Am 25. Februar 2013 starteten zwei österreichische Satelliten – UniBRITE für die Universität Wien und BRITE-Austria für die TU Graz – von Indien aus ihre Nanosatelliten-Mission „BRITE-Constellation" ins All. Mit dabei: ein neues Diagnoseverfahren zur Erforschung der Struktur von hellen, massereichen Sternen. „BRITE steht für BRIght Target Explorer. Es handelt sich dabei um 20 Zentimeter lange und acht Kilogramm schwere, würfelförmige Nanosatelliten, die ein kleines Weltraumteleskop tragen", erklärt Werner W. Weiss, UniBRITE-Projektleiter vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Insgesamt fünf Nanosatelliten umkreisen mittlerweile die Erde in etwa 800 Kilometern Höhe; neben den zwei österreichischen auch noch zwei polnische und ein kanadischer Satellit.
Abb.: Der Nanosatellit UniBRITE kreist in einer 800 Kilometer hohen Umlaufbahn und dient zur Erforschung massereicher Sterne. (Bild: U. Wien)
Die BRITE-Constellation hat sich somit zu einem Vorzeigeprojekt entwickelt, denn es handelt sich um die ersten Nanosatelliten im astrophysikalischen Forschungseinsatz. Alle Beobachtungen werden im internationalen Team verarbeitet. Im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics" erscheinen aktuell gleich drei Publikationen, die ohne die Nanosatelliten nicht möglich gewesen wären.
Das Projekt hat das Ziel, die Helligkeitsschwankungen von Sternen in zwei Farbbereichen, dem roten und blauen, mit hoher Genauigkeit und über einen langen Zeitraum kontinuierlich zu messen. „Diese Messungen können nur vom Weltraum aus durchgeführt werden, da die photometrische Genauigkeit der Messungen durch die Turbulenzen der Erdatmosphäre selbst bei völlig klarem Himmel deutlich eingeschränkt ist”, so Weiss. Weiterhin fallen die äußerst störenden Unterbrechungen durch den Tag-Nacht-Rhythmus oder durch Schlechtwetter in den Beobachtungsreihen weg. Und auch die durch die Jahreszeiten auf der Erde auf zwei Monate beschränkten Beobachtungszeiträume ganzer Nächte werden durch BRITE auf bis zu sechs Monate verlängert.
Die BRITE-Datensätze sind für die Untersuchung von Sternaufbau und -entwicklung mit den Methoden der Asteroseismologie unentbehrlich. Diese beruht darauf, dass Sterne vibrieren, was durch geringfügige Helligkeitsänderungen nachweisbar ist. Aus den verschiedenen Pulsationen eines Sternes lässt sich dann gleichsam sein „Röntgenbild" entwickeln.
Zielgebiete der ersten Messungen waren u.a. die Circinus- und die Centaurus-Konstellation am südlichen Sternenhimmel. Diese Himmelsgegend ist für Astronomen in Sachen Sternentstehung und -entwicklung besonders interessant, weil sie viele massereiche Sterne beherbergt. Solche Sterne führen einerseits nur ein relativ kurzes Leben, sind aber andererseits mitverantwortlich für die Produktion jener chemischen Elemente, die auch für unser Leben erforderlich sind.
Ein Forschungsobjekt des Nanosatelliten war α Circini: Er ist ein so genannter „chemisch pekuliarer magnetischer Stern", bei dem die Magnetfeldstärke, die bei allen Sternen vorhanden ist, ausreichend groß für eine detaillierte spektroskopische, interferometrische und polarimetrische Untersuchung ist. Darüber hinaus pulsiert α Circini, und man kann deshalb auch das Innere dieses Sterns untersuchen. BRITE-Constellation konnte erstmals den Lichtwechsel durch Rotation in zwei Farben beobachten, und auch die Frage nach einer in der Vergangenheit unbeobachteten Pulsationsperiode klären.
Ein anderer Stern ist β Centauri: Er ist ein komplexes Gebilde aus einem massereichen Doppelstern, der von einem dritten, etwas weiter entfernten Stern, umkreist wird. Die Bedeutung eines Doppelsterns liegt in der Möglichkeit, die Sternmassen durch die Gesetze der klassischen Mechanik sehr gut abschätzen zu können. Der innere Aufbau dieser Objekte kann man über deren Pulsationseigenschaften bestimmen und mit großer Genauigkeit prüfen. Forscher der BRITE-Constellation haben β Centauri über 146 Tage mit BRITE-Constellation beobachtet. Die Herausforderung dabei war, die aufgezeichneten 17 Pulsationsfrequenzen jeweils einer der beiden Doppelsternkomponenten zuzuordnen und individuell deren Schwingungsmuster zu bestimmen. Letzteres wurde noch dadurch erschwert, dass beide Sterne in nur wenigen Tagen um ihre Achse rotieren, was die Pulsationseigenschaften beeinflusst.
Ohne den langen, genauen und ununterbrochenen Datensatz von BRITE-Constellation wäre das Modellieren dieser massereichen pulsierenden Sterne nicht möglich gewesen. Jetzt dienen diese Modellierungen als Prototypen der Klasse von massereichen, so genannten B-Sternen, erklärt Andrzej Pigulski von der Universität Wroclaw, ebenfalls Mitglied des BRITE-Constellation-Teams.
Im Fall der Sterne η und μ Centauri haben es ebenfalls erst Daten der BRITE-Constellation erlaubt, die Wechselwirkungen zwischen der Pulsation von massereichen Sternen und deren unmittelbarer Umgebung aufzuklären. Ein Forschungsteam am European Southern Observatory um Dietrich Baade konnte in der Variabilität dieser beiden Sterne die stellaren Pulsationen von zirkumstellaren hydrodynamischen Vorgängen trennen.
An der Universität Wien erfolgen das Management der gesamten BRITE-Constellation und die astrophysikalische Forschung in Kooperation mit der Universität Innsbruck. Der von der TU Graz realisierte Satellit TUGSAT-1/BRITE-Austria wird von der eigens dafür entwickelten Bodenstation in Graz betrieben, die nun auch den Betrieb von UniBRITE übernimmt. „Die beiden österreichischen Satelliten waren ursprünglich für einen zweijährigen Einsatz ausgelegt. Mittlerweile sind sie mehr als drei Jahre erfolgreich im Orbit. Die Auswertung der Messwerte zeigen, dass die BRITE-Satelliten noch mindestens weitere zwei Jahre operationell sein können", sagt Otto Koudelka, Projektleiter für BRITE-Austria.
U. Wien / DE
