Sterbender Stern Beteigeuze:
Aufnahmen zeigen kochende Oberfläche

Gigantisch, brodelnd und voller Rätsel: Der sterbende Überriese Beteigeuze fasziniert die Astronomie. Aktuelle Messdaten eines chilenischen Teleskops enthüllen jetzt unerwartet stabile Hitzeflecken auf der feurigen Sternenoberfläche.
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    Blick auf den kochenden Riesenstern

    Mit dem Teleskopverbund ALMA gelang eine neue Ansicht des Roten Überriesen Beteigeuze im Sternbild Orion, die Details seiner kochenden Oberfläche zeigt. Astronomen der Europäischen Südsternwarte nutzten die chilenische Anlage im Jahr 2023, um die Atmosphäre des 600 Lichtjahre entfernten Himmelskörpers zu analysieren.

    Die hochauflösenden Aufnahmen enthüllen nun die großen Temperatur­unter­schiede auf dem sterbenden Stern. Beteigeuze bildet die linke Schulter des Jägers Orion und leuchtet rötlich am Nachthimmel. Der Riese besitzt den 800-fachen Radius unserer Sonne und die 20-fache Masse. Sternbild OrionBeteigeuze (hier gelb) wird aktuell immer dunkler

    ALMA zeigt Veränderungen des Sterns

    Wegen der großen Ausmaße kann das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kurz ALMA, Strukturen auflösen, die bei anderen Sternen verborgen bleiben. Ende 2019 verdunkelte sich der Himmelskörper stark, was Spekula­tionen über eine bevorstehende Supernova auslöste.

    Die Messungen ergaben laut Space eine durchschnittliche Atmosphären­temperatur von rund 2030 Grad Celsius. Die Aufnahmen zeigen jedoch mindestens zwei Regionen, die deutlich heißer sind. Ein Hitzefleck im Nordosten der Sternscheibe übertrifft die Temperatur des umgebenden Plasmas um etwa 530 Grad Celsius. Die Wissenschaftler führen das auf starke konvektive Bewegungen im Inneren zurück.

    Stabilität der Hitzeflecken

    Heißes Gas steigt aus tiefen Schichten auf und erzeugt beim Erreichen der Atmosphäre Stoßwellen. Das Resultat sind ungleichmäßige, leuchtende Strukturen auf der Oberfläche. Beim Abgleich der aktuellen Daten mit älteren Beobachtungen aus dem Jahr 2015 machten die Forscher eine unerwartete Entdeckung. Der markante Hitzefleck im Nordosten befindet sich seit mindestens sieben Jahren an derselben Position.

    Die Langlebigkeit widerspricht den aktuellen astrophysikalischen Modellen. Sie sagen eine deutlich kürzere Lebensdauer für derart große konvektive Strukturen voraus. Zudem deute die spezifische Ausrichtung der Hitzeflecken darauf hin, dass Beteigeuze möglicherweise von einem bisher unentdeckten Begleitstern umkreist wird. Zusätzlich registrierten die Instrumente kontinuierliche Schwankungen des sichtbaren Sternradius von bis zu sechs Prozent. BeteigeuzeSo zeigte sich Beteigeuze in Beobachtungsdaten
    Beteigeuze im Überblick
    Sterntyp Roter Über­rie­se (Endstadium)
    Radius 640 bis 764 Sonnenradien (nach manchen Quellen bis zu 900-1.021 Sonnenradien)
    Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur (Photosphäre) 3.500 bis 3.780 Kelvin (rund 3.200 bis 3.500 Grad Celsius)
    Tem­pe­ra­tur äußere At­mo­sphä­re rund 2.030 bis 2.300 Kelvin (rund 1.750 bis 2.030 Grad Celsius), lokale Hotspots bis zu 800 Kelvin wärmer
    Masse 14 bis 20 Sonnenmassen
    Leucht­kraft rund 100.000- bis 126.000-fache Sonnenleuchtkraft
    Ent­fer­nung zur Erde rund 600 bis 650 Lichtjahre

    Weitere Beobachtungen geplant

    Um das Verhalten des Roten Überriesen besser zu verstehen, planen die Wissenschaftler weitere detaillierte Überwachungen. Sie sollen klären, ob die heißen Regionen dauerhaft ortsfest bleiben und wie sie mit dem Massenverlust des Sterns zusammenhängen. Laut dem Astronomen Bill Dent macht "sein letztendliches Schicksal als Supernova es besonders faszinierend zu wissen, wie er derzeit tatsächlich aussieht".

    Endphase massereicher Sterne

    Die detaillierten Forschungsergebnisse des Teams wurden zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics angenommen. Vorab sind die Daten bereits auf dem Dokumentenserver ArXiv für die wissenschaftliche Gemeinschaft zugänglich. Bis zur finalen Explosion wird Beteigeuze ein wichtiges Beobach­tungs­objekt bleiben. Die beobachteten Prozesse gewähren einen seltenen Einblick in die Endphase massereicher Sterne.

    Was meint ihr zu den neuen Aufnahmen des sterbenden Sterns? Teilt eure Gedanken und Theorien gerne unten in den Kommentaren mit uns!

    Explodiert Beteigeuze demnächst?
    Ende 2019 verlor der Stern massiv an Leuchtkraft. Dies führte zu Spekulationen, dass eine Supernova unmittelbar bevorstehen könnte. Für IT- und Technikinteressierte wäre ein solches kosmisches Event ein gigantischer Datenlieferant.

    Aktuelle Auswertungen zeigen jedoch ein anderes Bild. Forscher sind inzwischen weniger davon überzeugt, dass die Explosion zeitnah passiert. Auch wenn das endgültige Schicksal besiegelt ist, dürfte es bis zum großen Knall noch dauern.
    Wie fotografiert man ferne Sterne?
    Beteigeuze ist rund 600 Lichtjahre entfernt. Um Details auf der Oberfläche sichtbar zu machen, nutzen Astronomen das ALMA-Teleskop in der chilenischen Atacama-Wüste. Es arbeitet im Millimeter- und Submillimeter-Wellenlängenbereich.

    Durch die enorme Größe des Sterns kann ALMA Strukturen in der Atmosphäre auflösen, die bei anderen Sternen verborgen bleiben. Die Anlage kombiniert die Signale vieler Antennen zu einem hochauflösenden Gesamtbild.
    Was zeigen die neuen ALMA-Bilder?
    Die Aufnahmen aus dem Jahr 2023 offenbaren eine ungleichmäßige, fast wellige Struktur. Die Atmosphäre hat eine Durchschnittstemperatur von etwa 2300 Kelvin, weist aber mindestens zwei deutlich heißere Regionen auf.

    Der hellste dieser sogenannten Hotspots ist bis zu 800 Kelvin heißer als das umgebende Gas. Zudem stellten die Forscher fest, dass der sichtbare Radius des Sterns um bis zu sechs Prozent schwankt.
    Warum brodelt die Sternenoberfläche?
    Die ungleichmäßigen Strukturen entstehen durch gewaltige konvektive Bewegungen im Inneren des Sterns. Ähnlich wie bei kochendem Wasser steigt heißes Plasma aus tieferen Schichten an die Oberfläche auf.

    Wenn dieses heiße Gas die äußere Atmosphäre erreicht, erzeugt es Stoßwellen. Diese Ausbrüche führen zu den extrem hellen und heißen Regionen, die auf den Teleskopaufnahmen als leuchtende Flecken sichtbar werden.
    Welches Rätsel gibt der Stern auf?
    Beim Abgleich der neuen Daten mit Aufnahmen aus dem Jahr 2015 erlebten die Wissenschaftler eine Überraschung. Ein markanter Hotspot im Nordosten der Sternscheibe befand sich fast an derselben Stelle wie acht Jahre zuvor.

    Das bedeutet, dass diese Struktur seit mindestens sieben Jahren stabil existiert. Laut aktuellen physikalischen Berechnungsmodellen dürften solche konvektiven Strukturen eigentlich eine viel kürzere Lebensdauer haben.
    Hat Beteigeuze einen Begleitstern?
    Neben den unerwartet stabilen Hotspots gibt es noch eine weitere Auffälligkeit. Die spezifische Ausrichtung dieser heißen Zonen auf der Sternenoberfläche liefert Raum für neue astronomische Hypothesen.

    Es heißt, dass diese Anordnung darauf hindeuten könnte, dass Beteigeuze von einem bisher unentdeckten Begleitstern umkreist wird. Diese Theorie ist jedoch noch unbestätigt und erfordert weitere Analysen.
    Wie gigantisch ist der Überriese?
    Um die Dimensionen zu greifen: Beteigeuze hat etwa die 20-fache Masse unserer Sonne. Sein Radius ist jedoch extrem aufgebläht und übertrifft den unseres Zentralgestirns um das 800-fache.

    Würde man Beteigeuze an die Stelle unserer Sonne im Sonnensystem setzen, würde er die Umlaufbahnen von Merkur, Venus, Erde und Mars komplett verschlucken. Seine Ausmaße machen ihn zu einem der größten bekannten Sterne.
    Wie geht die Forschung nun weiter?
    Die Astronomen der Europäischen Südsternwarte (ESO) werden Beteigeuze weiterhin kontinuierlich mit dem ALMA-Teleskop überwachen. Die aktuellen Ergebnisse sind bereits auf der Plattform arXiv einsehbar.

    Zukünftige Beobachtungen sollen klären, ob die Hotspots dauerhaft ortsfest bleiben. Zudem will man verstehen, wie diese Phänomene mit dem Massenverlust des Sterns zusammenhängen, bevor er endgültig als Supernova endet.
    Zusammenfassung
    • Neue ALMA-Aufnahmen zeigen die kochende Oberfläche von Beteigeuze
    • Der Rote Überriese hat den 800-fachen Radius unserer eigenen Sonne
    • Zwei langlebige heiße Regionen weichen von bisherigen Modellen ab
    • Die Ausrichtung der Hotspots deutet auf einen Begleitstern hin
    • Die Durchschnittstemperatur der Atmosphäre liegt bei 2030 Grad

    Siehe auch:
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