De spectaculaire planetaire nevel NGC 7009, oftewel de Saturnusnevel, doemt op uit de duisternis als een verzameling vreemd gevormde bellen in magnifieke tinten roze en blauw. Deze kleurrijke opname is vastgelegd met het krachtige MUSE-instrument van ESO’s Very Large Telescope (VLT). Dat gebeurde in het kader van een onderzoek waarbij voor het eerst het stof binnen een planetaire nevel in kaart is gebracht.
Deze kaart – die een overvloed aan complexe structuren in het stof openbaart, waaronder schillen, een halo en een merkwaardige golfachtige structuur – leert astronomen begrijpen hoe planetaire nevels aan hun vreemde vormen en symmetrieën komen. De Saturnusnevel bevindt zich op een afstand van ongeveer 5000 lichtjaar in het sterrenbeeld Aquarius (Waterman). Zijn benaming heeft hij te danken aan zijn vreemde vorm, die overeenkomsten vertoont met de bekende planeet met de ringen.
In werkelijkheid hebben planetaire nevels niets met planeten te maken. De Saturnusnevel was oorspronkelijk een lichte ster die aan het einde van zijn bestaan uitdijde tot een rode reus en zijn buitenlagen begon af te stoten. Dit materiaal is weggeblazen door krachtige sterrenwinden, en door de ultraviolette straling van de achtergebleven hete sterkern tot lichten gebracht. Het resultaat is een circumstellaire nevel van stof en kleurrijk heet gas. In het hart van de Saturnusnevel staat een ten dode opgeschreven ster (ook te zien op deze foto), die bezig is om in een witte dwerg te veranderen [1]. Om beter te kunnen begrijpen hoe planetaire nevels aan zulke vreemde vormen komen, heeft een internationaal team onder leiding van Jeremy Walsh van ESO de stofsluiers van de Saturnusnevel onder de loep genomen met de Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), een instrument dat aan een van de vier Unit Telescopes van de Very Large Telescope van de ESO-sterrenwacht op de Paranal (Chili) is gekoppeld. Dit veelzijdige instrument maakt niet alleen een opname, maar verzamelt voor elk punt van de opname ook informatie over het spectrum – de samenstellende kleuren – van het licht van het object.
Het team heeft MUSE ingezet om de eerste detailrijke optische kaarten te maken van het gas en stof in deze planetaire nevel [2]. De resulterende opname van de Saturnusnevel toont tal van complexe structuren, waaronder een ellipsvormige binnenschil, een buitenschil en een halo. Ook laat hij twee al eerder vastgelegde straalstromen zien die zich over de volle lengte langs de lengteas van de nevel uitstrekken. Deze stromen eindigen in heldere ansae (Latijn voor ‘handvaten’). Het team ontdekte ook een golfachtige structuur in het stof, die nog niet volledig begrepen wordt. Verspreid over de hele nevel is stof te zien, maar aan de rand van de binnenschil vertoont de hoeveelheid stof een significante afname. Het lijkt erop dat het stof daar wordt vernietigd, wat op verschillende manieren kan gebeuren. De binnenschil is in werkelijkheid een uitdijende schokgolf die de stofdeeltjes wel eens zou kunnen vergruizen. Een andere mogelijkheid is dat de schokgolf met zoveel warmteontwikkeling gepaard gaat dat het stof verdampt.
Het in kaart brengen van de gas- en stofstructuren binnen planetaire nevels geeft meer inzicht in de evolutie en dood van lichte sterren, en leert astronomen begrijpen hoe deze nevels aan hun vreemde, complexe vormen komen. De mogelijkheden van MUSE beperken zich overigens niet tot het onderzoek van planetaire nevels. Dit gevoelige instrument kan ook de vorming van sterren en sterrenstelsels in het vroege heelal onderzoeken en de verdeling van de donkere materie in nabije clusters van sterrenstelsels in kaart brengen. Ook heeft MUSE de eerste driedimensionale kaart gemaakt van de Zuilen der schepping in de Adelaarnevel (eso1518) en een spectaculaire kosmische botsing in een nabij sterrenstelsel in kaart gebracht (eso1437).
Noten
[1] Planetaire nevels bestaan doorgaans maar kort. Over slechts enkele tienduizenden jaren zal de Saturnusnevel zodanig zijn uitgedijd en afgekoeld dat hij onzichtbaar is geworden. De centrale ster zal in een hete witte dwerg veranderen en geleidelijk uitdoven.
[2] De Hubble-ruimtetelescoop van NASA en ESA heeft eerder al een spectaculaire opname van de Saturnusnevel gemaakt, maar – anders dan MUSE – heeft hij daarbij niet het spectrum voor elk punt van de nevel vastgelegd.
