Hyperriesenstern enthüllt weitere Geheimnisse

23-12-2015 19:01:24 Autor:   Troy Oakes Kategorien:   Weltall

Neue Beobachtungen des Sterns, die mit dem SPHERE Instrument auf dem VLT (Very Large Telescope) durchgeführt wurden, enthüllen deutlich, wie das glänzende Licht von VY Canis Majoris die Wolken der Materie erhellt, die ihn umgeben. Dies ermöglichte uns, die Eigenschaften der Bestandteile der Staubkörner besser als jemals zuvor zu bestimmen. (Bild: ESO)

Die zwei detailreichsten Aufnahmen des Hyperriesensterns, VY Canis Majoris, wurden jetzt mit Hilfe des Very Lange Telescope des European Southern Observatory (ESO)  aufgenommen. Während der Stern sich auf seine lebensbeendende Supernova vorbereitet, haben Astronomen neue Einsichten über den notwendigen Prozess gewonnen, den ein gigantischer Stern – wie VY Canis Majoris – vor seinem explosiven Untergang durchlaufen muss.

Die Beobachtungen der Astronomen zeigen, wie die unerwartet große Größe der umgebenden Staubpartikel dem Stern ermöglichen, eine enorm große Masse zu verlieren, sobald er beginnt zu sterben.

Der Stern VY Canis Majoris ist ein roter Hyperriese, einer der größten uns bekannten Sterne der Milchstraße. Er hat das 30 bis 40-fache der Masse der Sonne und eine 300.000-mal höhere Leuchtkraft. In seinem aktuellen Zustand würde der Stern den Umfang von Jupiters Orbit umfassen, er hat sich also immens erweitert, seit der Stern in die letzte Phase seines Lebens eintrat. Neue Beobachtung des Sterns, die mit dem SPHERE Instrument auf dem VLT (Very Large Telescope) gemacht wurden, enthüllen deutlich, wie das glänzende Licht von VY Canis Majoris die Wolken der Materie erhellt, die es umgeben. Dies ermöglicht uns, die Eigenschaften der Bestandteile der Nebelkörner besser als jemals zuvor zu bestimmen. In dieser Nahaufnahme von SPHERE ist der Stern hinter einer verdunkelnden Scheibe. Die Kreuze sind Artefakte, die aufgrund der Eigenschaften des Instruments auftreten. (Bild:  ESO)

 

Um die Dinge zu veranschaulichen: Dieser Goliath von einem Stern ist 30- bis 40-mal größer als unsere Sonne. Wenn wir also unsere Sonne durch VY Canis Majoris ersetzen würden, wäre die gesamte Umlaufbahn des Jupiters mit diesem Stern ausgefüllt. Der rote Hyperriese befindet sich in der Canis Major–Konstellation, welche über 3.800 Lichtjahre entfernt ist.

Diese Videosequenz bringt Dich auf eine Reise von einem breiten Fenster des Himmels zu einem näheren Blick auf einen der größten Sterne des Milchstraßensystems, dem VY Canis Majoris. Das Letzte Bild kommt von dem SPHERE-Instrument auf ESOs Very Large Telescope in Chile:


Astronomen verwenden ein Instrument, das Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research Instrument (SPHERE) genannt wird, welches sich auf dem Unit 3 Telescope befindet. Das adaptive optische System dieses Instruments korrigiert Bilder in einem höheren Maß, als frühere adaptive optische Systeme. Dadurch ist es möglich, helle Lichtquellen sehr nah und im Detail zu zeigen, so ESO.

Mit der Hilfe von SPHERE waren Astronomen in der Lage, zu sehen, wie CY Canis Majoris die ihn umgebenden Materiewolken beleuchtet. Als die Forscher den ZIMPOL Modus von SPHERE benutzten, war es ihnen möglich, einen tieferen Blick in das Herz der Wolken, welche aus Gas und Staub bestehen, zu werfen. Dort sahen sie, wie das Sternenlicht von der umgebenden Materie geteilt und polarisiert wurde.

Dieses Diagramm zeigt die Position, an der sich der stark leuchtende rote Hyperriese VY Canis Majoris, einer der größten Sterne der Milchstraße, befindet. Die meisten der Sterne sind in einer klaren, dunklen Nacht mit dem bloßen Auge sichtbar. Die Polarisation von VY Canis Majoris ist mit einem Kreis markiert. Der Stern ist mit einem kleinen Teleskop zu sehen und hat eine markante rote Farbe. (Bild: ESO)

 

Wie die Materie in der oberen Atmosphäre des Riesen in den Weltraum gedrückt wird, bevor der Wirt explodiert, war bis heute ein Mysterium. Die häufigste Erklärung dafür war bis jetzt, dass der Strahlungsdruck dafür verantwortlich war. Das ist die Kraft, die das Sternenlicht ausübt. Weil dieser Druck extrem schwach ist, benötigt es größere Nebelkörner. Dies stellte sicher, dass eine ausreichend breite Oberfläche vorhanden ist, damit die Strahlung einen merklichen Effekt hat.

Die großen Körner, die nahe am Stern beobachtet wurden, zeigten, dass die Wolke das sichtbare Licht des Sterns effektiv spalten kann und von der Strahlungskraft bewegt werden konnte. Die Größe der Nebelkörner verdeutlichte auch, dass viele von ihnen die Strahlung, die von VY Canis Majoris unausweichlichem dramatischem Untergang – einer Supernova – erzeugt wird, überleben können. Dieser Nebel gehört dann zum interstellaren Medium, „füttert“ zukünftige Sternengenerationen und unterstützt sie bei der Bildung von Planeten, schreibt ESO.

Diese weitläufige Perspektive zeigt den Himmel, der sich um den sehr hellen roten Hyperriesen VY Canis Majoris, einem der größten uns bekannten Sterne der Milchstraße, befindet. Der Stern selbst erscheint in der Mitte des Bildes, welches außerdem Wolken aus glühend rotem Wasserstoffgas, Nebelwolken, das Sternencluster um den hellen Stern herum und Tau Canis Majoris rechts oben enthält. Dieses Bild wurde mit Hilfe von Digitized Sky Survey 2 erstellt. (Bild: ESO)

 

Peter Scicluna vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Academia Sinica in Taiwan, Hauptautor einer neuen Veröffentlichung, die in dem Journal Astronomy & Astrophysics publiziert wurde, schrieb in einer Pressemitteilung:

„Sorgfältige Analysen der Polarisationsbefunde legten offen, dass diese Staubkörner relativ große Partikel sein müssen; im Durchschnitt 0,5 Mikrometer groß. Das mag klein erscheinen, aber Körner dieser Größe sind ungefähr 50-mal größer als der Nebel, der normalerweise im interstellaren Raum gefunden wurde.“

Die ESO merkte an: „Die Nebelpartikel müssen groß genug sein, damit das Sternenlicht sie wegdrücken kann; aber nicht so groß, dass sie einfach absinken. Wären sie zu klein, würde das Sternenlicht durch den Nebel dringen. Wären sie zu groß, würde der Nebel zu schwer sein, um bewegt zu werden. Der Nebel, den das Team um VY Canis Majoris entdeckte, hatte exakt die richtige Größe, um am effektivsten vom Sternenlicht nach außen befördert zu werden.“

Jedes Jahr verliert VY Canis Majoris das 30-fache der Masse der Erde, die durch seine Ausdehnung von der Oberfläche in Form von Staub und Gas abgestoßen wird. Die Materiewolke wird dann nach außen gedrückt, bevor der Stern explodiert.

Nach der gewaltigen Supernova wird ein Teil des Staubs zerstört, während der Rest in den Weltraum getrieben wird.

Die übriggebliebene Materie und die schwereren Elemente, die während der Supernova-Explosion entstanden sind, werden dann von der nächsten Generation von Sternen genutzt.

„Riesige Sterne leben ein kurzes Leben“, sagte Scicluna. „Wenn sie sich ihren letzten Tagen nähern, verlieren sie sehr viel Masse. In der Vergangenheit konnten wir nur darüber spekulieren, wie das passiert. Aber mit den neuen Daten von SPHERE haben wir jetzt große Staubkörner um den Hyperriesen herum entdeckt. Diese sind groß genug, um von dem Strahlungsdruck des Sterns weggedrückt zu werden, was den raschen Masseverlust des Sterns erklärt.“

VY Canis Majoris wird eventuell ausreichend schwerere Elemente in seinem Kern aufbauen, um zu implodieren. Wissenschaftler glauben, dass es wahrscheinlich noch Hunderttausende von Jahren dauern wird bis dies geschieht. Während der enormen Supernova wird er von der Erde aus zu sehen sein und könnte so hell leuchten wie der Mond.

 

 

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