Bildnachweis: ESO
Das European Southern Observatory hat neue Bilder eines relativ nahe gelegenen Sterns, Eta Carina, veröffentlicht, der sich in der Endphase seines Lebens befinden und in naher Zukunft (astronomisch gesehen) als Supernova explodieren könnte - innerhalb der nächsten 10 bis 20.000 Jahre oder so. Der Stern ist 7.500 Lichtjahre entfernt, 100-mal so groß wie die Sonnenmasse und das leuchtendste Objekt in der Milchstraße. Seit 1841 hat es einen schönen Nebel um sich herum geschaffen, indem es kontinuierlich äußere Schichten abwirft, während es sich schnell dreht. Wenn Astronomen beobachten, wie sich Eta Carina verändert, erhalten sie wertvolle Einblicke in die letzten Phasen des Lebens eines supermassiven Sterns.
Seit 1841, als der bis dahin unauffällige Südstern Eta Carinae einen spektakulären Ausbruch erlebte, haben sich Astronomen gefragt, was genau in diesem instabilen Riesenstern vor sich geht. Aufgrund seiner beträchtlichen Entfernung - 7.500 Lichtjahre - waren Details des Sterns selbst jedoch nicht zu beobachten.
Es ist bekannt, dass dieser Stern vom Homunculus-Nebel umgeben ist, zwei pilzförmigen Wolken, die vom Stern ausgestoßen werden und von denen jede hunderte Male größer ist als unser Sonnensystem.
Zum ersten Mal ermöglichte die Infrarotinterferometrie mit dem VINCI-Instrument am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) von ESO einem internationalen Team von Astronomen [1], den inneren Teil seines Sternwinds zu vergrößern. Für Roy van Boekel, den Leiter des Teams, deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass „der Wind von Eta Carinae extrem lang ist und der Stern selbst aufgrund seiner schnellen Rotation sehr instabil ist“.
Ein Monster am südlichen Himmel
Eta Carinae, der leuchtendste Stern unserer Galaxie, ist nach allen Maßstäben ein echtes Monster: Er ist 100-mal so massereich wie unsere Sonne und 5 Millionen Mal so leuchtend. Dieser Stern hat jetzt die letzte Phase seines Lebens erreicht und ist höchst instabil. Es kommt von Zeit zu Zeit zu riesigen Ausbrüchen; Eine der jüngsten Ereignisse ereignete sich 1841 und schuf den wunderschönen bipolaren Nebel, den Homunculus-Nebel (siehe ESO PR Photo 32a / 03). Zu dieser Zeit und trotz der vergleichsweise großen Entfernung - 7.500 Lichtjahre - wurde Eta Carinae kurzzeitig der zweithellste Stern am Nachthimmel, der nur von Sirius übertroffen wurde.
Eta Carinae ist so groß, dass es, wenn es in unser Sonnensystem gestellt wird, über die Umlaufbahn des Jupiter hinausreicht. Diese Größe ist jedoch etwas willkürlich. Seine äußeren Schichten werden ständig durch Strahlungsdruck in den Weltraum geblasen - der Einfluss von Photonen auf Gasatome. Viele Sterne, einschließlich unserer Sonne, verlieren aufgrund solcher „Sternwinde“ an Masse, aber im Fall von Eta Carinae ist der daraus resultierende Massenverlust enorm (etwa 500 Erdmassen pro Jahr) und es ist schwierig, die Grenze zwischen den Sternen zu definieren äußere Schichten des Sterns und der umgebenden Sternwindregion.
Jetzt haben VINCI und NAOS-CONICA, zwei infrarotempfindliche Instrumente am Very Large Telescope (VLT) der ESO am Paranal Observatory (Chile), erstmals die Form der Sternwindregion untersucht. Wenn die Astronomen so weit wie möglich in den Sternwind hinunterblicken, können sie einen Teil der Struktur dieses rätselhaften Objekts ableiten.
Das Astronomenteam [1] verwendete zunächst die am 8,2 m langen VLT YEPUN-Teleskop angebrachte adaptive Optikkamera NAOS-CONICA [2], um die trübe Umgebung von Eta Carinae mit einer räumlichen Auflösung abzubilden, die mit der Größe des Sonnensystems vergleichbar ist vgl. PR Foto 32a / 03.
Dieses Bild zeigt, dass der zentrale Bereich des Homunculus-Nebels von einem Objekt dominiert wird, das als punktförmige Lichtquelle mit vielen leuchtenden „Blobs“ in unmittelbarer Nähe angesehen wird.
Gegen die Grenze
Um eine noch schärfere Sicht zu erhalten, wandten sich die Astronomen dann der Interferometrie zu. Diese Technik kombiniert zwei oder mehr Teleskope, um eine Winkelauflösung [3] zu erzielen, die der eines Teleskops entspricht, das so groß ist wie der Abstand der einzelnen Teleskope (vgl. ESO PR 06/01 und ESO PR 23/01).
Für die Untersuchung des eher hellen Sterns Eta Carinae wird nicht die volle Leistung der 8,2-m-VLT-Teleskope benötigt. Die Astronomen verwendeten daher VINCI, das Inbetriebnahmeinstrument VLT INterferometer [4], zusammen mit zwei 35-cm-Siderostat-Testteleskopen, die im März 2001 dazu dienten, mit dem VLT-Interferometer „First Light“ zu erhalten (siehe ESO PR 06/01).
Die Siderostaten wurden an ausgewählten Positionen auf der VLT-Beobachtungsplattform oben im Paranal platziert, um unterschiedliche Konfigurationen und eine maximale Grundlinie von 62 Metern bereitzustellen. Während mehrerer Nächte wurden die beiden kleinen Teleskope auf Eta Carinae gerichtet und die beiden Lichtstrahlen auf einen gemeinsamen Fokus im VINCI-Testinstrument im zentral gelegenen VLT Interferometric Laboratory gerichtet. Es war dann möglich, die Winkelgröße des Sterns (vom Himmel aus gesehen) in verschiedene Richtungen zu messen.
Indem die Astronomen die räumliche Auflösung dieser Konfiguration an ihre Grenzen stießen, gelang es ihnen, die Form der äußeren Schicht von Eta Carinae aufzulösen. Sie konnten räumliche Informationen auf einer Skala von 0,005 Bogensekunden liefern, dh etwa 11 AU (1650 Millionen km) in der Entfernung von Eta Carinae, was der vollen Größe der Jupiter-Umlaufbahn entspricht.
Diese auf terrestrische Dimensionen verkleinerte Leistung ist vergleichbar mit der Unterscheidung zwischen einem Ei und einer Billardkugel in einer Entfernung von 2.000 Kilometern.
Eine sehr ungewöhnliche Form
Die VLTI-Beobachtungen überraschten die Astronomen. Sie zeigen an, dass der Wind um Eta Carinae erstaunlich lang ist: Eine Achse ist eineinhalb Mal länger als die andere! Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die längere Achse mit der Richtung ausgerichtet ist, in der die viel größeren pilzförmigen Wolken (auf weniger scharfen Bildern zu sehen) ausgeworfen wurden.
Auf einer Skala von 10 bis 20 bis 30.000 AU sind der Stern selbst und der Homunculus-Nebel im Raum eng ausgerichtet.
VINCI konnte die Grenze erkennen, an der der Sternwind von Eta Carinae so dicht wird, dass er nicht mehr transparent ist. Anscheinend ist dieser Sternwind in Richtung der langen Achse viel stärker als in Richtung der kurzen Achse.
Nach gängigen Theorien verlieren Sterne um ihren Äquator die meiste Masse. Dies liegt daran, dass der Sternwind hier durch die durch die Rotation des Sterns verursachte Zentrifugalkraft Unterstützung beim „Anheben“ erhält. Wenn dies jedoch bei Eta Carinae der Fall wäre, wäre die Rotationsachse (durch die Pole des Sterns) senkrecht zu beiden pilzförmigen Wolken. Es ist jedoch praktisch unmöglich, dass die Pilzwolken wie Speichen in einem Rad relativ zum rotierenden Stern positioniert sind. Die 1841 ausgeworfene Angelegenheit wäre dann zu einem Ring oder Torus gespannt worden.
Für Roy van Boekel ist „das aktuelle Gesamtbild nur dann sinnvoll, wenn der Sternwind von Eta Carinae in Richtung seiner Pole verlängert ist. Dies ist eine überraschende Umkehrung der üblichen Situation, in der Sterne (und Planeten) aufgrund der Zentrifugalkraft an den Polen abgeflacht sind.
Die nächste Supernova?
Eine solche exotische Form für Sterne vom Typ Eta Carinae wurde von Theoretikern vorhergesagt. Die Hauptannahme ist, dass der Stern selbst, der sich tief in seinem Sternwind befindet, aus dem üblichen Grund an den Polen abgeflacht ist. Da sich die Polargebiete dieser zentralen Zone jedoch näher an dem Zentrum befinden, in dem Kernfusionsprozesse stattfinden, werden sie heißer. Folglich ist der Strahlungsdruck in den polaren Richtungen höher und die äußeren Schichten über den polaren Regionen der zentralen Zone werden stärker "aufgeblasen" als die äußeren Schichten am Äquator.
Unter der Annahme, dass dieses Modell korrekt ist, kann die Rotation von Eta Carinae berechnet werden. Es stellt sich heraus, dass es sich mit über 90 Prozent der maximal möglichen Geschwindigkeit drehen sollte (vor dem Aufbrechen).
Eta Carinae hat andere große Ausbrüche als den von 1841 erlebt, zuletzt um 1890. Ob in naher Zukunft ein weiterer Ausbruch erneut auftreten wird, ist unbekannt, aber es ist sicher, dass sich dieser instabile Riesenstern nicht niederlassen wird.
Gegenwärtig verliert es so schnell so viel Masse, dass nach weniger als 100.000 Jahren nichts mehr davon übrig bleibt. Wahrscheinlicher ist jedoch, dass Eta Carinae sich lange vorher in einer Supernova-Explosion zerstören wird, die möglicherweise mit bloßem Auge am Tageshimmel sichtbar werden könnte. Dies kann auf astronomischer Zeitskala „bald“ geschehen, möglicherweise bereits innerhalb der nächsten 10 bis 20.000 Jahre.
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
