Der stotternde Motor im Weltall

ForscherInnen untersuchen sterbenden Stern mit nie dagewesener Bildschärfe

Die Eigenschaften von Sternen sind ausschlaggebend dafür, ob ein sie umkreisender Planet Leben tragen kann, oder nicht. So ist etwa das Leben auf der Erde ganz wesentlich von den Eigenschaften der Sonne abhängig. Ein internationales ForscherInnenteam um Franz Kerschbaum vom Institut für Astrophysik der Universität Wien hat nun mittels Radiobeobachtungen die letzte Lebensphase von U Antliae, einem Stern im südlichen Sternbild "Luftpumpe", untersucht und dabei festgestellt, dass der Ausstoß von Gasen während des Sternentods episodisch auftritt. Die Ergebnisse dazu erscheinen aktuell im Fachmagazin Astronomy & Astrophysics.

Kleine Sterne wie unsere Sonne haben meist ein recht beschauliches, ruhiges Leben. Das ist insbesondere für uns Menschen von Vorteil, da wir auf stabile Umweltbedingungen angewiesen sind. Am Ende des Lebenszyklus der Sonne werden sich diese jedoch drastisch ändern. Unser "Stern" bläht sich dann zum Roten Riesen auf, verschluckt die inneren Planeten und bringt die äußeren zum Verglühen. Bis dahin werden zwar noch viele Milliarden Jahre vergehen, dennoch erforschen WissenschafterInnen konsequent die Zukunft unseres Sonnensystems.

Um die Zukunft unseres Heimatsterns besser voraussehen zu können, untersuchen ForscherInnen jene Sterne, die sich heute schon in jener letzten, turbulenten Lebensphase befinden. Ein solcher Stern ist U Antliae im südlichen Sternbild "Luftpumpe". Passend zu seinem Sternbildnamen bläst er gerade seine äußeren Atmophärenschichten mit hoher Intensität in seine Umgebung. "U Antliae war schon 2009 einer der ersten Sterne, den wir mit dem damals neuen Weltraumteleskop Herschel beobachtet und damit den von ihm ausgestoßenen Staub untersucht haben", erklärt Franz Kerschbaum vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. In wenigen Jahren gibt er nuklear prozessiertes Material in der Menge vergleichbar mit unserer Erde ab und reichert so das interstellare Medium mit Gas und Staub an, aus denen zukünftige Sterngenerationen neue Planeten bilden können. Sternentod und Sternengeburt sind so im kosmischen Kreislauf der Materie direkt miteinander verknüpft.

Mittels Radiobeobachtungen mit dem neuen ALMA-Radiointerferometer konnte das internationale Forschungsteam nun erstmals die Verteilung, die Menge und die Geschwindigkeit der in den letzten paar tausend Jahren ausgestoßenen Gase, im konkreten Fall des wichtigen Kohlenmonoxid-Moleküls, genau messen. Dabei hat sich gezeigt, dass der Ausstoß kein gleichmäßiger Prozess ist, sondern einem stotternden Motor gleicht – auf Grund seiner inneren Instabilität wird manchmal mehr, manchmal weniger vom Stern ausgeworfen. Zurzeit dehnt sich, gleich einer gigantischen "Rauchblase", das Material einer besonders heftigen Auswurfsphase von vor etwa 2.700 Jahren aus. "Die besondere Herausforderung bei diesem Projekt war die hochkomplexe Datenverarbeitung. Da das Instrument noch sehr neu ist, gibt es noch kein Standardverfahren um das Maximum aus dem wertvollen Beobachtungsmaterial herauszuholen. Aber wie man an den spektakulären Bildern sehen kann, hat sich der Aufwand eindeutig gelohnt", erklärt Magdalena Brunner, uni:docs Dissertantin an der Universität Wien.

Österreich ist nächstes Jahr bereits seit 10 Jahren Mitglied der Europäischen Südsternwarte und ermöglicht so den heimischen AstronomInnen gleichberechtigten Zugriff zu den leistungsfähigsten Teleskopen der Welt. Dazu gehört auch das Atacama Large Millimeter Array (ALMA), ein internationales Gemeinschaftsprojekt, das mit 66 kombinierten Radioteleskopen auf über 5000 Meter Seehöhe in den Chilenischen Anden die schärfsten Bilder des Universums im Millimeter- und Submillimeterbereich liefert. "Mit dem neuen Radiointerferometer ALMA können wir nun auch das vom Stern ausgeworfene Gas in zuvor unerreichbarer Genauigkeit untersuchen und so gleichsam in die Zukunft unseres eigenen Sterns, der Sonne, blicken", so der Leiter des internationalen Projektteams, Franz Kerschbaum, abschließend.

Publikation in Astronomy & Astrophysics
F. Kerschbaum, M. Maercker, M. Brunner, M. Lindqvist, H. Olofsson, M. Mecina, E. De Beck, M.A.T. Groenewegen, E. Lagadec, S. Mohamed, C. Paladini, S. Ramstedt, W. H. T. Vlemmings, M. Wittkowski: Rings and filaments: The remarkable detached CO shell of U Antliae. in: Astronomy & Astrophysics manuscript no. 30665
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2017/09/aa30665-17/aa30665-17.html

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