Im Herzen des Nebels Tc 1, 10.000 Lichtjahre von uns entfernt, versteckt sich ein seltsames umgekehrtes Fragezeichen. Diese kuriose Form, vom James-Webb-Weltraumteleskop festgehalten, markiert den Ort einer Struktur, die Astronomen noch immer nicht erklären können.
Diese Gaswolke ist nicht gewöhnlich: Sie beherbergt ganz besondere Kohlenstoffmoleküle: die Fullerene.
Bildnachweis: NASA / ESA / CSA / Western University, J. Cami
Fullerene sind riesige, hohle Moleküle in Form eines Fußballs. Ihr Name leitet sich vom Architekten Buckminster Fuller ab, der für seine geodätischen Kuppeln berühmt ist. Diese Moleküle gehören zur Familie der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe, organische Verbindungen, die als essentielle Bausteine des Lebens gelten. Das James-Webb-Teleskop ermöglicht es heute, diese Strukturen mit beispielloser Genauigkeit zu beobachten.
Der Nebel Tc 1 stammt von einem sterbenden Stern, der unserer Sonne ähnelt, aber weit älter ist. Nachdem er seinen Brennstoff verbraucht hatte, stieß der Stern seine äußeren Schichten ab und bildete Hüllen aus Gas und Staub. Im Zentrum strahlt ein glühender Kern, ein sogenannter Weißer Zwerg, diese Gase an und bringt sie zum Leuchten. In der Nähe dieses Sterns wurden Fullerene erstmals 2010 vom Spitzer-Teleskop entdeckt, aber die Bilder von James Webb zeigen heute weit feinere Details.
Eine Frage bleibt: Warum kommen diese Moleküle nur in einer Handvoll planetarischer Nebel vor? Von mehreren hundert beobachteten Nebeln enthalten nur etwa ein Dutzend welche, und die Gründe für diese Seltenheit sind unbekannt. Wissenschaftler vermuten, dass die Bildung von Fullerenen sehr spezifische Bedingungen erfordert: einen hohen Kohlenstoffgehalt, wenig Sauerstoff und hohe Temperaturen.
Eine weitere Frage betrifft die Infrarotemission der Fullerene. Kein theoretisches Modell sagt ihre Strahlung korrekt voraus, was darauf hindeutet, dass uns noch physikalisch-chemische Prozesse entgehen. Zukünftige Analysen mit dem Spektrographen von James Webb sollen diese Mechanismen erklären. Die Forscher planen auch, andere Fullerene enthaltende Nebel zu beobachten, um die Wirkung unterschiedlicher Strahlungsfelder zu vergleichen.
Künstlerische Darstellung von Fullerenmolekülen vor der Kleinen Magellanschen Wolke, aufgenommen vom Spitzer-Weltraumteleskop.
Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Diese Beobachtungen zeigen nicht nur Fullerene; sie bieten auch einen detaillierten Blick darauf, was beim Kollaps eines Sterns geschieht. Temperatur, chemische Zusammensetzung, Dichte und Bewegungen der Gase sind nun messbare Parameter.
Dieses erste hochaufgelöste Bild eines planetarischen Nebels ebnet den Weg zu einem besseren Verständnis der Entwicklung organischer Moleküle im Universum.
Quelle: Western University News