Der Star Beteigeuze war schon immer eine Diva.
Astronomen von der Antike bis heute haben den roten Überriesen beobachtet, der an der Schulter des Sternbildes Orion pulsiert, und der Stern hat kontinuierlich eine Show abgeliefert, wie zwei neue Studien nahelegen. Beteigeuze erholt sich möglicherweise immer noch von einer Deep Dimming-Episode vor einigen Jahren, berichtet ein Team. Und der Star scheint sein rötliches Bühnen-Make-up erst vor 2.000 Jahren angelegt zu haben, davor trug er Gelb, sagt ein anderes Team.
Zusammen könnten diese Studien den Forschern Aufschluss darüber geben, wie Sterne ihre Eingeweide in den Weltraum ausspucken, und einen Hinweis darauf geben, wie lange es dauern wird, bis Beteigeuze in einer Supernova explodiert.
„Dieser Stern täuscht dich immer“, sagt der Astronom Edward Guinan von der Villanova University in Pennsylvania, der Beteigeuze jahrzehntelang studiert hat und nicht an den neuen Arbeiten beteiligt war. „Du denkst, du hast es, und plötzlich ändert es sich.“
Das „große Dimmen“
Ende 2019 erregte Beteigeuze die Aufmerksamkeit der Astronomen, als es plötzlich mehrere Monate lang dunkel wurde – ein Ereignis, das Astronomen heute als Great Dimming bezeichnen. Monate späterer Beobachtungen führten die Forscher zu einer Erklärung: Der Stern hatte eine große Plasmablase ausgespuckt. Dieses Material kühlte ab, kondensierte zu Staub und blockierte Monate später das Gesicht des Sterns aus der Perspektive der Erde (SN: 29.11.20). Auch die Oberfläche des Sterns kühlte ab, was zur Verdunkelung beitrug (SN: 16.06.21).
Aber was als nächstes geschah, war ebenso überraschend, berichten die Astrophysikerin Andrea Dupree und ihre Kollegen in einem Artikel, der am 2. August bei arXiv.org eingereicht wurde. Die regelmäßig pulsierende Helligkeit des Sterns scheint völlig aus dem Gleichgewicht geraten zu sein.
In seinem Nicht-Great Dimming-Leben lag die Helligkeit von Beteigeuze an einem quasi-periodischen Dimmerschalter. Als der Stern ein- und ausatmete – sich aufblähte, bevor er wieder zusammenschrumpfte – ging seine Helligkeit auf und ab. „200 Jahre lang hatte es eine schöne Helligkeitsschwankung von 400 Tagen“, sagt Dupree vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts. „Aber das ist jetzt vorbei.“
Dieser regelmäßige Trommelschlag ist seitdem unberechenbar geworden. Anstelle eines regelmäßigen Dröhnens sind die Schwingungen „wie eine unausgeglichene Waschmaschine, die ‚wonka wonka wonka‘ macht“, sagt Dupree.
Die Wankheit ist ein Zeichen dafür, dass der Star darum kämpft, sich von dem Materialverlust im Jahr 2019 zu erholen, sagt Dupree. Sie berechnet, dass Beteigeuze die mehrfache Masse des Mondes von seiner Oberfläche ausgestoßen hat und einen großen kühlen Fleck hinterlassen hat. Das Oberflächenplasma des Sterns schwappt herum, während es zum Gleichgewicht zurückkehrt.
Rhythmus verloren
Die Helligkeit oder Helligkeit von Beteigeuze änderte sich früher in einem stetigen 400-Tage-Rhythmus (gestrichelte Linie). Aber kurz nach dem Great Dimming Anfang 2019 wurden die Helligkeitsänderungen unregelmäßig. Die verschiedenen Diagrammsymbole und -farben bezeichnen Sternhelligkeitsmessungen von verschiedenen Observatorien.
Helligkeit von Beteigeuze im Laufe der Zeit, 2019–2022
Quelle: AK Dupree et al/arXiv.org 2022
Wenn dieses Bild richtig ist, bedeutet dies, dass rote Überriesen wie Beteigeuze Material in diskreten Stößen und nicht in einem kontinuierlichen Strom in den interstellaren Raum sprühen können. Das ist wichtig zu wissen, weil viele der Elemente, aus denen Planeten und Menschen bestehen, in Sternen entstanden sind, die das durchmachen, was Beteigeuze gerade durchmacht. Das Studium der Wachstumsschmerzen und Todeszuckungen von Beteigeuze kann uns etwas über unsere eigene Herkunft erzählen.
Aber obwohl dieses Bild von Beteigeuze zusammenhängt, ist es immer noch spekulativ, warnt Guinan.
Ein verwirrender Faktor ist eine neue Reihe von Beobachtungen von Beteigeuze während der vier Monate, in denen sie normalerweise nicht sichtbar ist. Jedes Jahr von Mai bis August ist Beteigeuze aus der Perspektive der Erde zu nah an der Sonne, um nachts gesehen zu werden. Normalerweise hinterlässt das ein Loch in den Datensätzen von Astronomen, die sein periodisches Verhalten verfolgen.
Aber der Amateurbeobachter Otmar Nickel aus Mainz, Deutschland, entwickelte eine Technik, um die Helligkeit von Beteigeuze anhand mehrerer tagsüber aufgenommener Bilder zu messen. Duprees Artikel ist der erste, der diese Tagesdaten enthält.
„Das ist cool“, sagt Guinan. „Man kann dem Stern das ganze Jahr über folgen.“
Diese zusätzlichen Beobachtungen könnten wiederkehrende Veränderungen aufdecken, die schon immer da waren, anstatt etwas wirklich Neues aufzugreifen. „Diese kleinen Variationen, die Sie sehen … könnten leicht kurz vor dem Great Dimming vorhanden sein“, sagt Guinan.
Duprees Team sagt voraus, dass der Staub, den Beteigeuze verloren hat, im Jahr 2023 für einige Teleskope auf der Erde sichtbar werden könnte. „Das wäre ein Beweis“, dass die Helligkeitsänderungen auf einen einzigen Ausbruch zurückzuführen sind, sagt Guinan.
Gelb sehen
The Great Dimming ist nicht das erste Mal, dass Menschen eine große Veränderung in der Persönlichkeit von Beteigeuze feststellen. Vor zwei Jahrtausenden hatte der Stern noch eine ganz andere Farbe, berichten Astrophysiker Ralph Neuhäuser und Kollegen in einem im Druck befindlichen Artikel Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Das Team analysierte alte Beschreibungen von mehr als 200 Sternen, deren Farben in den letzten paar tausend Jahren mit bloßem Auge sichtbar gewesen sein sollten. Die meisten Sterne, die in der Menschheitsgeschichte beobachtet wurden, hatten in der Vergangenheit die gleiche Farbe, die sie heute zeigen, stellte das Team fest. Aber nicht Beteigeuze.
Der antike römische Astronom Gaius Julius Hyginus, der von etwa 64 v. Chr. bis 17 n. Chr. lebte, soll das lateinische Werk geschrieben haben Die Astronomie, beschrieb, dass der Stern in der rechten Schulter des Orion eine ähnliche Farbe wie Saturn hat – nämlich gelb. Die Astrologin und Archivarin Sima Qian, die um 100 v. Chr. während der chinesischen Han-Dynastie arbeitete, beschrieb den Stern unabhängig voneinander als gelb. Beobachter aus anderen alten Kulturen ließen Beteigeuze auffällig aus ihrer Liste der roten Sterne heraus.
„Ich dachte: ‚Oh, wie kann das sein?’“, sagt Neuhäuser vom AIU Jena in Deutschland. „Ich habe ein solches Ergebnis nicht erwartet … einen Stern zu finden, der in historischer Zeit seine Farbe ändert.“
Die Farbe eines Sterns ist ein Zeichen für sein Evolutionsstadium (SN: 23.07.21). Wenn Sterne den Wasserstoffbrennstoff in ihren Kernen durchbrennen, blähen sie sich auf und stoßen Gase in den Weltraum aus. Diese Ausdehnung lässt ihre Oberflächentemperaturen sinken und sie ändern ihre Farbe in ziemlich kurzer Zeit von Blau zu Rot – etwa 10.000 Jahre für einen Riesenstern wie Beteigeuze, der etwa 14-mal so massereich ist wie die Sonne.
Das Alter eines Stars zu messen ist nicht so einfach, wie man denkt. So erhalten Wissenschaftler ihre ungefähren Schätzungen.
Diese relativ neue Farbänderung deutet darauf hin, dass Beteigeuze gerade das Ende seines wasserstoffverbrennenden Lebens erreicht hat und zu dem roten Überriesen wurde, als den wir ihn heute kennen, während menschliche Beobachter zusahen.
„Das entspricht voll und ganz dem astrophysikalischen Wissen“, sagt Neuhäuser. „Es hätte erwartet werden können, aber niemand hat es wirklich überprüft.“
Dieses Ergebnis bedeutet, dass jeder, der darauf wartet, dass Beteigeuze zur Supernova wird, sehr lange warten muss. Wenn der Stern in den letzten Jahrtausenden erst zu einem Überriesen wurde, hat er noch mehr als 1 Million Jahre vor dem Boom.
Quellen
AK Dupree et al. Die große Verdunkelung von Beteigeuze: ein Oberflächenmassenauswurf (SME) und seine Folgen. arXiv:2208.01676. Eingereicht am 2. August 2022.
R. Neuhäuser et al. Farbentwicklung von Beteigeuze und Antares über zwei Jahrtausende, abgeleitet aus historischen Aufzeichnungen, als neue Einschränkung für Masse und Alter. Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Societyim Druck, 2022.
O. Nickel und T. Calderwood. Tageslichtphotometrie heller Sterne – Beobachtungen von Beteigeuze bei Sonnenkonjunktion. Zeitschrift der American Association of Variable Star Observers. Vol. 50, 2021, p. 269.
Autoren: Lisa Grossman von Sciencenews
