Neues vom kältesten Ort des Universums

Mit einer Temperatur von einem Grad über dem absoluten Nullpunkt ist der 5000 Lichtjahre entfernte Bumerang-Nebel der kälteste bekannte Ort im Kosmos. Er ist sogar kälter als die kosmische Hintergrundstrahlung. Dieses Strahlungsecho des Urknalls gibt mit seinen 2,7 Grad Kelvin dem Kosmos eine Art natürlicher Umgebungstemperatur. Warum der Bumerang-Nebel so extrem kühl ist, zeigen nun Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit der neuen Teleskopanlage ALMA der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile. Wie die Astronomen im Fachblatt „Astrophysical Journal“ berichten, besteht der Nebel aus Gas, das von einem verlöschenden Stern abströmt, sich dabei ausdehnt und so stark abkühlt.

Gasnebel vor Sternenhintergrund, Form ähnelt grob einer Sanduhr, im Zentralbereich feine filamentartige Strukturen.
Kombinierte Hubble- und ALMA-Aufnahme des Bumerang-Nebels

„Unsere Beobachtungen helfen dabei zu verstehen, wie Sterne sterben und Planetarische Nebel erzeugen“, erläutert Raghvendra Sahai vom California Institute of Technology. Planetarische Nebel bilden sich, wenn alternde Sterne beim Übergang von einem Roten Riesen zu einem Weißen Zwerg ihre Außenschichten abstoßen. Die starke ultraviolette Strahlung des Weißen Zwergs regt das Gas zum Leuchten an. Die Beobachtungen von Sahai und seinen Kollegen zeigen, dass es sich beim Bumerang-Nebel um die Vorstufe eines Planetarischen Nebels handelt. Der Zentralstern ist noch nicht heiß genug, um den Nebel zum Leuchten anzuregen. Stattdessen reflektiert Staub, der in der Gaswolke enthalten ist, das Sternenlicht.

Das immer noch von dem Stern abströmende Gas dehnt sich im Weltall rapide aus. Dadurch kühlt sich das Gas ab – ganz ähnlich funktionieren auch Kühlschränke und Kühlanlagen auf der Erde. Die ALMA-Beobachtungen zeigen allerdings auch, dass sich der Bumerang-Nebel in seinen äußeren Bereichen wieder erwärmt. Die wahrscheinliche Ursache dafür ist die Absorption von Strahlung durch den eingebetteten Staub. Noch liegt aber auch in den Außenbereichen des Nebels die Temperatur unter jener der kosmischen Hintergrundstrahlung.

Unregelmäßig verteilte Antennen auf einem Plateau
Teleskop-Anlage ALMA

ALMA, das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, eignet sich besonders für den Nachweis der Strahlung von Molekülen bei sehr niedriger Temperatur. Die Anlage besteht aus insgesamt 66 Antennen mit sieben bis zwölf Metern Durchmesser. Das Großteleskop steht auf dem 5000 Meter hohen Chajnantor-Plateau in der Atacamawüste in den nordchilenischen Anden.