Die Staubscheibe von Epsilon Aurigae

Die Staubscheibe von Epsilon Aurigae

Mit dem CHARA-Interferometer gewonnene Bilder zeigen die Verfinsterung des Sterns durch eine ausgedehnte Staubscheibe.

Seit nahezu zwei Jahrhunderten versuchen die Astronomen, den bedeckungsveränderlichen Stern Epsilon Aurigae zu verstehen. Jetzt präsentiert ein amerikanisches Forscherteam erstmals hochauflösende Infrarotbilder des Sterns während der Bedeckungsphase. Die mit der Interferometer-Anlage CHARA gewonnenen Aufnahmen zeigen, wie eine ausgedehnte Staubscheibe vor dem Stern vorüber zieht.

Abb.: Diese mit dem CHARA-Interferometer gewonnenen Bilder zeigen die Verfinsterung von Epsilon Aurigae durch eine ausgedehnte Staubscheibe. (Bild: John D. Monnier, University of Michigan)

Rund 60 Prozent aller Sterne sind Mitglied in einem Doppel- oder Mehrfachsystem. Bei einem Teil dieser Systeme liegen die Bahnebenen zufällig gerade so, dass von der Erde aus gesehen regelmäßig ein Stern vor dem anderen vorüber zieht und dadurch leicht messbare Helligkeitsschwankungen verursacht. Solche bedeckungsveränderlichen Sterne spielen eine wichtige Rolle in der Astronomie, erlauben sie doch die Bestimmung wichtiger geometrischer und physikalischer Parameter der Systeme, beispielsweise der Sternmassen und -radien.

Doch der in den 1820er entdeckte bedeckungsveränderliche Epsilon Aurigae stellt die Astronomen bislang vor ein Rätsel. Der rund 2000 Lichtjahre entfernte Stern zeigt alle 27,1 Jahre Verfinsterungen, die 18 Monate andauern - viel zu lange für einen vorüberziehenden Stern, denn er müsste rund tausendmal größer sein als die Sonne. Ein solcher großer Stern sollte sich auch mit seiner Strahlung bemerkbar machen, doch trotz aller Anstrengungen der Beobachter über einen weiten Bereich von Wellenlängen blieb dieser Stern bislang unsichtbar.

Eine Vielzahl von mehr oder weniger plausiblen Modellen wurden aufgestellt, um die ungewöhnlichen Eigenschaften von Epsilon Aurigae zu erklären - von kompakten, nahezu undurchsichtigen Gaswolken bis hin zu Schwarzen Löchern mit Akkretionsscheibe. Jüngste Infrarot-Beobachtungen mit dem Spitzer Space Telesope führten zu einem Modell, in dem der sichtbare Stern ein Überriese ist, der mit einem heißen Hauptreihenstern ein Doppelsystem bildet. Dieser heiße Stern ist jedoch in eine große, dichte und kühle Staubscheibe eingehüllt und deshalb nahezu unsichtbar.

Die Beobachtungen von Brian Kloppenborg von der University of Denver und seinen Kollegen liefern nun erstmals aufgelöste Bilder von Epsilon Aurigae, die das geschilderte Modell zu bestätigen scheinen. Die Forscher nutzten für ihre Beobachtungen während der 2009/2010-Bedeckung die aus sechs 1-Meter-Teleskopen bestehende Interferometer-Anlage des Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) der Georgia State University. Durch die Kombination der Teleskope lässt sich eine Winkelauflösung erzielen, die selbst das Hubble Space Telescope übertrifft.

Die CHARA-Bilder zeigen deutlich, wie sich eine ausgedehnte dunkle Scheibe vor den sichtbaren Stern schiebt. Anhand der messbaren Bewegung der Staubscheibe konnten Kloppenborg und seine Kollegen nun auch erstmals die relativen Bahnbewegungen der beiden stellaren Komponenten und damit ihr Massenverhältnis abschätzen. Demnach besitzt der sichtbare Stern nur etwa 60 Prozent der Masse des unsichtbaren, in die Staubscheibe eingebetteten Sterns.

Auch damit scheint sich das anhand der Spitzer-Messungen entworfene Modell zu bestätigen, aber ganz eindeutig ist der Befund noch nicht, wie Kloppenborg und seine Kollegen eingestehen - alternative Modelle mit anderen Sterntypen lassen sich noch nicht völlig ausschließen. Dazu wäre beispielsweise eine genauere Bestimmung der Entfernung des Systems und damit auch der Leuchtkraft des sichtbaren Überriesen von Epsilon Aurigae nötig.

Rainer Kayser

• News & Views - Artikel:
  E. Guinan: Shrouded in a dusty disk. Nature 464, 842 (2010)
  dx.doi.org/10.1038/464842a

• CHARA:
  http://www.chara.gsu.edu/CHARA/
   
• University of Denver:
  http://www.du.edu/

• Spitzer Space Telescope:
  http://www.spitzer.caltech.edu/

• D. W. Hoard, S. B. Howell, R. E. Stencel: Taming the Invisible Monster: System Parameter Constraints for Epsilon Aurigae from the Far-Ultraviolet to the Mid-Infrared. Astrophysical Journal (im Druck) (2010)
  Preprint: http://arxiv.org/abs/1003.3694
   
• E. F. Guinan und L. E. Dewarf: Toward solving the mysteries of the exotic eclipsing binary Epsilon Aurigae: two thousand years of observations and future possibilities. Astronomical Society of the Pacific Conference Series 279, 121–142 (2002)

KP