Ein funkelnder „Diamantring“ im All: Kölner Astronomen lüften das Geheimnis eines kosmischen Rings

Ein internationales Team unter der Leitung von Forschenden der Universität zu Köln hat im Sternentstehungsgebiet Cygnus X ein außergewöhnliches Phänomen enträtselt: den sogenannten „Diamond Ring“ (zu Deutsch: Diamantring). Dabei handelt es sich um eine riesige, ringförmige Struktur aus Gas und Staub, die vom Aussehen her an einen glühenden Diamantring erinnert. Bei ähnlichen Strukturen sind die Gebilde jedoch nicht flach, sondern kugelförmig ausgeprägt. Wie diese besondere Form entstanden ist, war bislang unbekannt. Die Ergebnisse wurden nun unter dem Titel „The Diamond Ring in Cygnus X: an advanced stage of an expanding bubble of ionized carbon“ in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Der Ring hat einen Durchmesser von rund 20 Lichtjahren und leuchtet stark im infraroten Licht. Er ist das Relikt einer früheren kosmischen Blase, die einst von der Strahlung und den Winden eines massereichen Sterns erzeugt wurde. Im Gegensatz zu anderen ähnlichen Objekten zeigt der „Diamond Ring“ jedoch keine schnell expandierende kugelförmige Hülle, sondern nur einen sich langsam ausdehnenden Ring.

„Wir beobachten hier zum ersten Mal das Endstadium einer solchen Gasblase in einer besonders flachen Wolkenstruktur“, erklärt der Leiter der Studie, Simon Dannhauer vom I. Physikalischen Institut der Universität zu Köln. „Die Blase ist sozusagen ‚geplatzt‘, weil Gase in die dünneren Bereiche der Umgebung entweichen konnten. So blieb lediglich die besondere flache Form übrig.“

Computersimulationen zeigen, dass die Blase anfangs in alle Richtungen wuchs und später senkrecht zur Wolke entweichen konnte. Übrig blieb die heute sichtbare Ringstruktur des „Diamond Ring". Das Alter dieser kosmischen Formation wird auf etwa 400.000 Jahre geschätzt – im Vergleich zur Lebensdauer massereicher Sterne ist das ein sehr junges Stadium. Sebastian Vider von der Universität zu Köln führte diese Computersimulationen auf dem neuen Supercomputer „RAMSES“ aus.

Die Blase aus ionisiertem Kohlenstoff wurde einst von einem heißen Stern mit der rund 16-fachen Masse unserer Sonne aufgeblasen. Dieser Stern heizt das Gas und den Staub soweit auf, sodass es leuchtet. Technisch sind solche Beobachtungen sehr anspruchsvoll und waren nur mithilfe des fliegenden Observatoriums SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) möglich. Mit SOFIA, einer umgebauten Boeing-Maschine, deren Flughöhe oberhalb von 13 Kilometern liegt, können Wissenschaftler*innen einen Wellenlängenbereich des Lichts beobachten, der von der Erde aus nicht zugänglich ist. So konnten die Forschenden die Bewegung des Gases präzise messen: Der Ring dehnt sich mit etwa 1,3 Kilometern pro Sekunde aus – das entspricht rund 4.700 km/h und ist im Vergleich zu ähnlichen Blasen sogar recht langsam.

Die Entdeckung liefert wertvolle Einblicke, wie die Strahlung und Winde junger Sterne ihre Umgebung formen und damit auch die Geburt neuer Sterne beeinflussen. „Der ‚Diamantring‘ ist ein Paradebeispiel dafür, wie gewaltig der Einfluss einzelner Sterne auf ganze Wolkenkomplexe sein kann“, sagt Dr. Nicola Schneider, Mitautorin der Studie. „Solche Prozesse sind entscheidend für das Verständnis der Sternentstehung in unserer Milchstraße“ führt Dr. Robert Simon weiter aus.

Ein kleiner Wermutstropfen für Romantiker bleibt trotzdem. Die Studie zeigt auch, dass was von der Erde wie ein "Diamantring" aussieht, in Wirklichkeit aus zwei einzelnen Objekten  besteht. Es scheint lediglich so, als wäre der „Diamant“, ein Haufen von jungen Sternen, Teil des Rings. In Wirklichkeit liegt er einige hundert Lichtjahre davor.