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StartseiteForschung aktuellDas Rätsel der seltenen Riesensterne16.09.2016

Leuchtkräftige Blaue Veränderliche Das Rätsel der seltenen Riesensterne

Auf der Tagung der traditionsreichen Astronomischen Gesellschaft wurde eine Woche lang über die neuesten Trends der Himmelsforschung diskutiert. Ein Thema waren besonders massereiche Sterne, die immer wieder starke Helligkeitsausbrüche zeigen - und damit die Astronomen vor ein großes Rätsel stellen.

Von Dirk Lorenzen

Der Leuchtkräftige Blaue Veränderliche (LBV) Gamma Cassiopeiae (imago stock&people)
Der Leuchtkräftige Blaue Veränderliche (LBV) Gamma Cassiopeiae (imago stock&people)
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Kerstin Weis, Astrophysikerin, Ruhr-Universität Bochum

Sternzeit Ein Leben für den Himmel

Kerstin Weis ist Astrophysikerin an der Ruhr-Universität Bochum. Sie beschäftigt sich vor allem mit den Schwergewichten unter den Sternen: "Die Klasse, die mich am meisten interessiert, sind die Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen Sterne. Sehr schwere Sterne, die sind mindestens zwanzigmal bis fünfzig-, hundertmal so schwer wie die Sonne."

Diese blauen Riesensterne leuchten nicht so gleichmäßig wie etwa unsere Sonne. Sie blähen sich auf, schrumpfen wieder, verändern etwas ihre Temperatur und so weiter. Für einen Stern ist das sehr ungewöhnlich, denn Sterne befinden sich zumeist in einem Gleichgewicht: Der Druck des heißen Materials im Innern versucht den Stern immer weiter aufzublähen, die Anziehungskraft der Materie hält dagegen. Strahlungsdruck und Schwerkraft halten sich in Sternen die Waage - nicht aber bei Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen: "Die kommen irgendwann in eine Phase, wo das nicht mehr funktioniert. Irgendwann ist im Innern der Druck so hoch, weil da jemand eine Zeit lang den Deckel drauf gehabt hat, dass sich Druck aufbauen kann. Und dann wird es einfach weg geschleudert."

Stellt man einen Kochtopf voller Wasser auf die Platte und schaltet den Herd an, kocht das Wasser irgendwann über und hebt den Deckel an. Genau das geschieht auch bei Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen: Diese sehr heißen Sterne kochen hin und wieder über. Bei diesen Ausbrüchen leuchten sie fast so hell wie eine Supernova auf und schleudern bis zu 20 Sonnenmassen an Material in den umgebenden Weltraum. Kerstin Weis: "Ich gucke mir an: Was ist da heraus geflogen? Diese Sterne haben zirkumstellare Nebel, also Gasstrukturen, die sich um den Stern herum befinden, die man analysieren kann. Wie groß sind die? Wie schnell expandieren die? Und aus was bestehen sie? Daraus lassen sich Rückschlüsse treffen, wie es im Stern aussah: Was hat diese Instabilität erzeugt, was hat diesen Ausbruch, diesen Kochtopf zum Überkochen gebracht?"

Instabilität der Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen weiter ungeklärt

So massereiche Sterne existieren nur für wenige Millionen Jahre. Die instabile Phase, in der der Stern überkocht, dauert wohl nur rund hunderttausend Jahre lang. Nach astronomischen Maßstäben ist das kaum mehr als ein Wimpernschlag. Daher gehören die Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen zu den seltensten Sternen im Universum: "In unserer Galaxis haben wir irgendwo 20, die wir klar kennen. In der Nachbargalaxie eine ähnliche Menge. Wenn man noch die ganzen anderen darum herum nimmt, kommt man im lokalen Universum vielleicht auf 100."

Kerstin Weis und ihre Kollegen untersuchen diese Sterne und ihre Nebel nicht etwa, weil diese Objekte so exotisch sind. Die Modelle zur Sternentwicklung gelten unter den Astronomen als recht zuverlässig - doch bei den Blauen Veränderlichen versagen sie. Bis heute lässt sich nicht erklären, was die Riesen aus dem Gleichgewicht bringt: "Wie kommt es zu diesem Wärmestau? Was macht den Deckel auf meinen Kochtopf? Es gibt ein paar Hinweise, dass es an der Durchlässigkeit der Materie liegt und eventuell an einer Überhäufigkeit in einer speziellen tieferen Schicht des Sterns von Eisen. Dieses Eisen sorgt dafür, dass das Licht, die Photonen, die aus dem Innern des Sterns kommen, nicht mehr weiter geleitet, sondern absorbiert werden."

Die Lebensphase, in der ein Blauer Riese veränderlich ist und einen beträchtlichen Teil seiner Masse einbüßt, ist sehr kurz - und doch ist sie entscheidend, um das Lebensende der größten Sterne im All zu verstehen. Somit suchen die Astronomen händeringend nach einem Modell, das endlich erklärt, weshalb die Blauen Riesen immer mal wieder überkochen.

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