Die Milchstraße beherbergt einige unglaubliche Sehenswürdigkeiten. Von der staubigen Schönheit der Sternenkindergärten bis hin zu den farbenfrohen Trümmern, die nach der Explosion eines Sterns zurückbleiben, hat Hubble dazu beigetragen, die Schönheit unserer Galaxie zu enthüllen. Doch diese Bilder sind nicht nur atemberaubend anzusehen. Für das Auge eines Astronomen erzählen diese Fotografien die Lebensgeschichte eines Sterns.
Die Geschichte beginnt kurz nach dem Start des Hubble-Weltraumteleskops vor 30 Jahren, als es zum ersten Mal seinen Blick auf einige der Staubwolken richtete, die über unsere Galaxie verstreut waren. Astronomen glaubten, dass dies Sternenkindergärten seien, die Orte, an denen jeder Stern an unserem Nachthimmel sein Leben begann.
Das berühmteste Bild einer dieser Geburtsstätten (und vielleicht Hubbles berühmteste Aufnahme aller Zeiten) ist der Adlernebel M16 (siehe Abbildung unten). Das Bild aus dem Jahr 1995 ist besser bekannt als die Säulen der Schöpfung, in denen sich neue Sterne zu bilden beginnen.
„Wir sehen diese säulenartigen Strukturen in vielen Hubble-Beobachtungen dieser Nebel“, sagt Jennifer Wiseman, leitende Projektwissenschaftlerin von Hubble. „Der Wind von massereichen, neu entstandenen Sternen schnitzt diese Strukturen um die größeren Klumpen im zurückbleibenden Gas.“
Durch die Untersuchung der Formen dieser Wolkenformationen konnten Astronomen diese kritischen frühen Stadien im Leben eines Sterns entschlüsseln. Teilweise haben sie dies getan, indem sie beobachtet haben, wie sich die Wolken in den letzten 20 Jahren verändert haben.
Im Jahr 2015 zeigte eine neue Version desselben Bildes, dass einer der Jets in der Wolke um fast 100 Milliarden Kilometer gewachsen war, was zeigt, wie dynamisch diese Regionen wirklich sind.
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Noch aufregender, als Hubble einige der jungen Sterne des Orionnebels genauer betrachtete, stellte es fest, dass mehrere von ihnen Scheiben aus wirbelndem Staub hatten – ein Zeichen dafür, dass sie in das nächste Kapitel ihres Lebens eintraten und Planeten bildeten.
Fremde Welten beobachten
Wenn ein Stern wächst, bildet er oft eine protoplanetare Staubscheibe um sich herum. Mit der Zeit verklumpen diese Trümmer und werden allmählich größer, um schließlich ein Planetensystem zu werden.
Die Untersuchung dieser Scheiben ist ein entscheidender Schritt in einem der am schnellsten wachsenden Studiengebiete der Astronomie:Exoplaneten, die Planeten, die in anderen Sonnensystemen existieren.
„Als Hubble entwickelt wurde, gab es kein Konzept, dass es zur Untersuchung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems verwendet werden würde. Damals kannten wir noch keine Exoplaneten“, sagt Wiseman.
Seit der Entdeckung der ersten Exoplaneten in den 1990er Jahren wurden über 4.000 Welten bestätigt; eine Zahl, die täglich wächst. Um diese Planeten aufzuspüren, müssen Sie lange Zeit auf große Bereiche des Himmels schauen.
Mit seinem schmalen Sichtfeld und der für seine Zeit hohen Nachfrage ist Hubble für diese Aufgabe schlecht gerüstet. Aber es kann einen tieferen Blick auf Planeten werfen, die andere Observatorien bereits entdeckt haben.
„Der bahnbrechende Beitrag von Hubble besteht in der Analyse der atmosphärischen Zusammensetzung dieser Exoplaneten“, sagt Wiseman. „Dies geschieht, indem es einen Exoplaneten betrachtet, der an seinem Mutterstern vorbeizieht. Während dieses Transits passiert das Licht des Sterns die äußeren Regionen der Atmosphäre. Ein Teil dieses Lichts wird von der Atmosphäre dieses Planeten absorbiert und diese Signatur ist immer noch in dem von Hubble empfangenen Licht.“
Indem sie diese Signatur auseinander ziehen, sind Astronomen in der Lage, mehrere Schlüsselelemente und Moleküle in der Atmosphäre eines Planeten zu entdecken. Ein wichtiges Molekül, für dessen Suche Hubble besonders geeignet ist, ist Wasser.
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Auf der Erde findet man überall dort, wo man Wasser findet, Leben. Daher sind Astronomen sehr daran interessiert, festzustellen, wie viele andere Planeten so nass sind wie unserer, in der Hoffnung, vorhersagen zu können, wo wir sonst in unserer Galaxie Leben finden könnten.
Hubbles Auflösung ist so groß, dass es sogar einen Grundriss der Wettermuster auf der Oberfläche eines Planeten erstellen kann. Als das Teleskop auf die Gezeitensperre WASP-43b blickte, bei der eine Seite des Planeten immer seiner Sonne zugewandt ist, konnte es die heißen Flecken auf seiner ewig sonnenbeschienenen Seite erkennen. Damit konnten Astronomen vorhersagen, wie die Winde des Planeten zwischen der Tag- und der Nachtseite wehen.
Aber genau wie Hubble die Ursprünge von Sternen und Planeten enthüllt, hat es auch die Seiten ihres letzten Aktes aufgeschlagen. Wenn der Kernbrennstoff eines Sterns verbraucht ist, sterben sie. Wenn der Stern groß genug ist, ist dieser Tod eine explosive Angelegenheit, die als Supernova bekannt ist. Noch einmal, die Stärke von Hubble liegt nicht darin, diese kosmischen Blitze zuerst zu entdecken, sondern sie danach zu betrachten.
Supernova-Studien
Im Laufe ihres Lebens wandeln Sterne den beim Urknall entstandenen Wasserstoff in Helium und andere schwerere Elemente um. Wenn der Stern zur Supernova wird, schleudert er diese Elemente nach außen.
Wenn die heiße Gaswolke auf das umgebende Medium aufprallt, erzeugt sie eine fortschreitende Schockwelle, die von innen von einem Weißen Zwerg beleuchtet wird – einem kleinen heißen Stern, dem einzigen Überbleibsel des explodierten Sternkörpers. Da diese Gasblasen von der Erde aus verschwommen und kugelförmig aussehen, wurden sie anfangs fälschlicherweise für Planeten gehalten, was dazu führte, dass sie als „planetarischer Nebel“ bezeichnet wurden, obwohl sie nichts mit Planeten zu tun hatten.
1987, kurz vor dem Start von Hubble, explodierte eine Supernova in der Begleitgalaxie der Milchstraße, der Großen Magellanschen Wolke. Im Laufe der Jahre hat Hubble beobachtet, wie sich der Gasring dieser Explosion herausbewegt und in das interstellare Medium ausgedehnt hat – das Gas, das den Raum zwischen den Sternen füllt.
Die durch diese Schockwellen verursachten Turbulenzen können mit der Zeit dazu führen, dass sich das interstellare Medium zusammenzieht. Diese neue Wolke, angereichert mit all den Elementen, die der sterbende Stern ins Universum geschleudert hat, bildet dann Sternenkindergärten und bringt die kosmische Geschichte des Sternenlebens wieder zurück an ihren Anfang.
Die Milchstraße ist ein dynamischer Ort, gefüllt mit Sternen, die geboren werden, Planeten bilden und dann sterben, nur damit ihre Überreste den Brennstoff liefern, um den Zyklus erneut zu wiederholen. Und Hubble war entscheidend, um jeden Schritt dieses unglaublichen Prozesses zu beobachten.