Di, 19. Juni 2018

Mit ALMA beobachtet

20.09.2017 15:11

Sterbender kleiner Stern stößt Rauchringe aus

Einem Stern, dessen Leben sich in rund 800 Lichtjahren Entfernung von der Erde seinem Ende nähert, sehen Astronomen schon seit geraumer Zeit mit modernster Technik quasi beim Sterben zu. Mit dem Teleskopverbund Atacama Large Millimeter Array (ALMA) der Europäischen Südsternwarte ESO konnte ein Forscherteam mit Wiener Beteiligung nun beobachten, dass der Himmelskörper "U Antliae" dabei stoßweise Rauchringe auswirft.

Wenn Sterne ihrem Ende entgegengehen, ändern sich abhängig von ihrer Größe die Vorgänge im Inneren. Das hat auch massive Auswirkungen auf ihre Umgebung. So wird sich unsere Sonne in einigen Milliarden Jahren zu einem so genannten Roten Riesen aufblähen, der die inneren Planeten inklusive der Erde verschluckt. Um mehr darüber herauszufinden, wie diese ungünstige, aber fixe Prognose im Detail ablaufen wird, lohnt sich für die Wissenschaft der Blick auf Sterne, die bereits in diese Lebensphase eingetreten sind. Ein solcher ist "U Antliae".

Diesen hat das internationale Team um Franz Kerschbaum vom Institut für Astrophysik der Universität Wien schon seit geraumer Zeit im Visier. Bereits 2009 haben die Wissenschaftler die "Augen" des damals neuen Weltraumteleskops "Herschel" (Bild unten) auf den Himmelskörper im am Südhimmel sichtbaren Sternbild "Luftpumpe" gerichtet. Beobachten konnte man damals jenen Wellenlängenbereich, der einen Blick auf den Ausstoß von Gasen, wie Kohlenmonoxid ermöglicht, allerdings nur mit einer Auflösung, die in etwa der des menschlichen Auges entspricht, berichten die Forscher im Fachblatt "Astronomy & Astrophysics".

Stern agiert wie ein stotternder Motor
Der Teleskopverbund ALMA der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste erlaubt jedoch seit einiger Zeit einen deutlich schärferen Blick auf "U Antliae". "Jetzt sehen wir tatsächlich das Material, wie es dort wegfliegt. Das zeigt uns Details, die wir bisher gar nicht vermuten konnten: Kleine Bögen, die fast wie Girlanden aussehen, feine Strukturen und auch die Geschwindigkeiten dieser Gasfetzen. Wir sehen wirklich, was da passiert", sagte der Astronom. Die Bilder sind für die Wissenschaftler auch einigermaßen erstaunlich, denn der Masseverlust von "U Antliae" vollzieht sich eben keineswegs gleichmäßig, sondern eher in der Art eines stotternden Motors.

"Wir sehen jetzt zum erstem Mal, dass dieser Stern alle paar tausend Jahren so eine Art Rauchring heraus bläst. Wir können durch diese genauen Messungen auch erkennen, wie viel Masse dort über die Jahrtausende wegfliegt", so Kerschbaum. Die Menge ist nicht unerheblich: In wenigen Jahren wirft "U Antliae" nämlich Material aus, das der Masse der Erde entspricht. So konnte nun eine große Auswurfphase relativ genau datiert werden. Vor rund 2700 Jahren spuckte der Stern für ein paar hundert Jahre deutlich mehr Kohlenmonoxid aus. Die Überbleibsel dieser Eruption bilden nun einen auf Aufnahmen deutlich sichtbaren Ring.

Theoretische Überlegungen, dass der Ausstoß derart unregelmäßig vor sich gehen könnte, gab es laut Kerschbaum schon seit Jahrzehnten: "Man hat aber nur bei ganz wenigen Objekten Anzeichen dafür gefunden. Unsere Aufnahmen sind dazu jetzt das Beste, was wir bis jetzt haben." Der Grund für das Schauspiel liegt darin, dass der Stern im Inneren rascher pulsiert. So dehnt sich seine Atmosphäre aus, was zu einem Abkühlen der äußeren Teile führt. "Dadurch kann dort Staub kondensieren. Der 'spürt' im Gegensatz zum Gas den Strahlungsdruck von innen, beginnt zu beschleunigen und reißt dabei das Gas mit. Diesen 'Puff' bemerken wir dann", sagte Kerschbaum.

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