Das Wort Nebel stammt aus dem Lateinischen für „Wolke" oder „Nebel" und kann sowohl als Nebel als auch als Nebel im Plural verwendet werden. Diese Mehrdeutigkeit ist angebracht: Ein Nebel ist einfach ein großer, leuchtender oder undurchsichtiger Fleck des interstellaren Mediums, und es kann sehr unterschiedliche Dinge bedeuten, je nachdem, welche Art man betrachtet.
Einige Nebel sind Sternbildungsregionen, in denen sich Gas und Staub zu dichteren Regionen zusammenballen, die immer mehr Material anziehen, bis sie dicht genug werden, um Sterne zu bilden. Andere sind das Wrack, das zurückbleibt, wenn ein Stern stirbt – manchmal sanft, manchmal in einer katastrophalen Explosion. Eine ganze Kategorie ist nach Planeten benannt, obwohl sie überhaupt nichts mit Planeten zu tun hat. Die Physik hinter den einzelnen Typen ist unterschiedlich genug, dass Astronomen separate Namen, separate Erklärungen und in einigen Fällen Jahrhunderte warten mussten, um herauszufinden, welche Art von Nebel sie überhaupt beobachteten.
Eine Wolke ohne feste Form
Nebel sind häufig Sternenbildungsregionen: Gas, Staub und anderes Material in ihnen ballen sich zu dichteren Regionen zusammen, die immer mehr Material anziehen, bis sie dicht genug werden, um Sterne zu bilden. Das ist der Mechanismus hinter den meisten neuen Sternen, die in einer Galaxie erscheinen – sie entstehen buchstäblich aus dem Material des Nebels selbst.
Die meisten Nebel sind gigantisch groß, einige erstrecken sich über Hunderte von Lichtjahren. Und anders als ein Planet oder ein Stern hat ein Nebel selten eine klare Kante: Die meisten Nebel werden als diffuse Nebel klassifiziert, d. h. sie sind ausgedehnte Wolken ohne klar definierte Grenzen. Diese Kombination aus gigantischer Größe und unscharfen Kanten ist der Grund, warum Langzeitastrofotografie statt ein kurzer Blick durch ein kleines Teleskop normalerweise die wahre Struktur eines Nebels enthüllt.
Astronomen zeichnen sie seit fast 2.000 Jahren auf
Nebel sind keine moderne Entdeckung. Um 150 n. Chr. zeichnete der Astronom Ptolemäus fünf Sterne auf, die in den Büchern VII–VIII seines Almagest nebelhaft erschienen – ohne zu ahnen, dass das, was er beschrieb, teilweise überhaupt kein Stern war, sondern nur ein verschwommener Lichtfleck an der falschen Stelle.
Es dauerte Jahrhunderte, bis jemand etwas beschrieb, das deutlicher als ein Nebel und nicht als ein Sternhaufen zu erkennen war. Das Bild änderte sich nicht nur durch diffuse Verschwommenheit, sondern durch die Fähigkeit, detaillierte Positionen und Beschreibungen des Himmels aufzuzeichnen und abzugleichen – die Art der systematischen Beobachtung, die es Astronomen später ermöglichte, echte Gaswolken von bloß nicht aufgelöster Sternenstrahlung zu unterscheiden.
Nebel, die aus eigenem Licht leuchten
Emissionsnebel leuchten, weil ihr Gas durch nahegelegene Sterne ionisiert wird, anstatt das Licht von anderen zu reflektieren. Sterne heißer als 25.000 K geben in der Regel genug ionisierende Ultraviolettstrahlung bei Wellenlängen unter 91,2 nm ab, um die Emissionsnebel um sie herum heller als Reflexionsnebel zu machen. Mit anderen Worten, die Temperatur eines einzelnen eingebetteten Sterns bestimmt, ob der Nebel um ihn herum aus eigenem Licht leuchtet oder einfach nur geliehenes Licht streut.
Das Gas selbst ist nicht exotisch. Die meisten Emissionsnebel bestehen zu etwa 90 % aus Wasserstoff, der Rest aus Helium, Sauerstoff, Stickstoff und anderen Elementen. Unterschiedliche ionisierte Elemente leuchten bei unterschiedlichen Wellenlängen, weshalb Langzeitaufnahmen von Emissionsnebeln oft in lebhaften Rot- und Grüntönen herauskommen, anstatt in einer einheitlichen Farbe.
Nebel, die nur Licht ausleihen
Reflexionsnebel funktionieren nach dem entgegengesetzten Prinzip: Ihr Staub ist nicht heiß genug, um ionisiert zu werden, also streut er einfach Sternenlicht, so wie Nebel die Scheinwerfer eines Autos streut. 1912 analysierte der Astronom Vesto Slipher das Spektrum des Nebels um den Stern Merope in den Plejaden und kam zu dem Ergebnis, dass der Nebel einfach Licht von Merope und dem Stern Alcyone reflektierte, anstatt aus eigenem Licht zu leuchten. Das war damals eine echte Entdeckung – niemand hatte bewiesen, dass das Licht eines Nebels völlig geliehen sein konnte, anstatt selbst erzeugt zu werden.
Die Unterscheidung zwischen Reflexionsnebeln und Emissionsnebeln als separate physikalische Phänomene mit separaten Ursachen wurde zu einer der grundlegenden Klassifizierungen in der Nebulastonomie – und sie hing vollständig von der Spektroskopie ab, da die beiden Typen mit bloßem Auge betrügerisch ähnlich aussehen können.
Die Nebel, die Sie nicht direkt sehen können
Nicht jeder Nebel leuchtet. Bei dunklen Nebeln wird die Lichtverschwendung durch interstellare Staubkörnchen in den kältesten, dichtesten Teilen von Molekülwolken verursacht. Ein dunkler Nebel emittiert oder reflektiert kein Licht, er blockiert es, und erscheint als schwarze Silhouette vor einem helleren Hintergrund von Sternen oder leuchtendem Gas.
Da dunkle Nebel durch das definiert werden, was sie blockieren, anstatt durch das, was sie emittieren, sind Teleskope mit sichtbarem Licht das falsche Werkzeug zum Studium dessen, was sich tatsächlich in ihnen befindet – Astronomen verlassen sich stattdessen auf Wellenlängen, die der Staub nicht so effektiv absorbiert.
Der wunderschöne Tod eines sonnenähnlichen Sterns
Planetare Nebel entstehen am Ende des Lebens von Sternen mittlerer Masse, etwa 1 bis 8 Sonnenmassen – was bedeutsam auch die Sonne einschließt. Wenn ein Stern wie dieser keinen Treibstoff mehr hat, wirft er seine äußeren Schichten ins All, hinterlässt eine expandierende Schale aus leuchtendem Gas.
Der Name ist ein historischer Unfall. „Planetarer Nebel" ist eine Fehlbezeichnung: Diese Objekte haben nichts mit Planeten zu tun. Der Name kommt von ihrer runden, planetenähnlichen Form, wie sie durch frühe Teleskope gesehen werden. Astronomen vor Jahrhunderten konnten einfach nicht die feinen Details auflösen, die ihnen gesagt hätten, dass sie nicht auf eine andere Welt schauten.
Sie sind auch weit weniger substanziell, als sie aussehen. Ein typischer planetarer Nebel ist ungefähr ein Lichtjahr groß und besteht aus extrem verdünntem Gas mit einer Dichte zwischen 100 und 10.000 Teilchen pro Kubikzentimeter – ein Quasi-Vakuum nach allen alltäglichen Maßstäben, zusammengehalten nur durch die gigantische Skala. Etwa 3.000 planetare Nebel sind derzeit in der Milchstraße bekannt, von etwa 200 Milliarden Sternen in der Galaxie, eine Erinnerung daran, wie kurz diese Phase des Sternlebens tatsächlich ist, verglichen mit den Milliarden Jahren, die ein Stern auf der Hauptreihe verbringt.
Sie sind auch nicht die ordentlichen Sphären, die ihr Name vermuten lässt. Nur etwa 20 % der planetaren Nebel sind sphärisch symmetrisch; der Rest hat komplexere, asymmetrische Formen, die von Faktoren geformt werden, an denen Astronomen noch arbeiten. Und dieses Schicksal ist nicht exotisch oder selten – es ist die Zukunft der Sonne. Die Sonne selbst soll etwa 12 Milliarden Jahre nach ihrer Entstehung einen planetaren Nebel erzeugen, das gleiche ruhige Ende, das bereits tausenden ähnlicher Sterne in der Galaxie widerfahren ist.
Der gewaltsame Tod eines Riesensternes
Sterne, die viel massiver als die Sonne sind, verblassen nicht sanft – sie explodieren, und das Wrack wird zu einem Supernova-Überrest. Eine Supernova-Explosion kann Sternmaterial mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 % der Lichtgeschwindigkeit oder etwa 30.000 km/s auswerfen, und die resultierende Stoßwelle heizt das umgebende Plasma auf Temperaturen weit über Millionen Kelvin. Das ist eine völlig andere Gewaltskala als die langsame Abgabe, die einen planetaren Nebel erzeugt.
Bekannte Supernova-Überreste sind der Krebsnebel, Tycho (der Überrest von SN 1572, benannt nach Tycho Brahe) und Kepler (der Überrest von SN 1604, benannt nach Johannes Kepler). Jeder ist eine dauerhafte Aufzeichnung einer bestimmten Explosion, in einigen Fällen eine, die hell genug war, um von Beobachtern bemerkt und aufgeschrieben zu werden, die nicht wussten, was sie tatsächlich sahen.
Fotografieren der Säulen der Schöpfung
Moderne Nebelbilder verdanken viel Weltraumteleskopen, die Wellenlängen sehen können, die kein erdgestütztes Observatorium sauber erreichen kann. Das berühmte Foto der „Säulen der Schöpfung" von Gas- und Staubstrukturen im Adlernebel, aufgenommen vom Hubble-Weltraumteleskop am 1. April 1995, zeigt eine Region etwa 6.500-7.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, und es bleibt eines der bekanntesten astronomischen Bilder aller Zeiten.
.jpg){kind=link}
Neuere Instrumente sind mit unterschiedlichen Augen zu dem gleichen Ziel zurückgekehrt. Infrarot-Abbildung durchdringt den Staub, den sichtbares Licht nicht durchdringen kann, und enthüllt die Struktur in den Säulen, die das Originalfoto nur andeuten konnte – eine gute Illustration, wie ein „finales" Symbolfoto eines Nebels selten wirklich endgültig bleibt, wenn sich die Teleskoptechnologie verbessert.