Fascinerende details in de nevel – die voorheen onzichtbaar waren, maar nu door de krachtige James Webb-telescoop zijn onthuld – hinten voorzichtig op de aanwezigheid van een metgezel.
Het is één van de bekendste planetaire nevels: de Ringnevel. En astronomen hebben deze nevel – die ook nog eens heel helder is en vrij dichtbij staat – al veelvuldig bekeken, ook met behulp van krachtige telescopen, zoals bijvoorbeeld Hubble. Daar valt dan ook weinig nieuws meer te ontdekken, zou je denken. Maar dat is buiten de James Webb Space Telescope – de krachtigste ruimtetelescoop ooit – gerekend, zo blijkt nu. Want wetenschappers hebben die telescoop nu nog eens op de Ringnevel gericht en tóch weer iets nieuws gezien.
De Ringnevel is eigenlijk niets anders dan het overblijfsel van een stervende ster. Hoe zit dat precies? In het hart van de nevel vinden we een stervende ster die ooit enkele malen zwaarder was dan onze zon. De ster zette met een hoge snelheid waterstof om in helium. Dit zorgde ervoor dat de ster relatief snel door zijn voorraad waterstof heen was. De ster transformeerde daarop tot een rode reus; de kernfusie verplaatste zich van de kern naar de buitenste lagen van de ster, die daardoor enorm opzwol. Door deze groei kon de zwaartekracht de buitenste lagen niet meer vasthouden, waardoor die buitenste gaslagen de ruimte in begonnen te drijven, alwaar ze de Ringnevel vormden. In het hart van die nevel bevindt zich nu dan ook een soort grotendeels uitgeklede versie van een ster: een witte dwerg in wording.
Veel details
De Ringnevel is volgens onderzoekers zo’n 4000 jaar geleden ontstaan en de afgelopen decennia dus uitgebreid bestudeerd. En onlangs boog ook de James Webb-telescoop zich over de planetaire nevel. De telescoop bestudeerde de nevel daarbij met behulp van twee instrumenten: NIRCam (de nabije-infraroodcamera) en MIRI (het midden-infrarood-instrument). “Toen we de beelden voor het eerst zagen, waren we verbijsterd over de mate van detail,” vertelt onderzoeker Roger Wesson.
Klonters en strepen
NIRCam onthulde vooral nieuwe details in de heldere ring waar de Ringnevel zijn naam aan te danken heeft. Die ring bestaat uit ongeveer 20.000 klonters moleculair waterstofgas die op de beelden van James Webb goed zichtbaar zijn. Elk van deze klonters is net zo zwaar als de aarde! In de ring detecteert James Webb verder ook polycyclische aromatische koolwaterstoffen (kortweg paks). “Dit zijn complexe koolstofherbergende moleculen waarvan we niet verwachtten dat ze zich in de Ringnevel zouden vormen,” aldus Wesson. Daarnaast zijn op de opnamen van James Webb, net buiten de heldere ring een soort strepen zichtbaar. “Die zijn in infrarood vrij prominent aanwezig, terwijl ze op beelden van ruimtetelescoop Hubble nauwelijks zichtbaar waren.”
Bogen
En ook op de MIRI-beelden zijn nieuwe dingen te zien. “Onze MIRI-beelden voorzagen ons van de scherpste en helderste kijk ooit op de moleculaire halo buiten de heldere ring,” aldus Wesson. “Verrassend was de aanwezigheid van tot wel tien concentrische ringen in de halo. Die ringen moeten ongeveer elke 280 jaar – terwijl de centrale ster zijn buitenste lagen afstootte – zijn ontstaan. Wanneer een enkele ster evolueert tot een planetaire nevel is er – voor zover we weten – geen enkel proces denkbaar dat zich met dergelijke tussenpozen afspeelt. De ringen hinten er dan ook op dat er een vergezellende ster in het systeem te vinden moet zijn die ongeveer net zo ver van de centrale ster (in de Ringnevel, red.) verwijderd is, als Pluto van onze zon verwijderd is. Terwijl de stervende ster zijn atmosfeer afstootte, moet die metgezel die uitstroom vorm hebben gegeven.”
De gedetailleerde opnamen van de Ringnevel zijn heel waardevol. Want wetenschappers begrijpen de planetaire nevels nog altijd niet helemaal. “Ooit werd gedacht dat planetaire nevels simpele, ronde objecten waren met één stervende ster in het centrum. Ze hebben hun naam te danken aan het wollige, planeetachtige uiterlijk dat ze door kleine telescopen lijken te hebben. Maar moderne waarnemingen laten echter zien dat de meeste planetaire nevels adembenemend complex zijn. En dat roept de vraag op: hoe kan een bolvormige ster zo’n intrigerende en verfijnde niet-bolvormige structuur voortbrengen?” Door die structuur tot in detail te bestuderen, kunnen we daar mogelijk achterkomen, zo stellen Wesson en collega’s op basis van de opnamen van James Webb. “Hoe een bolvormige ster zo’n gestructureerde en gecompliceerde nevel als de Ringnevel heeft kunnen vormen? Mogelijk is een beetje hulp van een stellaire metgezel onderdeel van het antwoord op die vraag.”