Blasen auf einer Sternoberfläche

Astronomen haben erstmals Bilder eines Sterns in so hohen Auflösung aufgenommen, dass die Bewegung von brodelndem Gas auf seiner Oberfläche zu erkennen ist. Die Bilder des Sterns R Doradus wurden im Juli und August 2023 mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array ALMA aufgenommen. Auf ihnen sind riesige, heiße Gasblasen zu sehen, die 75-mal so groß sind wie die Sonne. Sie tauchen auf der Oberfläche auf und sinken schneller als erwartet wieder in das Innere des Sterns zurück.

„Es ist das erste Mal, dass die brodelnde Oberfläche eines Sterns auf diese Weise dargestellt werden kann“, sagt Wouter Vlemmings von der Chalmers University of Technology in Schweden. „Wir hätten nie erwartet, dass die Daten von so hoher Qualität sind, dass wir so viele Details der Konvektion auf der Sternoberfläche sehen können.“

Sterne gewinnen in ihren Zentren durch Kernfusion Energie. Diese Energie kann in riesigen, heißen Gasblasen zur Oberfläche des Sterns transportiert werden, die dann abkühlen und absinken. Diese Konvektion verteilt die im Kern gebildeten schweren Elemente wie Kohlenstoff und Stickstoff im gesamten Stern. Sie soll auch für die Sternwinde verantwortlich sein, die diese Elemente ins All befördern.

Bis jetzt wurden Konvektionsbewegungen außer bei unsere Sonne bei Sternen noch nie im Detail beobachtet. Mit ALMA erstellte das Team um Vlemmings im Laufe eines Monats hochauflösende Bilder der Oberfläche von R Doradus. R Doradus ist ein roter Riese mit einem Durchmesser, der etwa dem 350-fachen der Sonne entspricht Er befindet sich etwa 180 Lichtjahre von der Erde entfernt. Seine Größe und seine Nähe zur Erde machen ihn zu einem idealen Ziel für detaillierte Beobachtungen. Ferner weist er eine ähnliche Masse wie die Sonne auf, was bedeutet, dass R Doradus wahrscheinlich in etwa so aussieht wie unsere Sonne in fünf Milliarden Jahren, wenn sie zu einem roten Riesen wird.

„Konvektion erzeugt die körnige Struktur, die auf der Oberfläche unserer Sonne zu sehen ist, aber bei anderen Sternen ist sie schwer zu erkennen“, so Theo Khouri von der Chalmers University. „Mit ALMA konnten wir nun nicht nur die konvektiven Körnchen direkt sehen – mit einer Größe, die 75-mal so groß ist wie die unserer Sonne! – sondern auch zum ersten Mal messen, wie schnell sie sich bewegen.“

Die Granulen von R Doradus scheinen sich in einem einmonatigen Zyklus zu bewegen, was schneller ist, als Wissenschaftler aufgrund der Funktionsweise der Konvektion in der Sonne erwartet hatten. „Wir wissen bisher nicht, woher der Unterschied kommt. Es scheint, dass sich die Konvektion mit zunehmendem Alter eines Sterns auf eine Weise verändert, die wir bislang nicht verstehen“, sagt Vlemmings.

MPIA / RK