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Ein Team internationaler Astronomen, darunter Professor Albert Zijlstra von der School of Physics & Astronomy, sagt voraus, dass sie sich in einen massiven Ring aus leuchtendem, interstellarem Gas und Staub verwandeln wird, der als planetarischer Nebel bekannt ist.

Ein planetarischer Nebel markiert das Ende von 90 % aller aktiven Sterne und zeichnet den Übergang des Sterns von einem roten Riesen zu einem entarteten weißen Zwerg nach. Doch jahrelang waren sich die Wissenschaftler nicht sicher, ob die Sonne in unserer Galaxie das gleiche Schicksal erleiden würde: Man ging davon aus, dass sie eine zu geringe Masse hat, um einen sichtbaren planetarischen Nebel zu erzeugen.

Um das herauszufinden, entwickelte das Team ein neues stellares Datenmodell, das den Lebenszyklus von Sternen vorhersagt. Das Modell wurde verwendet, um die Helligkeit (oder Leuchtkraft) der ausgestoßenen Hülle für Sterne unterschiedlicher Masse und unterschiedlichen Alters vorherzusagen. Die Forschungsergebnisse werden in Nature Astronomy veröffentlicht.

Prof. Zijlstra erklärt: „Wenn ein Stern stirbt, schleudert er eine Masse aus Gas und Staub – seine Hülle genannt – in den Weltraum. Die Hülle kann bis zur Hälfte der Masse des Sterns ausmachen. Dadurch wird der Kern des Sterns sichtbar, dem zu diesem Zeitpunkt der Brennstoff ausgeht und der sich schließlich abschaltet, bevor er endgültig stirbt.

„Erst dann lässt der heiße Kern die ausgeworfene Hülle für etwa 10.000 Jahre hell aufleuchten – eine kurze Zeitspanne in der Astronomie. Das macht die planetarischen Nebel sichtbar. Einige sind so hell, dass sie aus extrem großen Entfernungen von mehreren zehn Millionen Lichtjahren gesehen werden können, wo der Stern selbst viel zu schwach wäre, um gesehen zu werden.“

Das Modell löst auch ein anderes Problem, das die Astronomen seit einem Vierteljahrhundert beschäftigt.

Vor etwa 25 Jahren entdeckten Astronomen, dass, wenn man sich planetarische Nebel in einer anderen Galaxie ansieht, die hellsten immer die gleiche Helligkeit haben. Man fand heraus, dass man die Entfernung einer Galaxie allein anhand des Aussehens ihrer hellsten planetarischen Nebel erkennen kann. Theoretisch funktionierte dies bei jeder Galaxie eines Typs.

Aber während die Daten darauf hindeuteten, dass dies korrekt war, behaupteten die wissenschaftlichen Modelle etwas anderes. Prof. Zijlstra fügt hinzu: „Alte, massearme Sterne sollten viel schwächere planetarische Nebel bilden als junge, massereichere Sterne. Dies war in den letzten 25 Jahren eine Quelle von Konflikten.

„Die Daten besagten, dass man helle planetarische Nebel von Sternen mit geringer Masse wie der Sonne erhalten kann, die Modelle sagten, dass dies nicht möglich ist, da alles, was weniger als die doppelte Masse der Sonne hat, zu einem planetarischen Nebel führen würde, der zu schwach ist, um gesehen zu werden.“

Die neuen Modelle zeigen, dass sich die Sterne nach dem Auswurf der Hülle dreimal schneller aufheizen als in älteren Modellen. Dies macht es für einen Stern mit geringer Masse, wie die Sonne, viel einfacher, einen hellen planetarischen Nebel zu bilden. Das Team fand heraus, dass die Sonne in den neuen Modellen fast genau der Stern mit der geringsten Masse ist, der noch einen sichtbaren, wenn auch schwachen, planetarischen Nebel erzeugt. Sterne, die noch ein paar Prozent kleiner sind, tun dies nicht.

Professor Zijlstra fügte hinzu: „Wir fanden heraus, dass Sterne mit einer Masse von weniger als dem 1,1-fachen der Sonnenmasse schwächere Nebel erzeugen und Sterne mit einer Masse von mehr als 3 Sonnenmassen hellere Nebel, aber für den Rest liegt die vorhergesagte Helligkeit sehr nahe an dem, was beobachtet wurde. Problem gelöst, nach 25 Jahren!

„Das ist ein schönes Ergebnis. Wir haben jetzt nicht nur eine Möglichkeit, das Vorhandensein von Sternen mit einem Alter von einigen Milliarden Jahren in fernen Galaxien zu messen, was ein Bereich ist, der bemerkenswert schwierig zu messen ist, wir haben sogar herausgefunden, was die Sonne tun wird, wenn sie stirbt!“