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Mittwoch, 18.10.2017
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Roter Überriese verblüfft Astronomen

Erste Oberflächenkarte eines fremden Sterns enthüllt überraschend starke Turbulenzen

Roter Gigant gibt Rätsel auf: zum ersten Mal haben Astronomen die Oberfläche eines anderen Sterns als der Sonne kartiert. Doch ihre Bewegungskarte des roten Überriesen Antares enthüllt prompt Überraschendes: Die Gashülle des Sterns reicht viel weiter nach außen und ist turbulenter als es die theoretischen Modelle vorsehen. Welcher Prozess diese gewaltigen Gasströme antreibt, ist jedoch bislang noch rätselhaft.
Der Rote Überriese Antares überrascht durch ungewöhnlich starke, weit hinausreichende Turbulenzen. (Illustration)

Der Rote Überriese Antares überrascht durch ungewöhnlich starke, weit hinausreichende Turbulenzen. (Illustration)

Der rötlich leuchtende Überriese Antares ist der hellste Stern im Sternbild Skorpion – und daher schon mit bloßem Auge gut zu erkennen. Bereits in der Steinzeit könnten unsere Vorfahren diesen Stern am Himmel beobachtet haben und die Römer sahen in ihm einen Gegenspieler des sehr ähnlich aussehenden Mars - daher der Name Ant-Ares.

Roter Gigant am Ende seines Lebens


Heute weiß man, dass Antares sich dem Ende seines Lebenszyklus nähert. Der ursprünglich wahrscheinlich 15 Sonnenmassen umfassende Stern hat sich bereits bis auf den 700-fachen Sonnendurchmesser ausgedehnt. In unser Sonnensystem versetzt würde er damit weit über den Orbit des Mars hinausreichen. Irgendwann in der Zukunft wird Antares als Supernova explodieren.

Astronomen haben die enorme Größe und Helligkeit des Antares und seine nicht allzu große Entfernung nun ausgenutzt, um die Oberfläche dieses Sterns und ihre Bewegung zu kartieren - zum ersten Mal überhaupt bei einem anderen Stern als unserer Sonne. Dies gelang ihnen mithilfe des Interferometers am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) auf dem Paranal in Chile.


Erster Kartierung eines fremden Sterns


"Seit einem halben Jahrhundert ist es eine offene Frage der Astronomie, wie Sterne wie Antares in der Endphase ihres Lebens so schnell an Masse verlieren", sagt Keiichi Ohnaka vom Astronomischen Institut im chilenischen Antofagasta. "Das VLT-Interferometer ist die einzige Anlage, die die Gasbewegungen in der ausgedehnten Atmosphäre des Antares direkt messen kann."

Geschwindigkeitskarte der Bewegungen auf der Oberfläche des roten Überriesen Antares.

Geschwindigkeitskarte der Bewegungen auf der Oberfläche des roten Überriesen Antares.

Damit gelang den Forschern die erste Kartierung der Oberfläche bei einem anderen Stern als unserer Sonne. "Mit unserer Arbeit erhält die stellare Astrophysik eine völlig neue Dimension. Wir haben ein komplett neues Fenster für die Beobachtung von Sternen geöffnet", konstatiert Ohnaka. "In Zukunft wird es möglich sein, diese Beobachtungstechnik auf unterschiedliche Arten von Sternen anzuwenden und deren Oberflächen und Atmosphären in nie gekannter Detailschärfe zu untersuchen. "

Turbulenzen mit rätselhafter Ursache


Überraschend jedoch war, was die Kartierung enthüllte: "Sie enthüllt heftige Auf- und Ab-Bewegungen mehrerer gigantischer Gasklumpen in der Sternenatmosphäre", berichten die Astronomen. Diese turbulenten Strömungen reichen bis zu 1,7 Sternenradien ins All hinaus und erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 20 Kilometer pro Sekunde.

Erstaunlich auch: "Die Atmosphäre des Sterns ist mindestens sechs Größenordnungen dichter und reicht viel weiter hinaus als es bisherige Modelle vorhersagen", so die Forscher. Das aber bedeutet: Die Konvektion allein kann diese gewaltigen Turbulenzen nicht antreiben. Denn solche temperaturbedingten Umwälzströmungen reichen nicht so weit nach außen, wie Ohnaka und seine Kollegen erklären.

"Es muss daher einen noch nicht identifizierten Prozess geben, der die Sternenatmosphäre ausdehnt und diese turbulenten Bewegungen verursacht", mutmaßen die Astronomen. Worin dieser noch unbekannte Prozess jedoch bestehen könnte, bleibt vorerst offen. "Die nächste Herausforderung besteht nun darin, herauszufinden, was diese turbulente Bewegung antreibt", sagt Ohnaka. (Nature, 2017; doi: 10.1038/nature23445)
(ESO, 24.08.2017 - NPO)
 
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