Obwohl vor etwa 20.000 Jahren ein dem Untergang geweihter Stern explodierte, rasen seine zerfetzten Überreste weiterhin mit halsbrecherischer Geschwindigkeit in den Weltraum – und das Hubble-Weltraumteleskop der NASA hat das Geschehen beobachtet.
Der Nebel, Cygnus Loop genannt, bildet eine blasenartige Form mit einem Durchmesser von etwa 120 Lichtjahren. Die Entfernung zu seinem Zentrum beträgt etwa 2.600 Lichtjahre. Der gesamte Nebel hat am Himmel eine Breite von sechs Vollmonden.
Astronomen nutzten Hubble, um einen sehr kleinen Ausschnitt der Vorderkante dieser expandierenden Supernova-Blase zu vergrößern, wo die Supernova-Druckwelle in umgebendes Material im Weltraum eindringt. Hubble-Bilder, die zwischen 2001 und 2020 aufgenommen wurden, zeigen deutlich, wie sich die Schockfront des Überrestes im Laufe der Zeit ausgeweitet hat, und sie nutzten die scharfen Bilder, um seine Geschwindigkeit zu messen.
Durch die Analyse der Position des Schocks stellten Astronomen fest, dass sich der Schock in den letzten 20 Jahren überhaupt nicht verlangsamt hat und mit über einer halben Million Meilen pro Stunde in den interstellaren Raum rast – schnell genug, um in kürzerer Zeit von der Erde zum Mond zu gelangen als eine halbe Stunde. Obwohl dies unglaublich schnell erscheint, ist es tatsächlich langsamer als die Geschwindigkeit einer Supernova-Schockwelle. Forscher konnten aus Hubble-Bildern einen „Film“ zusammenstellen, um aus nächster Nähe zu sehen, wie der zerfetzte Stern in den interstellaren Raum rammt.
„Hubble ist die einzige Möglichkeit, mit solcher Klarheit zu beobachten, was am Rand der Blase passiert“, sagte Ravi Sankrit, ein Astronom am Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. „Die Hubble-Bilder sind spektakulär, wenn man sie im Detail betrachtet. Sie erzählen uns von den Dichteunterschieden, denen die Supernova-Schocks bei ihrer Ausbreitung durch den Weltraum ausgesetzt sind, und von den Turbulenzen in den Regionen hinter diesen Schocks.“
Bildnachweis: NASA, ESA, STScI
Ein sehr genauer Blick auf einen fast zwei Lichtjahre langen Abschnitt der Filamente aus leuchtendem Wasserstoff zeigt, dass sie von der Seite betrachtet wie ein faltiges Blatt aussehen. „Man sieht Wellen in dem Blatt, das von der Kante betrachtet wird, sodass es wie verdrehte Lichtbänder aussieht“, sagte William Blair von der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. „Diese Schwankungen entstehen, wenn die Stoßwelle auf mehr oder weniger dichtes Material im interstellaren Medium trifft.“ Der Zeitrafferfilm über fast zwei Jahrzehnte zeigt, wie sich die Filamente vor den Hintergrundsternen bewegen, aber ihre Form behalten.
„Als wir Hubble auf die Cygnus-Schleife richteten, wussten wir, dass dies die Vorderkante einer Schockfront war, die wir untersuchen wollten. Als wir das erste Bild machten und dieses unglaubliche, zarte Lichtband sahen, war das ein Bonus.“ „Wir wussten nicht, dass es diese Art von Struktur lösen würde“, sagte Blair.
Blair erklärte, dass sich der Schock vom Explosionsort nach außen bewegt und dann auf das interstellare Medium trifft, die dünnen Regionen aus Gas und Staub im interstellaren Raum. Dies ist eine sehr vorübergehende Phase in der Expansion der Supernova-Blase, in der unsichtbarer neutraler Wasserstoff durch den Durchgang der Schockwelle auf 1 Million Grad Fahrenheit oder mehr erhitzt wird.
Das Gas beginnt dann zu leuchten, wenn Elektronen zu höheren Energiezuständen angeregt werden und Photonen emittieren, während sie kaskadierend in niedrigere Energiezustände zurückfallen. Weiter hinter der Schockfront beginnen ionisierte Sauerstoffatome abzukühlen und strahlen ein charakteristisches, blau dargestelltes Leuchten aus.
Die Cygnus-Schleife wurde 1784 von William Herschel mit einem einfachen 18-Zoll-Spiegelteleskop entdeckt. Er hätte sich nie vorstellen können, dass wir etwas mehr als zwei Jahrhunderte später über ein Teleskop verfügen würden, das stark genug ist, um einen sehr kleinen Ausschnitt des Nebels für diese spektakuläre Ansicht heranzuzoomen.