dicht genug ist, um neu­tral zu blei­ben, aber nicht dicht genug, um das Ein­drin­gen des fern-ultra­vio­let­ten Lichts mas­se­rei­cher Ster­ne zu ver­hin­dern. Das von sol­chen PDRs aus­ge­strahl­te Licht bie­tet ein ein­zig­ar­ti­ges Instru­ment zur Unter­su­chung der phy­si­ka­li­schen und che­mi­schen Pro­zes­se, die die Ent­wick­lung der inter­stel­la­ren Mate­rie in unse­rer Gala­xie und im gesam­ten Uni­ver­sum von der frü­hen Ära inten­si­ver Stern­ent­ste­hung bis zum heu­ti­gen Tag vorantreiben.

Auf­grund sei­ner Nähe und sei­ner nahe­zu rand­na­hen Geo­me­trie ist der Pfer­de­kopf­ne­bel ein idea­les Ziel für Astro­no­men, um die phy­si­ka­li­schen Struk­tu­ren von PDRs und die Ent­wick­lung der che­mi­schen Eigen­schaf­ten von Gas und Staub in ihrer jewei­li­gen Umge­bung sowie die Über­gangs­re­gio­nen zwi­schen ihnen zu unter­su­chen. Er gilt als eines der bes­ten Objek­te am Him­mel, um zu unter­su­chen, wie Strah­lung mit inter­stel­la­rer Mate­rie wechselwirkt.

Dank Webbs MIRI- und NIR­Cam- Instru­men­ten hat ein inter­na­tio­na­les Astro­no­men­team zum ers­ten Mal die klein­räu­mi­gen Struk­tu­ren des beleuch­te­ten Ran­des des Pfer­de­kop­fes ent­hüllt. Sie ent­deck­ten auch ein Netz aus Strei­fen, die sich senk­recht zur PDR-Front erstre­cken und Staub­par­ti­kel und ioni­sier­tes Gas ent­hal­ten, das von der Pho­to­ver­damp­fungs­pro­zes­sen des Nebels mit­ge­ris­sen wird. Die Beob­ach­tun­gen haben es den Astro­no­men auch ermög­licht, die Aus­wir­kun­gen der Staub­ab­schwä­chung und ‑emis­si­on zu unter­su­chen und die mehr­di­men­sio­na­le Form des Nebels bes­ser zu verstehen.

Als nächs­tes wol­len Astro­no­men die spek­tro­sko­pi­sche Daten des Nebels unter­su­chen, um die Ent­wick­lung der phy­si­ka­li­schen und che­mi­schen Eigen­schaf­ten des im Nebel beob­ach­te­ten Mate­ri­als nachzuweisen.

Die­se Beob­ach­tun­gen wur­den im Webb GTO-Pro­gramm #1192 (PI: K. Mis­selt) gemacht und die Ergeb­nis­se wur­den zur Ver­öf­fent­li­chung in Astro­no­my & Astro­phy­sics (Aber­gel et al. 2024) angenommen.

ESA/Hubble/Webb Infor­ma­ti­on Centre

Mehr Informationen

Webb ist das größ­te und leis­tungs­stärks­te Tele­skop, das jemals ins All gebracht wur­de. Im Rah­men eines inter­na­tio­na­len Koope­ra­ti­ons­ab­kom­mens stell­te die ESA den Start­dienst für das Tele­skop mit der Trä­ger­ra­ke­te Aria­ne 5 bereit. In Zusam­men­ar­beit mit ihren Part­nern war die ESA für die Ent­wick­lung und Qua­li­fi­zie­rung der Aria­ne-5-Anpas­sun­gen für die Webb-Mis­si­on sowie für die Beschaf­fung des Start­ser­vices durch Aria­nespace ver­ant­wort­lich. Die ESA stell­te auch den Arbeits­spek­tro­gra­phen NIR­Spec und 50 % des Instru­ments für das mitt­le­re Infra­rot (MIRI) zur Ver­fü­gung, das von einem Kon­sor­ti­um aus natio­nal finan­zier­ten euro­päi­schen Insti­tu­ten (dem MIRI Euro­pean Con­sor­ti­um) in Zusam­men­ar­beit mit dem JPL und der Uni­ver­si­tät von Ari­zo­na ent­wi­ckelt und gebaut wurde.

Das James Webb Welt­raum­te­le­skop ist eine inter­na­tio­na­le Part­ner­schaft zwi­schen NASA, ESA und der Cana­di­an Space Agen­cy (CSA).

Bild­quel­le: ESA/Webb, NASA, CSA, K. Mis­selt (Uni­ver­si­tät von Ari­zo­na) und A. Aber­gel (IAS/Universität Paris-Saclay, CNRS)

Link zur Pres­se­mit­tei­lung: ESA/Hubble/Webb weic2411

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