Die Verbreitung von Sternenstaub läuft ganz anders als gedacht

Neue Beobachtungen eines nahegelegenen Riesensterns stellen eine seit Jahrzehnten verbreitete Annahme der Astronomie infrage: Den Mechanismus, mit dem große Sterne lebenswichtige chemische Elemente in der Milchstraße verteilen.

Materie wird nicht durch Licht beschleunigt

Im Fokus der Wissenschaftler stand im Rahmen der fraglichen Forschungsarbeit der rote Riesenstern R Doradus, der nur rund 180 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Rote Riesen markieren eine späte Phase im Leben sonnenähnlicher Sterne. Sie blähen sich stark auf, kühlen an der Oberfläche ab und verlieren große Mengen an Gas und Staub. Diese sogenannten Sternwinde gelten als entscheidend für das "kosmische Recycling", denn sie bringen Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff in den interstellaren Raum - Grundstoffe für Planeten und letztlich auch für Leben.

Bisher ging man davon aus, dass der Druck des Sternenlichts auf neu entstandene Staubkörner diese Winde antreibt. Genau diese Erklärung gerät nun ins Wanken. Ein Team der Technischen Universität Chalmers in Schweden hat R Doradus mit dem Instrument SPHERE am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile untersucht. Dabei analysierten die Wissenschaftler polarisiertes Licht, das von Staubpartikeln in der unmittelbaren Umgebung des Sterns reflektiert wird.


Dabei zeigte sich, dass Die Staubkörner extrem klein sind, im Schnitt nur etwa ein Zehntausendstel Millimeter groß. Nach detaillierten Messungen und begleitenden Computersimulationen reicht der Strahlungsdruck des Sternenlichts nicht aus, um diese Partikel nach außen zu beschleunigen und so den beobachteten Materiestrom zu erklären. "Wir dachten lange, den Prozess gut zu verstehen. Inzwischen zeigt sich, dass er komplexer ist als angenommen", erklärt der Astronom Theo Khouri, einer der Studienleiter.

Neue Modelle nötig

Die Forschenden schließen den Lichtdruck als Faktor nicht gänzlich aus, sehen ihn aber nicht mehr als alleinige treibende Kraft. Stattdessen rücken andere Prozesse in den Vordergrund. Frühere Beobachtungen mit dem ALMA-Radioteleskop haben etwa riesige konvektive Blasen auf der Oberfläche von R Doradus gezeigt, die auf- und absteigen. Auch Sternpulsationen oder kurze, besonders intensive Phasen der Staubbildung könnten eine wichtige Rolle spielen.

R Doradus gehört zur Klasse der sogenannten AGB-Sterne (Asymptotic Giant Branch) und verliert etwa ein Drittel der Erdmasse pro Jahrzehnt. In einigen Milliarden Jahren wird auch unsere Sonne ein ähnliches Stadium erreichen. Die neue Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics, liefert damit nicht nur Einblicke in einen einzelnen Stern, sondern zwingt die Astronomie insgesamt, ihre Modelle zur Entstehung und Verteilung kosmischen Staubs neu zu überdenken.


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