21.06.2021

Staubwolke verdunkelte Beteigeuze

Ursache für ungewöhnlichen Helligkeitseinbruch geklärt.

Als der helle, orange­farbene Stern Beteigeuze im Sternbild Orion Ende 2019 und Anfang 2020 merklich dunkler wurde, war die Astronomie-Gemeinschaft verblüfft. Ein Astro­nomen-Team hat nun neue Bilder von der Oberfläche des Sterns veröffent­licht, die mit dem Very Large Telescope (VLT) der Euro­päischen Südstern­warte aufgenommen wurden und deutlich zeigen, wie sich seine Helligkeit verändert hat. Die neuen Unter­suchungen zeigen, dass der Stern teilweise von einer Staubwolke verdeckt war - eine Entdeckung, die das Rätsel der „Großen Verdunkelung“ von Beteigeuze löst.

Abb.: Die Oberfläche von Betei­geuze vor und während des großen...
Abb.: Die Oberfläche von Betei­geuze vor und während des großen Helligkeits­einbruchs 2019–2020. (Bild: M. Montargès et al., ESO)

Der Helligkeits­einbruch von Beteigeuze – eine Veränderung, die sogar mit bloßem Auge wahrnehmbar war – veranlasste Miguel Montargès und sein Team, Ende 2019 das VLT auf den Stern zu richten. Ein Bild vom Dezember 2019 zeigte im Vergleich zu einer früheren Aufnahme, das im Januar desselben Jahres aufgenommen wurde, dass die Sternoberfläche deutlich dunkler war, vor allem in der südlichen Region. Aber die Astro­nomen waren sich nicht sicher, warum. Das Team setzte die Beobachtung des Sterns während seiner Großen Verdunkelung fort und nahm im Januar 2020 und März 2020 zwei weitere, noch nie zuvor gesehene Bilder auf. Im April 2020 hatte der Stern wieder seine normale Helligkeit erreicht. „Zum ersten Mal sahen wir, wie sich das Erscheinungsbild eines Sterns in Echtzeit über einen Zeitraum von Wochen veränderte“, sagt Montargès vom Obser­vatoire de Paris, Frankreich, und der KU Leuven, Belgien. Die neuen Bilder sind die einzigen, die zeigen, wie sich Betei­geuzes Oberfläche im Laufe der Zeit in ihrer Helligkeit verändert. Die mysteriöse Verdun­kelung wird durch einen staubigen Schleier verursacht, der den Stern abschattet, was wiederum das Ergebnis eines Temperatur­abfalls auf Beteigeuzes Stern­oberfläche ist.

Die Oberfläche von Betei­geuze verändert sich regelmäßig, wenn sich riesige Gasblasen im Inneren des Sterns bewegen, schrumpfen und anschwellen. Das Team schließt daraus, dass der Stern einige Zeit vor der Großen Verdun­kelung eine mächtige Gasblase ausstieß, die sich von ihm wegbewegte. Als sich ein Teil der Oberfläche kurz darauf abkühlte, reichte dieser Temperatur­abfall aus, damit das Gas zu festem Staub kondensierte. „Wir haben die Bildung von Sternen­staub direkt beobachtet“, sagt Montargès, dessen Studie den Nachweis liefert, dass sich Staub sehr schnell und nahe an der Oberfläche eines Sterns bilden kann. „Der Staub, der von kühlen, entwickelten Sternen ausgestoßen wird, wie der Auswurf, den wir gerade beobachtet haben, könnte später zu den Bausteinen von terres­trischen Planeten und Leben werden“, ergänzt Emily Cannon von der KU Leuven.

Im Internet wurde spekuliert, dass der Helligkeits­abfall von Beteigeuze nicht nur das Ergebnis eines staubigen Ausbruchs ist, sondern ein Zeichen für seinen bevor­stehenden Tod durch eine spektakuläre Supernova-Explosion sein könnte. Eine Supernova wurde in unserer Galaxie seit dem 17. Jahrhundert nicht mehr beobachtet. Heutige Astronomen sind sich also nicht ganz sicher, was sie von einem Stern im Vorfeld eines solchen Ereignisses erwarten können. Diese neue Untersuchung bestätigt jedoch, dass Betei­geuzes Große Verdunkelung kein frühes Zeichen dafür war, dass der Stern auf sein drama­tisches Schicksal zusteuerte. Die Beobachtung des Verdunkelns eines so bekannten Sterns war für Berufs- und Amateur-Astronomen gleichermaßen aufregend, wie Cannon zusammen­fasst: „Wenn man nachts zu den Sternen hinauf­schaut, scheinen diese winzigen, blinkenden Licht­punkte ewig zu sein. Das Verblassen von Beteigeuze sprengt diese Illusion.“

Das Team nutzte das SPHERE-Instrument – Spectro-Polari­metric High-contrast Exoplanet REsearch – am VLT, um die Oberfläche von Beteigeuze direkt abzubilden, zusammen mit Daten des GRAVITY-Instruments am Very Large Telescope Inter­ferometer, um den Stern während der gesamten Verdunkelung zu beobachten. Die Teleskope, die sich am Paranal-Obser­vatorium in der chilenischen Atacama-Wüste befinden, waren ein „entscheidendes Diagnose­werkzeug, um die Ursache dieses Verdunkelungs­ereignisses aufzudecken“, sagt Cannon. „Wir waren in der Lage, den Stern nicht nur als Punkt zu beobachten, sondern konnten Einzel­heiten seiner Oberfläche auflösen und sie während des gesamten Ereignisses überwachen“, fügt Montargès hinzu.

Montargès und Cannon freuen sich auf das, was die Zukunft der Astronomie, insbe­sondere das Extremely Large Telescope der ESO, für ihre Unter­suchung von Beteigeuze, einem roten Überriesen­stern, bringen wird. „Mit der Fähigkeit, unvergleichliche räumliche Auflösungen zu erreichen, wird das ELT es uns ermöglichen, Beteigeuze unmittelbar mit bemerkens­werter Detail­treue abzubilden“, sagt Cannon. „Es wird auch die Stichprobe der roten Über­riesen, deren Oberflächen wir durch direkte Bildgebung auflösen können, erheblich erweitern und uns weiter dabei helfen, die Geheim­nisse hinter den Winden dieser massereichen Sterne zu ent­schlüsseln.“

MPIA / JOL

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(KS)

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