Astronomisch Nieuws

Er is meer in de Zuidelijke Ringnevel dan we kunnen zien

Toen astronomen voor het eerst de spectaculaire beelden zagen van de Zuidelijke Ringnevel begrepen ze dat ze opnieuw moesten nadenken over wat ze dachten te weten over dit onopvallende object.

Astronomen dachten dat de Zuidelijke Ringnevel niet erg bijzonder was.
Astronomen dachten dat de Zuidelijke Ringnevel niet erg bijzonder was. Totdat ze zagen wat de Webb Space Telescope zag. Credit: NASA, ESA, CSA, and STScI

De Zuidelijke Ringnevel was een van de vroege wetenschappelijke doelen van de James Webb Space Telescope. De nevel bevindt zich op een afstand van ongeveer 2000 lichtjaar van de Aarde in de richting van het zuidelijke sterrenbeeld Zeilen – Vela. De nevel is ook bekend als NGC 3132 en werd eerder al door de Hubble Space Telescope vastgelegd. De schitterende foto’s van Hubble konden blijkbaar niet de hele waarheid over de nevel onthullen. De Zuidelijke Ringnevel is ongeveer 2500 jaar geleden ontstaan uit de implosie van een stervende ster ter grootte van de Zon.

De Zuidelijke Ringnevel werd door astronomen nooit als opvallend beschouwd. Het object bestaat uit een uitgebreid omhulsel met in het midden twee sterren die om elkaar heen draaien.

De Zuidelijke Ringnevel is een zogenoemde planetaire nevel, die ondanks zijn naam helemaal niets met planeten heeft te maken, maar het resultaat is een implosie van een rode reuzenster. Wanneer een ster die iets groter is dan de Zon geen waterstof meer heeft in zijn kern dan zwelt hij op tot een rode reus. Deze rode reus kan honderden keren groter zijn dan de oorspronkelijke ster. Uiteindelijk werpt de rode reus zijn buitenste lagen af (die dan de nevel vormen) en trekt samen tot afkoelende overblijfselen die een witte dwerg worden genoemd.

In de afbeeldingen van Hubble vormen de afgestoten lagen een vrij gladde ringvormige wolk en kan de witte dwerg gezien worden als een klein lichtvlekje in het midden van de ring, overstraald door een veel helderdere, nog volledig intact zijnde begeleidende ster. De afstand tussen witte dwerg en begeleider bedraagt ongeveer 1300 Astronomische Eenheden.

Webb laat een veel complexer beeld van de nevel zien. De Zuidelijke Ringnevel werd oor twee instrumenten bekeken: NIRCam, die warmere objecten zet zoals sterren, en MIRI dat vooral het koudere stof kan zien.

Het was het beeld van MIRI dat onmiddellijk de aandacht trok van astronomen. In plaats van de ene grote en de andere kleine ster die we kennen uit de opname van Hubble, verschenen r twee sterren van gelijke grootte. En vreemd genoeg was de ster die de astronomen kenden als de witte dwerg onverwacht rood.

Witte dwergen zijn heet en schijnen dus niet op deze golflengte. De astronomen wisten meteen dat er veel koels tof rond de witte dwerg moest zijn. Die witte dwerg wordt dus omringd door een koele stofschijf.

Opname van de Zuidelijke Ringnevel door de JWST
Het MIRI-instrument van de JWST laat zien dat een van de centrale sterren opmerkelijk rood is. Credit: NASA/ESA/CSA/STSCI

Astronomen vragen zich nu af hoe die stofschijf tot stand is gekomen. Dergelijke schijven zijn meestal gemaakt van materiaal van een kleiner ester die in een baan om een zwaardere ster draait en waarvan de zwaartekracht de metgezel verstoort. Maar de bekende heldere metgezel van de witte dwerg in het centrum van de Zuidelijke Ringnevel was te ver weg om door de witte dwerg te worden beïnvloed. De enige plausibele verklaring was dat een andere, onzichtbare kleine ster veel dichter bij de witte dwerg draaide waardoor dit stof kon vrijkomen. Het systeem van twee sterren werd ineens een systeem van drie sterren.

Maar hier hielden de verrassingen nog niet op.

Het relatief gladde oppervlak van de ringvormige wolk die Hubble zag veranderde in de Webb-beelden ineen massa wervelende stromingen en stoffilamenten. Één kenmerk trok vooral de aandacht van de astronomen: concentrische lagen die zich als rimpelingen in een vijver naar buiten uitspreiden naar de randen van de ring. Astronomen hebben dergelijke concentrische schillen eerder gezien.

Zuidelijke Ringnevel door de JWST
Deze NIRCam-opname toont de concentrische rimpelingen in de ringvormige wolk. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI

Er zijn veel meer nevels met dergelijke ringen en astronomen hebben veel werd verzet om met behulp van modellen te verklaren waar die ringen vandaan komen. Het enige succesvolle model is dat je een baangenoot hebt en wanneer de ster de nevel uitwerpt die langs de baangenoot stroomt. Die baangenoot gedraagt zich als een sproeier en creëert een spiraal die ingebakken zit in de uitdijende nevel.

Door de afstand tussen de concentrische ringen te meten kunnen astronomen veel leren over de begeleidende ster die de structuren creëerde, waaronder de afstand tot de witte dwerg wiens uitgeworpen omhulsel de nevel creëerde. De afstandsberekening suggereerde dat geen van de twee metgezellen de rimpelingen kan hebben veroorzaakt. Een derde ster, ergens tussen de twee in, werd aan het systeem toegevoegd.

NGC 3132 in Antlia
NGC3132 – de Zuidelijke Ringnevel in Antlia. By Hubble Heritage Team (STScI/AURA/NASA/ESA) – http://www.spacetelescope.org/images/opo9839a/ (direct link), Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2097879

De onopvallende nevel waar niemand enthousiast van werd, was ineens veel interessanter. Verder onderzoek naar de vorm van de nevel onthulde zelfs dat er mogelijk een vijfde ster in de stoffige schijf dicht bij de witte dwerg verborgen zit.

De onderzoekers denken dat al het gas en stof dat ze overal zien rondslingeren afkomstig moet zijn van die ene ster maar dat het in heel specifieke richtingen werd geslingerd door de begeleidende sterren.

De onverwachte ontdekking van de verborgen sterren laat zien hoe krachtig de Webb Space Telescope is in het ontrafelen van de geheimen van ons heelal.

Het onderzoek wordt beschreven in een artikel dat afgelopen week in Nature Astronomy is gepubliceerd.

Eerste publicatie: 10 december 2022
Bron: NASA/ESA