Erster extragalaktischer Stern detailliert abgebildet

Von Markus Brauer

Die Astronomie hat in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte gemacht. Mit immer besseren und hochauflösenden Teleskopen können Astronomen inzwischen auch Sterne und sogar Exoplaneten bis ins Detail abzubilden.

Erstmals erkennt man dadurch mehr als nur einen hellen Lichtpunkt vor dem ewigen Schwarz des Weltalls. Allerdings gelangen solche Nahaufnahmen meist nur von nahen und großen Himmelskörpern, wie dem Polarstern oder den Roten Überriesen Antares und Beteigeuze.

Neuer Blick auf den „Behemoth“-Stern

Nun ist es Astronomen erstmals gelungen, einen Stern außerhalb unserer eigenen Galaxie zu fotografieren. Ihre Aufnahme zeigt den rund 160.000 Lichtjahre entfernten Roten Überriesen WOH G64. Die Studie ist im Fachmagazin „Astronomy and Astrophysics“ erschienen.

ESO's VLTI captures first zoomed-in image of WOH G64, a red supergiant star 160,000 light-years away, revealing a gas and dust cocoon. Findings published in Astronomy & Astrophysics. @AandA_journalhttps://t.co/Y8erq5ngmehttps://t.co/sBy3zzLmwh — Phys.org (@physorg_com) November 21, 2024

Dieser auch als „Behemoth-Stern“ bekannte Hyperriese ist Schätzungen zufolge 16 bis 22 Sonnenmassen schwer und rund 1700-Mal so groß wie unsere Sonne. Er liegt in der Großen Magellanschen Wolke, einer unserer kleineren Nachbargalaxien und wurde schon häufiger von Astronomen ins Visier genommen.

• Info: Ein Roter Überriese (englisch: Red super giant/RSG) ist ein sehr ausgedehnter Stern, der am Ende seiner Entwicklung angelangt ist und sich in eine Supernova entwickeln wird.

Riesenstern wird zur Supernova

Bereits frühere Beobachtungen legten nahe, dass Red super giant WOH G64 gewaltige Mengen an Gasen und Staub aus seiner aufgeblähten Sternenhülle ins All ausstößt. Dieser Massenverlust durch einen verstärkten Sternenwind ist ein typisches Anzeichen dafür, dass sich ein solcher Riesenstern dem Stadium einer Supernova nähert.

Auch für WOH G64 gehen Astronomen davon aus, dass der sterbende Himmelskörper in 1000 bis 10.000 Jahren in einer Supernova explodieren wird.

Was sind Nova und Supernova?

• Nova: Nova (Plural: Novae) nennt man Helligkeitsausbrüche in engen Doppelsternsystemen – bestehend aus einem Weißen Zwerg und einem Roten Riesen –, bei denen Wasserstoff auf der Oberfläche eines Weißen Zwerges explosionsartig zündet.
• Supernova: Eine Supernova (Plural: Supernovae) wiederum ist das kurzzeitige, helle Aufleuchten eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion, bei welcher der ursprüngliche Stern selbst vernichtet wird. Seine Leuchtkraft nimmt dabei millionen- bis milliardenfach zu, so dass er für kurze Zeit so hell strahlt wie eine ganze Galaxie.
• Sternenexplosion: Die Überreste der Supernova bilden mitsamt Sternenhülle und erbrüteten Elementen einen planetarischen Nebel aus größeren und kleineren Objekten bis hin zu Staubpartikeln von Atomgröße, die durch das Weltall wabern. Auf ihrer Reise durch das Universumtreffen die stellaren Relikte auf die Reste anderer Sternenexplosionen. All dieses Material bildet eine kosmische Fabrik, die neue Himmelskörper produziert.Die Aufnahme zeigt den von dichtem Staub verhüllten Roten Überriesen und den ihn umgebenden Staubring. Damit bestätigt sie die Vermutung, dass WOH G64 sich in der letzten Phase seines Lebenszyklus befindet.

Vergrößertes Bild eines sterbenden Sterns

Forschern um Keiichi Ohnaka von der Andrés-Bello-Universität in Chile ist nun mittels des GRAVITY-Instruments am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile erstmals gelungen, mehr Details von WOH G64 sichtbar zu machen.

„Zum ersten Mal ist es uns gelungen, das vergrößerte Bild eines sterbenden Sterns außerhalb unserer eigenen Milchstraße aufzunehmen“, erklärt Ohnaka. Das Instrument nutzte dafür Daten im nahen und mittleren Infrarotbereich.

Eiförmiger Staubkokon

Es zeigte sich, dass der Kokon aus Staub und Gas um WOH G64 eine andere Form hat als aufgrund von Modellen und früheren Beobachtungen erwartet: „Wir entdeckten einen eiförmigen Kokon, der den Stern eng umgibt“, schreibt Ohnaka.

Noch rätseln die Astronomen, wie die lang gestreckte Form dieses Kokons zustande gekommen ist . Denkbare wäre, dass der Rote Überriese seine Ummantelung ungleichmäßig verteilt in den interstellaren Raum ausgeschleudert hat. Dies könnte beispielsweise während eines größeren Ausbruchs geschehen sein.

Die asymmetrische Form des Sternenkokons könnte aber auch durch einen noch unerkannten Begleitstern verursacht worden sein, wie das Team schreibt.

Überriese hat sich deutlich verändert

Das stellare Porträt enthüllt noch etwas anderes Überraschendes: „Wir haben festgestellt, dass der Stern in den vergangenen zehn Jahren eine erhebliche Veränderung erfahren hat“, berichtet Koautor Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. Demnach hat die Nahinfrarotstrahlung von diesem Stern in den letzten rund 25 Jahren deutlich zugenommen.

„Diese messbare Veränderung in der Form des Spektrums könnte durch die Bildung heißen Staubs in der Nähe des Sterns erklärt werden“, schreiben die Astronomen. Ähnliches sei auch beim nahen Roten Überriesen Beteigeuze beobachtet worden. Beteigeuze ist ein Stern im Sternbild Orion in der Milchstraße, der ebenfalls als Roter Überriese klassifiziert wird. Von der Erde aus gesehen ist Beteigeuze der zehnt-hellste Stern.

Demnach kondensiert das von WOH G64 in den letzten Jahren bis Jahrzehnten ausgestoßene Sternenmaterial zunächst zu transparenten Körnchen aus Aluminiumoxid und Magnesium-Silikaten. Dann lagern sich auf diesen Staubkörnchen eisenhaltige Silikate ab, die mehr Strahlung absorbieren.

Ähnlichkeiten mit Beteigeuze in der Milchstraße

Die vom aufgeheizten Staub erzeugte Nahinfrarotstrahlung nimmt stetig zu, während der Rote Überriese im sichtbaren Licht dunkler wird. „Die Bildung neuen Staubs um WOH G64 bedeutet auch, dass dieser Stern jetzt stärker verdeckt ist als noch in der Zeit vor 2009“, erläutern die Forscher.

In dieser Veränderung ähnelt WOH G64 dem Abdimmen von Beteigeuze in unserer Milchstraße. Auch bei ihm vermuten Astronomen, dass stellare Ausbrüche und Staub das Abdimmen verursachten.

„Der Überriese WOH G64 ist einer der extremsten seiner Art und jede drastische Veränderung kann ihn einem explosiven Ende näher bringen“, erläutert Koautor Jacco van Loon von der Keele University in Großbritannien. „Folgebeobachtungen mit Instrumenten der ESO werden nun wichtig sein, um zu verstehen, was in dem Stern vor sich geht.“