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Riesige Blasen auf der Oberfläche eines Roten Riesen

Geschrieben am 20.12.2017 in Kategorie: Astronomie

Zum ersten Mal konnten Granulationsstrukturen auf der Oberfläche eines Sterns außerhalb des Sonnensystems direkt beobachtet werden – auf dem alternden Roten Riesenstern π1 Gruis. Das beeindruckende neue Bild, das mit dem PIONIER-Instrument am Very Large Telescope der ESO aufgenommen wurde, zeigt Konvektionszellen, die die Oberfläche des riesigen Sterns bilden. π1 Gruis besitzt den etwa 350-fachen Durchmesser der Sonne. Jede Zelle bedeckt mehr als ein Viertel des Durchmessers des Sterns und ist etwa 120 Millionen Kilometer groß. Die neuen Ergebnisse erscheinen diese Woche in der Zeitschrift Nature.

530 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Kranich (lat. Grus) befindet sich π1 Gruis, ein kühler Roter Riese. Er besitzt in etwa die gleiche Masse wie unsere Sonne, ist aber 350 mal größer und mehrere tausendmal so hell. Unsere Sonne wird in ungefähr fünf Milliarden Jahren zu einem ähnlichen Roten Riesenstern werden.

Ein internationales Astronomenteam um Claudia Paladini von der ESO konnte mit dem PIONIER-Instrument am Very Large Telescope der ESO den Roten Riesen π1 Gruis so detailliert wie nie zuvor beobachten. Sie fanden heraus, dass die Oberfläche dieses Roten Riesen nur wenige konvektive Zellen oder Granulen aufweist, die jeweils etwa 120 Millionen Kilometer groß sind – das entspricht etwa einem Viertel des Sterndurchmessers. Ein einziges dieser Granulen würde sich von der Sonne bis jenseits der Venus erstrecken. Die als Photosphären bezeichneten Oberflächen vieler Riesensterne sind von Staub verdeckt, was die Beobachtung erschwert. Im Fall von π1 Gruis findet sich zwar auch Staub in großer Entfernung vom Stern, jedoch hat er keinen signifikanten Einfluss auf die neuen Infrarotbeobachtungen.

Als π1 Gruis vor langer Zeit der Wasserstoff ausging, war das das Ende seiner ersten Kernfusionsstufe. Da von innen keine Energie mehr nach außen transportiert werden konnte, begann er aufgrund seines Eigengewichtes zu schrumpfen, wodurch sich der Kern wiederum auf mehr als 100 Millionen Grad erhitzte. Die extremen Temperaturen lösten die nächste Stufe des Kernfusionsprozesses aus, in der Heliumkerne zu schwereren Atomen wie Kohlenstoff und Sauerstoff verschmelzen. Durch die extrem hohen Temperaturen im Kern dehnten sich dann die äußeren Schichten des Sterns aus, wodurch er sich auf das Hundertfache seiner ursprünglichen Größe aufblähte. Der Stern, den wir heute sehen, wird als veränderlicher Roter Riese bezeichnet. Nie zuvor konnte die Oberfläche eines dieser Sterne so detailreich abgebildet werden.

Im Vergleich dazu enthält die Photosphäre der Sonne etwa zwei Millionen konvektive Zellen mit typischen Durchmessern von nur 1500 Kilometern. Die Größenunterschiede der konvektiven Zellen dieser zwei Sterne können teilweise durch ihre unterschiedliche Oberflächengravitation erklärt werden. π1 Gruis besitzt nur die 1,5-fache Masse der Sonne, ist jedoch um ein Vielfaches größer, was zu einer viel geringeren Oberflächengravitation und nur wenigen, extrem großen Granulen führt.

Während Sterne, deren Masse größer ist als acht Sonnenmassen, ihr Leben in spektakulären Supernova-Explosionen beenden, stoßen weniger massereiche Sterne wie π1 Gruis allmählich ihre äußeren Schichten ab, wodurch wunderschöne planetarische Nebel entstehen. Frühere Untersuchungen von π1 Gruis fanden in einer Entfernung von 0,9 Lichtjahren zum Zentralstern eine Hülle, von der man annimmt, dass sie vor etwa 20.000 Jahren ausgestoßen wurde. Diese Phase im Leben eines Sterns dauert nur einige Zehntausende Jahre – verglichen mit der Gesamtlebensdauer von mehreren Milliarden Jahren also nur eine relativ kurze Zeitspanne. Mit den neuesten Beobachtungen hat man jetzt eine Möglichkeit gefunden, diese kurze Phase als Roter Riese genauer zu untersuchen.

Quelle

ESO - Europäische Südsternwarte
Die "Europäische Organisation für astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre" oder auch kurz "Europäische Südsternwarte" ist ein Forschungsinstitut mit verschiedenen Observatorien.

Webseite: https://www.eso.org

Die Oberfläche des Roten Riesen π1 Gruis, aufgenommen mit PIONIER am VLT
Zum ersten Mal konnten Granulationsstrukturen auf der Oberfläche eines Sterns außerhalb des Sonnensystems direkt beobachtet werden – auf dem alternden Roten Riesenstern π1 Gruis. Das beeindruckende neue Bild, das mit dem PIONIER-Instrument am Very Large Telescope der ESO aufgenommen wurde, zeigt Konvektionszellen, die die Oberfläche des riesigen Sterns bilden. Jede Zelle bedeckt mehr als einen Viertel des Durchmessers des Sterns und ist etwa 120 Millionen Kilometer groß.
© ESO
Weitwinkelaufnahme der Himmelsregion um π1 Gruis
Diese farbenfrohe Aufnahme zeigt den Himmel um das helle Sternenpaar π1 Gruis (Mitte-Rechts, sehr rot) und π2 Gruis (Mitte-Links, bläulich-weiß). Genau rechts von der Bildmitte ist auch die helle Spiralgalaxie IC 5201 zu sehen, während sich über die Weitfeldaufnahme, die aus dem Digitized Sky Survey 2 stammt, noch viele andere lichtschwächere Galaxien verteilen.
© ESO / Digitized Sky Survey 2 / Acknowledgement: Davide De Martin
Der Rote Riesenstern π1 Gruis im Sternbild Kranich
Diese Aufsuchkarte zeigt das südliche Sternbild Kranich (lat. Grus) und dort die meisten Sterne, die in einer klaren dunklen Nacht mit dem bloßen Auge zu sehen sind. Der rote Kreis markiert die Position des Roten Riesensterns π1 Gruis, der zusammen mit π2 Gruis ein farbenfrohes Paar bildet, das mit dem Fernglas oder einem kleinen Teleskop beobachtbar ist.
© ESO, IAU and Sky & Telescope

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