Sterrenkundigen zien voor het eerst hoe een stervende ster zijn materiaal recyclet in de ruimte – een kosmische primeur

Maar zelfs met slechts 172 van de uiteindelijk 1.140 lenzen wist MOTHRA 22 zwakke, gloeiende boogschokken vast te leggen in de buitenste halo van de nevel. Deze boogvormige schokgolven ontstaan op de plek waar dichte gasklonten van de stervende ster met hoge snelheid in het omringende interstellaire gas botsen . De onderzoekers, onder leiding van Pieter van Dokkum van de Yale-universiteit, beseften meteen dat ze iets zagen wat nog nooit eerder was waargenomen .

"We zagen die afbeelding en dachten: 'Dit is nieuw. Dit is iets wat we nog nooit hebben gezien,'" vertelde Van Dokkum aan de New York Times .

Wat de boogschokken onthullen

De boogschokken zijn niet gelijkmatig over de nevel verdeeld. Ze worden geleidelijk kleiner, waziger en meer versplinterd naarmate de afstand tot de centrale witte dwerg toeneemt. Dicht bij de ster zijn ze groot, scherp en goed afgetekend; verderop lossen ze op in vage strepen .

De onderzoekers interpreteren deze overgang als een directe, visuele tijdsopname van het kosmische recyclingproces: de stellaire gasbrokken worden gestaag geërodeerd en uit elkaar getrokken terwijl ze naar buiten bewegen. De waarneming vult een al langer bestaand gat in het begrip van astronomen over hoe de resten van een ster transformeren van herkenbaar puin tot diffuse galactische gaswolken .

De onderzoekers berekenden dat een individueel fragment maar zo'n 10.000 jaar intact blijft zodra het in contact komt met het omringende interstellaire gas. Daarna is het grotendeels afgebroken en vermengd met de ruimte . De boogschokken beslaan een afstand van ruwweg 0,4 tot 1,4 parsec (1,3 tot 4,6 lichtjaar) van de centrale witte dwerg .

De fragmenten bewegen zich met een snelheid van 35 tot 45 kilometer per seconde van de ster af. Dat betekent dat sommige klonten al 20.000 tot 30.000 jaar onderweg zijn op een afstand van 1 parsec van het centrum – en dus al werden uitgestoten nog voordat de planetaire nevel zelf zo'n 12.000 jaar geleden ontstond .

Kosmische recycling in actie

Dit proces is de manier waarop elementen die diep in sterren worden gevormd – waaronder de koolstof, stikstof en zuurstof die uiteindelijk planeten en leven mogelijk maken – weer worden teruggegeven aan het melkwegstelsel . Astronomen hadden eerder al gezien hoe materiaal een stervende ster verlaat, en ook dat het uiteindelijk opduikt in nieuwe, ster-vormende gaswolken. Maar de tussenstap – het fysiek uit elkaar trekken en vermengen – was nog nooit in beeld gebracht .

"Voor het eerst kunnen we het precieze moment zien waarop materiaal van stervende sterren zich vermengt met interstellair gas," zei Van Dokkum in Scientific American . De ontdekking levert daarmee een zeldzame directe meting op van de tijdschaal waarop versplinterd sterrenpuin uiteenvalt en opgaat in het interstellaire medium .

De Helixnevel, op ongeveer 650 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Waterman, is een planetaire nevel – het eindstadium van een ster zoals onze zon . Over zo'n 5 miljard jaar zal de zon zijn waterstofvoorraad hebben uitgeput, opzwellen tot een rode reus, zijn buitenste lagen afstoten en een witte dwerg achterlaten, omringd door een soortgelijke gloeiende nevel . De erosie en recycling die nu in de Helixnevel zijn waargenomen, geven een direct voorproefje van de verre toekomst van de zon .

Een nieuwe telescoop met een onverwachte primeur

De MOTHRA-telescoop is ontworpen om beelden van honderden hoogwaardige, commercieel verkrijgbare telelenzen te combineren tot één samengesteld oog. Zo kan hij extreem zwakke, diffuse structuren waarnemen die voor de meeste andere telescopen onzichtbaar zijn . Wanneer de telescoop volledig is, zal hij 1.140 lenzen tellen. Dat deze vroege ontdekking al is gedaan met slechts 15% van de uiteindelijke capaciteit, is een indrukwekkend bewijs van het potentieel van het instrument .