Laser von Planetarischen Nebeln (Originalartikel vom 22.06.2018)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Der Ameisen-Nebel (Menzel 3), aufgenommen von Hubble. Astronomen haben Laserstrahlung des Wasserstoffs aus diesem Objekt entdeckt – das erste Mal, daß Laser oder Maser glaubhaft in einem Planetarischen Nebel festgestellt wurden. NASA / Hubble

 

Astronomische Maser (das Radiowellen-Analogon des Lasers) wurden im Weltraum vor mehr als fünfzig Jahren erstmals erkannt und sind seitdem an vielen Orten entdeckt worden; auch astronomische Laser sind seitdem beobachtet worden. Einige der spektakulärsten Maser sind in Gebieten aktiver Sternentstehung gefunden worden; in einem Fall strahlt die Region in einer einzelnen Spektrallinie so viel Energie wie unsere Sonne in ihrem gesamten sichtbaren Spektrum ab. Die Maserstrahlung stammt für gewöhnlich von Molekülen wie Wasser oder OH, die durch Zusammenstöße und die Strahlungsumgebung um junge Sterne herum angeregt sind. Im Jahr 1989 wurde Maserstrahlung von atomarem Wasserstoffgas um den Stern MWC 349 entdeckt.

Inzwischen hat man bei dieser bemerkenswerten Quelle entdeckt, daß sie Linien bei infraroten Wellenlängen abstrahlt, die kurz genug sind, um sie als echte Laser (nicht nur Maser) einordnen zu können. Das Objekt ist sorgfältig modelliert, und die genauen Bedingungen, die die Laser und Maser hervorbringen, sind ermittelt worden: die Linien entstehen überwiegend in einer dichten, nahezu von der Kante her zu sehenden Scheibe aus ionisiertem Gas. Seit der ersten Entdeckung, ungeachtet vieler Durchmusterungen, hat man keine weitere Quelle gefunden, die wie MWC 349 in ihrer Strahlung so komplex und spektakulär ist, obwohl mehrere andere Fälle von schwachen Wasserstoff-Masern gefunden worden sind.

CfA-Astronom Rodolfo Montez war Teil einer Gruppe von fünfzehn Astronomen, die mit dem Herschel-Weltraum-Observatorium Planetarische Nebel untersuchte. Unerwartet entdeckten sie in dem Nebel Menzel 3 zwölf Wasserstoff-Laserlinien im fernen Infrarot. Obwohl im Verglich mit anderen Atomlinien des Nebels schwach, sind die Wasserstofflinien viel stärker als in jedem anderen bekannten Planetarischen Nebel und stärker als erwartet worden war. Ihre jeweiligen Linienstärken zeigen, daß sie nicht von dem normalen, ionisierten Gas stammen können, das in Planetarischen Nebeln gefunden wird, sondern eher von Bedingungen, die auf hohe Dichten oder einige ungewöhnliche Effekte schließen lassen. Die Linienverhältnisse sind denen in MWC 349 sehr ähnlich, was zu der Schlußfolgerung führt, daß sie Laser sind. Da Menzel 3 (wie MWC 349) eine von der Seite her zu sehende Scheibe und eine bipolare Abströmung besitzt, scheinen die physikalischen Bedingungen diese Folgerung zu stützen. Der neue Befund fügt einen weiteren natürlichen Laser der kurzen Liste kosmischer Laser hinzu, offenbart aber auch ein Rätsel: die Radiolinien (Maser) des Wasserstoffs in MWC 349 sowie anderen Quellen sind extrem starke Strahler, doch sind keine Maser in Menzel 3 gefunden worden. Es gibt offensichtlich über dieses Objekt und über astrophysikalische Laser mehr zu lernen.

Literatur:
„Herschel Planetary Nebula Survey (HerPlaNS): Hydrogen Recombination Laser Lines in Mz 3“
Isabel Aleman, Katrina Exter, Toshiya Ueta, Samuel Walton, A. G. G. M. Tielens, Albert Zijlstra, Rodolfo Montez, Jr., Zulema Abraham, Masaaki Otsuka, Pedro P. B. Beaklini, Peter A. M. van Hoof, Eva Villaver, Marcelo L. Leal-Ferreira, Edgar Mendoza, and Jacques D. R. Lepine
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 477, 4499, 2018

oder

arXiv: 1805.06496v1 [astro-ph.GA] 16 May 2018