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Astronomie

Beteigeuze: Verdunklungs-Rätsel gelöst

Einer der hellsten Sterne am Firmament verlor plötzlich seinen Glanz: Der Helligkeitseinbruch von Beteigeuze Ende 2019 bis Anfang 2020 versetzte Astronomen in Aufregung: Wird der greise Riesenstern bald explodieren? Nun verdeutlichen Auswertungen von Aufnahmen des Roten Überriesen den Grund für die sogenannte „Große Verdunkelung“. Sie wurde durch einen staubigen Schleier verursacht, der durch einen Temperaturabfall auf der Sternoberfläche des Roten Überriesen entstanden war, berichtet ein internationales Astronomenteam. Bei dem Phänomen handelte es sich demnach nicht um ein Anzeichen einer baldigen Supernova.

Beteigeuze ist einer der Superstars am Nachthimmel: Mit seinem hellen Schein bildet er eine der Schultern des bekannten Sternbilds Orion. Schon lange steht der von uns etwa 700 Lichtjahre entfernte Himmelskörper mit dem rund 700-fachen Durchmesser der Sonne im Visier der Astronomie. Aus seinen Merkmalen geht hervor, dass es sich bei Beteigeuze um einen Roten Überriesen handelt – einen aufgeblähten Stern in der Endphase seiner Entwicklung. Beim Finale wird Beteigeuze sich noch weiter ausdehnen und sich dann schließlich nach einer Explosion in einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch verwandeln. Wann sich diese Supernova ereignen wird, ist allerdings unklar – vielleicht schon bald oder aber erst in vielen Jahrtausenden.

Einem berühmten Astro-Ereignis auf der Spur

Ein mögliches Vorzeichen könnte dabei eine Verdunklung des Sterns sein. Auch deshalb sorgten die Beobachtungen von Beteigeuze ab dem Dezember 2019 für großen Wirbel unter Wissenschaftlern sowie Amateur-Astronomen. „Wenn man nachts zu den Sternen hinaufschaut, scheinen diese winzigen, blinkenden Lichtpunkte ewig zu sein. Das Verblassen von Beteigeuze sprengt diese Illusion“, sagt Co-Autorin Emily Cannon von der Katholischen Universität Leuven. Im Verlauf weniger Wochen ging die Helligkeit des Sterns um zwei Drittel zurück, was mit bloßem Auge zu erkennen war. Doch anschließend erholte sich die Leuchtkraft: Im April 2020 hatte der Stern wieder seine normale Helligkeit erreicht. In ihrer aktuellen Veröffentlichung verdeutlichen Cannon und ihre Kollegen nun, was es mit dem Phänomen auf sich hatte.

Ihre Ergebnisse beruhen dabei auf Aufnahmen und Daten des SPHERE-Instruments sowie des GRAVITY-Instruments am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile, in deren Blickfeld Beteigeuze während der Verdunkelung stand. „Sie bildeten die entscheidenden Diagnosewerkzeuge, um die Ursache dieses Verdunkelungsereignisses aufzudecken“, sagt Cannon. Erstautor Montargès vom Observatorium in Paris sagt dazu: „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 untersuchen. Die jetzt veröffentlichten Bilder zeigen erstmals klar, wie sich Beteigeuzes Oberfläche im Laufe der Zeit in ihrer Helligkeit veränderte“, so der Astronom.

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Effekt einer „stellaren Blähung“

Die Wissenschaftler konnten dokumentieren, dass die mysteriöse Verdunkelung durch einen staubigen Schleier verursacht wurde, der die Südhalbkugel des Sterns abschattete. Aus den Daten und Modellierungen geht hervor, dass dies das Ergebnis eines Masseverlusts und anschließenden Temperaturabfalls auf Beteigeuze war. Wie die Forscher erklären, verändert sich die Oberfläche des Riesensterns regelmäßig, da sich gigantische Gasblasen im Inneren des Sterns bewegen, anschwellen und schrumpfen. Das Team vermutet, dass Beteigeuze vor der Verdunkelung eine dieser Gasblasen ausgestoßen hat.

Anschließend kam es dann zu einer teilweisen Abkühlung der Sternoberfläche, die sich wiederum auf die nahe Gasblase auswirkte: Durch den Temperaturanfall kondensierte sie zu festem Staub, vermuten die Astronomen. „Wir haben damit offenbar die Bildung von sogenanntem Sternenstaub direkt beobachtet“, sagt Montargès. „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 Cannon.

Doch liefern die neuen Ergebnisse nun auch Hinweise auf das Schicksal des greisen Riesensterns? Den Forschern zufolge war die Große Verdunkelung kein Anzeichen dafür, dass wir bald Zeugen eines gigantischen Himmelspektakels werden könnten: Wann es zur Supernova kommt, bleibt weiterhin unklar. Doch auf jeden Fall wird die Schulter des Orion auch weiterhin fest im Visier der Astronomen stehen. Montargès und Cannon freuen sich dabei auf den scharfen Blick des geplanten Extremely Large Telescope der ESO. „Mit der Fähigkeit, unvergleichliche räumliche Auflösungen zu erreichen, wird es uns dieses Teleskop ermöglichen, Beteigeuze mit einer hoher Detailtreue abzubilden“, sagt Cannon. „Es wird auch die Anzahl der Roten Überriesen, deren Oberflächen wir durch direkte Bildgebung auflösen können, erheblich erweitern und uns weiter dabei helfen, die Geheimnisse dieser massereichen Sterne zu entschlüsseln“, so die Astronomin.

Quelle: ESO, Fachartikel: Nature, doi: 10.1038/s41586-021-03546-8

Video: Die Animation zeigt Beteigeuze während sich der staubige Schleier aus dem vom Stern freigesetzten Gas verdichtet und die südliche Region des brodelnden Riesensterns verdeckt. (Credit: ESO/L. Calçada)

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