Pressemitteilung

Alternder Stern bläst Materie von sich

20. September 2017

Mit dem Radioteleskop ALMA ist Astronomen eine eindrucksvolle und schöne Aufnahme gelungen, die eine Blase aus Materie zeigt, die von dem exotischen roten Stern U Antliae ausgestoßen wurde. Mit den Beobachtungen ist es den Forschern möglich, besser zu verstehen, wie sich Sterne während ihrer späten Lebensphasen entwickeln. Maßgeblich beteiligt waren Wissenschaftler der Universität Wien.

Im lichtschwachen südlichen Sternbild Luftpumpe (lat. Antlia) kann man bei genauer Beobachtung mit dem Fernglas einen tiefroten Stern ausmachen, der von Woche zu Woche leicht seine Helligkeit variiert. Dieser sehr ungewöhnliche Stern trägt den Namen U Antliae und neue Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben jetzt eine bemerkenswert dünne, kugelförmige Schale zum Vorschein gebracht, die den Stern umgibt.

U Antliae [1] ist ein sogenannter Kohlenstoffstern, ein kühler und sehr heller Stern in der Endphase seines Lebens. Er befindet sich im Hertzsprung-Russell-Diagramm, mit dessen Hilfe Astronomen Sterne klassifizieren, auf dem sogenannten asymptotischen Riesenast. Vor etwa 2700 Jahren durchlief U Antliae eine kurze Phase, in der der Stern sehr viel Masse verloren hat. Während dieser Zeit, die nur wenige hundert Jahre dauerte, wurde die Materie, die heutzutage in den neuen ALMA-Daten als Schale erscheint, mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Die Untersuchung dieser Schale im Detail zeigt auch einige Hinweise auf feine und dünne Gaswolken, die man als Filamentunterstrukturen bezeichnet.

Die eindrucksvolle Aufnahme war nur durch ALMAs einzigartige Fähigkeit möglich, bei unterschiedlichen Wellenlängen im Millimeter- und Submillimeterbereich scharfe Bilder aufzunehmen. Dem Radioteleskop, das auf dem Chajnantor-Plateau in der chilenischen Atacamawüste steht, gelang es deshalb in der Schale um U Antliae viel feinere Strukturen abzubilden, als es bislang möglich war.

Die neuen ALMA-Daten bestehen nicht nur aus einem einzigen Bild: ALMA erzeugt einen dreidimensionalen Datensatz (einen Datenkubus), wobei jede Ebene bei einer etwas anderen Wellenlänge aufgenommen wurde. Aufgrund des Doppler-Effekts bedeutet dies, dass verschiedene Ebenen des Datenwürfels Bilder von Gas zeigen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zum Beobachter hin oder von diesem weg bewegen. Die Schale ist unter anderem deshalb so bemerkenswert, weil sie sehr symmetrisch rund und auch bemerkenswert dünn ist. Durch die Darstellung der verschiedenen Geschwindigkeiten können die Forscher diese kosmische Blase in virtuelle Scheiben schneiden, ähnlich wie es mithilfe der Computertomographie bei einem menschlichen Körper möglich ist.

Die chemische Zusammensetzung der Schalen und Atmosphären von Sternen wie U Antliae zu kennen und zu verstehen, wie sich die Schalen durch Massenverlust gebildet haben, ist entscheidend, um genau verstehen zu können, wie sich Sterne im frühen Universum sowie Galaxien entwickelt haben. Die Schalen um solche Sterne enthalten zahlreiche chemische Verbindungen, die auf Kohlenstoff und anderen Elementen basieren. Sie tragen aber auch dazu bei, Materie zu recyceln und sind für bis zu 70% des Staubs zwischen den Sternen verantwortlich.

Endnoten

[1] Der Name U Antliae spiegelt die Tatsache wider, dass es sich um den vierten Stern im Sternbild Luftpumpe (lat. Antlia) handelt, dessen Helligkeit variabel ist. Die Benennung solch veränderlicher Sterne folgt einem komplizierten Muster, das hier erklärt ist, da mit der Zeit immer mehr Sterne dieser Art entdeckt wurden.

Weitere Informationen

Die hier präsentierten Forschungsergebnisse von F. Kerschbaum et al. erscheinen demnächst unter dem Titel „Rings and filaments. The remarkable detached CO shell of U Antliae” in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

Die beteiligten Wissenschaftler sind F. Kerschbaum (Universität Wien), M. Maercker (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Schweden), M. Brunner (Universität Wien), M. Lindqvist (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Schweden), H. Olofsson (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Schweden), M. Mecina (Universität Wien), E. De Beck (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Schweden), M. A. T. Groenewegen (Koninklijke Sterrenwacht van België, Belgien), E. Lagadec (Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Frankreich), S. Mohamed (University of Cape Town, Südafrika), C. Paladini (Université Libre de Bruxelles, Belgien), S. Ramstedt (Uppsala University, Schweden), W. H. T. Vlemmings (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Schweden) und M. Wittkowski (ESO).

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem taiwanesischen National Science Council (NSC) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch 16 Länder: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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