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Mittwoch, 26.07.2017
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Eklipse enthüllt Staubscheibe in Doppelstern-System

Neue Aufnahmen lösen Rätsel um Begleitstern in Epsilon Aurigae

Das Doppelsternsystem Aurigae gibt Astronomen seit 200 Jahren Rätsel auf. Jetzt ist es erstmals gelungen, den geheimnisvollen zweiten Stern des Systems abzubilden und näher zu beobachten: Er ist von einer ausgedehnten Staubscheibe umgeben. Erst eine „Sternenfinsternis“ und das größte optische Teleskop der Erde ermöglichten die jetzt in „Nature“ veröffentlichten hochaufgelösten Aufnahmen.
Epsilon Aurigae und Begleitstern (Illustration)

Epsilon Aurigae und Begleitstern (Illustration)

Epsilon Aurigae liegt rund 2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Schon seit 1821 ist bekannt, dass es sich dabei um ein Doppelsternsystem handelt, in dem ein Partner regelmäßig alle 27 Jahre vor dem anderen vorüberzieht und ihn so teilweise in einer Eklipse verdeckt. Doch die Natur dieses Begleitsterns gibt den Astronomen seit Jahrzehnten Rätsel auf. Erst jetzt ist es einem Astronomenteam verschiedener amerikanischer Universität gelungen, den geheimnisvollen „Partner“ einzufangen und aufs Bild zu bannen.

Ein Teleskop drei Fussballfelder groß


Möglich wurde dies durch modernste Technologie: „Um die Details von Epsilon Aurigae einzufangen, haben wir das größte optische Teleskop der Erde genutzt, den 330-Meter CHARRA Array auf dem Mount Wilson in Kalifornien“, erklärt Brian Kloppenborg von der Universität Denver. Das Array besteht aus sechs Einzelteleskopen, deren Signale so gekoppelt werden, dass sie wie ein einziges Riesenteleskop fungieren. Doch selbst mit Hilfe dieses Teleskops ist Epsilon Aurigae ist noch immer verschwindend winzig: „die Größe von Epsilon Aurigae in den neuen Aufnahmen entspricht der des Buchstaben ‚o‘ in elf-Punkt-Schrift, gesehen aus einer Distanz von mehr als 150 Kilometern“, erklärt Harold McAlister, Direktor des CHARA.

Dunkle Staubscheibe vor hellem Stern


Die neuen Aufnahmen zeigen deutlich den Hauptstern, der rund 150 Mal so groß ist wie unsere Sonne. Vor ihm wandert ein dunkles, scheibenförmiges Objekt vorbei, der Begleiter. Es handelt sich bei ihm offensichtlich nicht um einen isolierten Stern, sondern eine ganze Staubscheibe. Deutlich ist eine dünne, dunkle und dichte Wolke zu sehen, die vor dem Stern vorbeiläuft. Die neuen Bilder verfolgen die Bewegungen des Doppelsternsystems über einen Monat hinweg und ermöglichen damit erstmals auch eine Berechnung der relativen Massen beider Komponenten.


Begleitstern massereicher als angenommen


Entgegen bisherigen Annahmen ist nicht der bisherige Hauptstern der massereichere, sondern der in der Staubscheibe verborgene Begleiter. Auswertungen von Astronomen der California Institute of Technology und des Kitt Peak National Observatory zeigen, dass es sich dabei um einen großen heißen Stern des Typs B5V handelt. Die Staubscheibe um ihn herum ist so groß, dass sie die gesamte Umlaufbahn des Jupiter um die Sonne füllen würde und so dick wie der Orbit der Erde. Ihre Masse allerdings entspricht gerade einmal der unseres Planeten.

Aufnahmen bestätigen Vorhersagen


Theoretische Vorhersagen gingen davon aus, dass die Staubscheibe genau in der Bahnebene des Begleitsterns liegen muss und beiden genau senkrecht zur Blickrichtung von der Erde ausgerichtet ist. Nur dann ließen sich die Eklipsenbeobachtungen erklären. Diese Ausrichtung galt als höchst unwahrscheinlich, wurde aber nun durch die neuen Aufnahmen eindeutig betätigt.

„Das zeigt, dass das grundliegende Paradigma stimmte, trotz der nur geringen Wahrscheinlichkeit“, so John Monnier von der Universität von Michigan, der die Technologie zur Verknüpfung der Einzelteleskope entwickelte. „Das begeistert mich, dass wir das aufnehmen konnten. Es gibt kein anderes bekanntes System wie dieses. Obendrein scheint es sich auch noch in einer seltenen Phase der Sternenentwicklung zu befinden – und das quasi vor unserer Haustür.“

„Im Gegensatz zu den üblichen Studien von solchen Staubscheiben, die auf indirekten Belegen und vielen Annahmen beruhen, ist dies eine ziemlich direkte Messung der Charakteristika der Scheibe“, erklärt Robert Stencel von der Universität von Denver. „Mit etwas Glück können wir noch weitere CHARRA-Aufnahmen in diesem Jahr erhalten und mit Hilfe der Eklipsen eine Art Tomografie-Scan der gesamten Scheibe erstellen.“
(National Science Foundation, 09.04.2010 - NPO)
 
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