Die Verdunklung des Sterns Beteigeuze, der seit einigen Jahren beobachtet wird, könnte höchstwahrscheinlich durch eine ungeheure Menge heißen Materials verursacht wurde, das in den Weltraum geschleudert wurde und eine Staubwolke bildete. Darauf deuten neue Beobachtungen des Weltraumteleskops Hubble hin.
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Roter Überriese Beteigeuze verdunkelt sich
Draußen im Weltall gibt es den Stern Beteigeuze. Beteigeuze ist ein Stern im Sternbild Orion (der Schulterstern des Orion) der zu den hellsten von der Erde sichtbaren Sternen gehört. Dieser sollen hat etwa den tausendfachen Durchmesser unserer Sonne haben und besitzt im sichtbaren Bereich eine etwa zehntausendmal so große Leuchtkraft. Dabei ist dieser Stern jung, geschätzt wird er auf 40 Millionen Jahre, d.h. als die Dinosaurier die Erde bevölkerten, war er noch nicht vorhanden. Die Entfernung zur Erde wird auf 640 ± 150 Lichtjahre geschätzt.
Der Stern gehört zu den Veränderlichen, dessen Helligkeit immer wieder schwankt. Als Roter Überriese wird Beteigeuze 'bald' als Supernova enden. Wann das sein wird, da gehen die Meinungen der Astrophysiker auseinander: Manche rechnen damit innerhalb der nächsten tausend Jahre, andere frühestens in hunderttausend Jahren.
(Helligkeitsveränderung Beteigeuze, Quelle ESO/M. Montargès et al.)
Aber nun maßen Astronomen eine andauernde Helligkeitsabnahme bei Beteigeuze, die Spekulationen nährt, dass die Explosion als Supernova unmittelbar bevorsteht. Messungen an kalifornischen Universitäten haben 2009 ergeben, dass der Durchmesser des Sterns seit 1993 um 15 Prozent geschrumpft ist, während die Leuchtintensität unverändert blieb. Seit Oktober 2019 wurde bei Beteigeuze eine deutliche Abnahme der Helligkeit festgestellt. Im Dezember 2019 leuchtete der Stern schwächer als jemals zuvor seit Beginn der Beobachtungen. Einige Zeit spekulierten manche Forscher, dass wir vor Beginn einer Supernova stehen.. Ich hatte aber bereits im Beitrag Wird Beteigeuze zur Super-Nova? darauf hingewiesen, dass diese Annahme wohl falsch sei.
Neue Hubble-Messungen
Vor wenigen Stunden bin ich auf die neueste Meldung der US-Raumfahrtbehörde NASA gestoßen. In nachfolgendem Tweet meldet die Raumfahrtbehörde eine neue Erklärung.
New observations by @Hubble_Space suggest that the dimming of the supergiant star Betelgeuse was most likely caused by an immense amount of hot material ejected into space, forming a dust cloud.
Credit: @ESA / @Hubble_Space , M. Kornmesserhttps://t.co/kNouEDLw7K pic.twitter.com/qTTfnmvk4E
— HUBBLE (@HUBBLE_space) August 13, 2020
Neue Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA deuten darauf hin, dass das unerwartete Verdunkeln des Überriesensterns Betelgeuse höchstwahrscheinlich durch eine ungeheure Menge heißen Materials verursacht wurde. Das Material wurde in den Weltraum geschleudert und bildete eine Staubwolke, die das von der Oberfläche von Betelgeuse kommende Sternenlicht blockierte (Vergangenheit, weil das vor ca 650 – 750 Jahren passiert sein muss – ergibt sich aus der Entfernung des Sterns).
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Die monatelangen ultraviolettlichtspektroskopischen Beobachtungen von Hubble an Betelgeuse, die im Januar 2019 begannen, ergaben eine aufschlussreiche Zeitleiste, die zur Verdunkelung des Sterns führte. Diese Beobachtungen lieferten wichtige neue Hinweise auf den Mechanismus hinter der Verdunkelung. Hubble sah im September, Oktober und November 2019 dichtes, erhitztes Material, das sich durch die Atmosphäre des Sterns bewegte. Dann, im Dezember, beobachteten mehrere bodengebundene Teleskope, wie der Stern auf seiner Südhalbkugel an Helligkeit verlor.
"Mit Hubble sehen wir das Material, wie es die sichtbare Oberfläche des Sterns verlässt und sich durch die Atmosphäre bewegt, bevor sich der Staub bildet, der den Stern zu verdunkeln scheint", sagte die leitende Forscherin Andrea Dupree, stellvertretende Direktorin des Zentrums für Astrophysik | Harvard & Smithsonian. "Wir konnten den Effekt einer dichten, heißen Region im südöstlichen Teil des Sterns sehen, die sich nach außen bewegt.
"Dieses Material war zwei- bis viermal heller als die normale Helligkeit des Sterns", fuhr sie fort. "Und dann, etwa einen Monat später, verdunkelte sich die Südhalbkugel von Betelgeuse auffallend, als der Stern schwächer wurde. Wir halten es für möglich, dass eine dunkle Wolke aus dem von Hubble entdeckten Ausfluss resultierte. Nur Hubble gibt uns diesen Beweis dafür, was zu der Verdunkelung geführt hat".
Das Team begann Anfang letzten Jahres, Hubble zur Analyse des massereichen Sterns einzusetzen. Ihre Beobachtungen sind Teil einer dreijährigen Hubble-Studie zur Beobachtung der Schwankungen in der äußeren Atmosphäre des Sterns. Die Empfindlichkeit des Teleskops für ultraviolettes Licht ermöglichte es den Forschern, die Schichten über der Oberfläche des Sterns zu untersuchen, die so heiß sind, dass sie hauptsächlich im ultravioletten Bereich des Spektrums emittieren und im sichtbaren Licht nicht sichtbar sind. Diese Schichten werden teilweise durch die turbulenten Konvektionszellen des Sterns erhitzt, die an die Oberfläche aufsteigen.
"Die räumliche Auflösung einer Sternoberfläche ist nur in günstigen Fällen und nur mit den besten verfügbaren Geräten möglich", sagte Klaus Strassmeier vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) in Deutschland. "Insofern sind Betelgeuse und Hubble wie füreinander geschaffen", so Strassmeier.
Hubble-Spektren, die Anfang und Ende 2019 sowie im Jahr 2020 aufgenommen wurden, untersuchten die äußere Atmosphäre des Sterns, indem Spektrallinien von ionisiertem Magnesium gemessen wurden. Von September bis November 2019 haben die Forscher Material gemessen, das von der Oberfläche des Sterns in seine äußere Atmosphäre gelangt. Dieses heiße, dichte Material reiste weiter über die sichtbare Oberfläche von Betelgeuse hinaus und erreichte Millionen von Kilometern Entfernung vom Stern. In dieser Entfernung kühlte sich das Material genügend ab, um Staub zu bilden, sagten die Forscher.
Diese Interpretation stimmt mit den Beobachtungen des Hubble-Ultraviolettlichts im Februar 2020 überein, die zeigten, dass sich das Verhalten der äußeren Atmosphäre des Sterns wieder normalisierte, auch wenn sie im sichtbaren Licht immer noch verdunkelt war.
Obwohl Dupree die Ursache des Ausbruchs nicht kennt, glaubt sie, dass er durch den Pulsationszyklus des Sterns begünstigt wurde, der sich während des Ereignisses normal fortsetzte, wie durch Beobachtungen im sichtbaren Licht aufgezeichnet wurde. Strassmeier benutzte ein automatisiertes Teleskop des Leibniz-Instituts für Astrophysik namens STELLAR Activity (STELLA), um Veränderungen in der Geschwindigkeit des Gases auf der Sternoberfläche zu messen, während es während des Pulsationszyklus auf- und abstieg. Der Stern dehnte sich in seinem Zyklus zur gleichen Zeit aus, als die konvektive Zelle aufstieg. Die Pulsation, die sich von Betelgeuse nach außen hin ausbreitete, hat möglicherweise dazu beigetragen, das ausströmende Plasma durch die Atmosphäre zu treiben.
Der Rote Überriese ist dazu bestimmt, sein Leben in einer Supernova-Explosion zu beenden, und einige Astronomen glauben, dass die plötzliche Verdunkelung ein Vor-Supernova-Ereignis sein könnte. Der Stern ist relativ nahe, etwa 725 Lichtjahre entfernt, so dass das Verdunklungsereignis um das Jahr 1300 stattgefunden hätte, da sein Licht die Erde erst jetzt erreicht.
Dupree und ihre Mitarbeiter werden Ende August oder Anfang September eine weitere Gelegenheit erhalten, den Stern mit Hubble zu beobachten. Im Moment befindet sich Betelgeuse am Tageshimmel, für Hubble-Beobachtungen zu nahe an der Sonne.
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