Langzeitbeobachtungen zeigen: Riesenstern Beteigeuze erholt sich – vorerst

Potsdam (Deutschland) – Neue Beobachtungen des roten Riesensterns Beteigeuze legen nahe, dass der 2019 beobachtete Massenauswurf seiner Atmosphäre das Schicksal des Sterns maßgeblich beeinflussen könnte. Zugleich sind sich die beobachtenden Astronomen und Astronominnen aber auch sicher, dass Beteigeuze in absehbarer Zeit aber nicht in einer Supernova explodieren wird. Aus den Beobachtungen leiten die Forschenden aber auch Rückschlüsse darüber ab, wie rote Sterne in ihrem späten Leben, durch das Ausbrennen der Kernfusion, zunächst an Masse verlieren, bevor sie als Supernovae enden.

Wie das Team um Andreas K. Dupree vom Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian und Prof. Dr. Klaus Strassmeier vom Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam vorab via ArXiv.org berichtet, basieren die Folgerungen auf Aufnahmen und Beobachtungen mit mehreren Observatorien, darunter dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA und den robotischen STELLA-Teleskopen des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP).

Hintergrund
Der Stern Beteigeuze erscheint als leuchtender, rubinroter, funkelnder Lichtpunkt in der oberen rechten Schulter des Sternbilds Orion. Der alternde Stern wird als Überriese eingestuft, weil er auf einen erstaunlichen Durchmesser von mehr als 1 Milliarde Kilometer angeschwollen ist. Würde er sich im Zentrum unseres Sonnensystems befinden, würde er bis zur Umlaufbahn des Jupiters reichen. (Quelle: AIP)

„2019 platze Beteigeuze 2019 im wahrsten Sinne des Wortes aus allen Nähten“, erläutert die AIP-Pressemitteilung. Zuvor verlor der Stern demnach große Teile seiner sichtbaren Oberfläche und erzeugte einen gigantischen Oberflächenmassenauswurf (SME). „Auch unsere Sonne stößt routinemäßig Teile ihrer dünnen äußeren Atmosphäre, der sog. Korona, aus, was als koronaler Massenauswurf (CME) bekannt ist. Der Beteigeuze-Massenauswurf hat jedoch 400 Milliarden Mal so viel Masse ausgestoßen wie ein typischer CME.“

Ein erster Hinweis war die Ende 2019 beobachtete Verdunkelung des Sterns (…GreWi berichtete). Danach entwarfen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Szenario für die Umwälzung: „Der gigantische Ausbruch wurde möglicherweise durch eine konvektive Wolke mit einem Durchmesser von mehr als einer Million Kilometern verursacht, die aus dem Inneren des Sterns aufstieg. Sie erzeugte Schocks und Pulsationen, die ein Stück der Photosphäre absprengten und den Stern mit einer großen kühlen Oberfläche unter der Staubwolke zurückließen, die durch das abkühlende Stück der Photosphäre entstanden war“ (…GreWi berichtete).

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Danach flog das zerbrochene Stück der Photosphäre, so schwer wie mehrere Erdmonde, ins All und kühlte ab, so dass sich eine Staubwolke bildete, die das Licht des Sterns aus Sicht der Erde blockierte. „Die Verdunkelung, die Ende 2019 begann und einige Monate andauerte, war selbst für Hobby-Beobachterinnen und -Beobachter leicht zu erkennen, da Beteigeuze einer der hellsten Sterne am Himmel ist.“

Nun erhole sich der Stern aber langsam und die Photosphäre baue sich wieder auf, berichten die Forschenden. „Das Sterneninnere hallt wie eine Glocke, die mit einem Vorschlaghammer geschlagen wurde, und stört den normalen Zyklus des Sterns: Die 400-tägige Pulsationsrate des Überriesen ist nun verschwunden, womöglich zumindest vorübergehend. Fast 200 Jahre lang haben Astronominnen und Astronomen diesen Rhythmus gemessen, der sich in den Helligkeitsschwankungen und Oberflächenbewegungen von Beteigeuze zeigte.“

Durch tägliche Messungen der Radialgeschwindigkeit von Beteigeuze, also der Geschwindigkeit, mit der sich die Photosphäre auf uns zu oder von uns weg bewegt, konnte das AIP-Team nun zeigen, dass das Pulsieren des Sterns langsam an Amplitude gewinnt, bis sich genügend kinetische Energie aufgebaut hat und die äußere Schicht von Beteigeuze ausgestoßen werden konnte. „Dies geschah kurz vor der großen Verdunkelung und stützt damit das Bild eines riesigen CME, der zu einer Staubwolke führte, die für die Lichtabnahme verantwortlich war. Gegenwärtig sehen wir ein winziges Wiederaufleben der Oszillationen, allerdings mit der doppelten Frequenz der Hauptpulsation. Wie bei einem Streichinstrument erwarten wir, dass diese vorübergehende Reaktion schließlich den gewohnten Pulsationen mit einer Periode von etwa 400 Tagen weichen wird.“

Die Unterbrechung zeugt von der Heftigkeit des Ausbruchs. Das endgültige Schicksal des Sterns sehen die Astronomen und Astronominnen in jenem Szenario, laut dem der Stern in Supernova explodieren wird. „Wenn dies geschieht, wird sie von der Erde aus für eine gewisse Zeit am Taghimmel zu sehen sein. Obwohl es auf unserer Sonne koronale Massenauswürfe gibt, bei denen kleine Teile der äußeren Atmosphäre weggeblasen werden, wurde noch nie beobachtet, dass ein so großer Teil der sichtbaren Oberfläche eines Sterns ins All geschleudert wird. Daher kann es sich bei Oberflächenmassenauswürfen und koronalen Massenauswürfen um unterschiedliche Ereignisse handeln.“

Wann genau es zu dieser Sternenexplosion kommen wird, ist nicht klar. Spekulationen, dass dies schon sehr bald geschehen wird, sehen die Forschenden durch ihre aktuellen Beobachtungen indes nicht bestätigt.

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Recherchequelle: Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam

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Andreas Müller

Autor und Publizist