CHEOPS und der Transit der Sternenbegleiter
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Autor: Ralph-Mirko Richter / 28. Mai 2011, 21:00 Uhr

Ein ungewöhnlich heller Stern wirft Fragen auf

Innerhalb der Großen Magellanschen Wolke, einer der Nachbargalaxien unseres heimischen Milchstraßensystems, haben Astronomen mit dem Very Large Telescope der ESO einen außergewöhnlich hellen Stern entdeckt. Im Gegensatz zu bisher entdeckten vergleichbar hellen Sternen handelt es sich hierbei allerdings um einen kosmischen Einzelgänger.

Quelle: ESO, Wikipedia
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Wikipedia (Torsten Bronger)

Bild vergrößernDie Große Magellansche Wolke befindet sich im Grenzgebiet der beiden Sternbilder Schwertfisch (Dorado) und Tafelberg (Mensa) am südlichen Sternhimmel.
(Bild: Wikipedia (Torsten Bronger))
Bei der Großen Magellanschen Wolke, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung "Large Magellanic Cloud" (LMC), handelt es sich um eine irreguläre Zwerggalaxie, welche sich in der unmittelbaren Nachbarschaft unserer Heimatgalaxie befindet und etwa 143.000 bis 166.000 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt ist. Mit einer visuellen Helligkeit von 0,9 mag kann sie bereits mit dem bloßen Auge beobachtet werden. Allerdings muss sich der interessierte Betrachter dazu auf der südlichen Erdhalbkugel befinden, denn nur von dort aus können die beiden Sternbilder Schwertfisch und Tafelberg beobachtet werden. Die Große Magellansche Wolke befindet sich im Grenzbereich zwischen diesen beiden Sternbildern. Erstmals schriftlich erwähnt wurde sie von dem persischen Astronomen Al Sufi in seinem "Buch der Fixsterne" im Jahr 964. Der erste Europäer, der die Wolke beschrieb, war der portugiesische Seefahrer Ferdinand Magellan, der die LMC während seiner Weltumseglung in den Jahren 1519 bis 1521 beobachten konnte.

Die große Magellansche Wolke erweckt auch in der Gegenwart immer noch das Interesse der Astronomen. So hat zum Beispiel während des vergangenen Jahrhunderts die Bestimmung der genauen Entfernung der LMC eine Schlüsselrolle in der extragalaktischen Astronomie eingenommen. Aber auch die Erforschung der einzelnen Sternhaufen und Sternentstehungsgebiete innerhalb der LMC spielt in verschiedenen aktuellen astronomischen Projekten eine große Rolle. Eines dieser Projekte ist die "VLT-FLAMES Tarantula Survey" (zu deutsch die "Durchmusterung des Tarantelnebels mit dem FLAMES-Instrument am VLT"). Dabei handelt es sich um ein Großprojekt der Europäischen Südsternwarte (ESO), welches von Christopher Evans vom britischen Astronomy Technology Centre in Edinburgh/Schottland geleitet wird. Im Rahmen dieser Durchmusterung der hellsten Sterne in der Region in und um den Tarantelnebel NGC 2070, einer der aktivsten Sternentstehungsregionen innerhalb der Großen Magellanschen Wolke, wurde ein internationales Astronomenteam auf den Stern VFTS 682 aufmerksam.

Auf den ersten Blick schien es sich bei VFTS 682 um einen heißen, hellen und noch relativ jungen, ansonsten aber nicht sonderlich bemerkenswerten Stern zu handeln. Eine genauere Untersuchung mit dem FLAMES-Spektrografen am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile ergab dann allerdings, dass der Großteil der von dem Stern ausgehenden Strahlung von Staubkonzentrationen absorbiert und gestreut wird, welche sich genau zwischen dem Stern und der Erde befinden. Lediglich das von VFTS 682 ausgehende rote und infrarote Licht ist in der Lage, diese Staubwolken zu durchdringen und die Erde erreichen. Das kurzwelligere blaue und grüne Licht wird dagegen von dem Staub gestreut und geht dabei weitgehend verloren. Daraus resultierend erscheint der Stern dem irdischen Betrachter in einer rötlichen Farbe und ist dabei nicht sonderlich hell. Würden die Lichtwellen dagegen nicht von interstellaren Staubkonzentrationen absorbiert beziehungsweise abgelenkt werden, so würde VFTS 682 in einem hellen, blau-weißen Glanz erstrahlen. Der Stern ist somit in Wirklichkeit viel heller, als die Astronomen zuvor angenommen hatten, und gehört vermutlich zu den hellsten bisher bekannten Sternen überhaupt.

ESO, M.-R. Cioni, VISTA Magellanic Cloud survey. Danksagung: Cambridge Astronomical Survey Unit

Bild vergrößernDiese Aufnahme zeigt einen Teil der sehr aktiven Sternbildungsregion rund um den Tarantel-Nebel in der Großen Magellanschen Wolke. Ungefähr in der Bildmitte befindet sich der sehr helle, aber isolierte Sterne VFTS 682. Im rechten unteren Bereich ist der Sternhaufen R 136 erkennbar. Der Stern erscheint in dieser Aufnahme in einer gelb-rötlichen Farbe. In dem Bild wurden im sichtbaren Licht erzeugte Aufnahmen und Infrarot-Bilder von dem Wide Field Imager am 2,2-Meter-Teleskop der ESO auf La Silla und der 4,1-Meter-Infrarot-VISTA-Teleskop kombiniert.
(Bild: ESO, M.-R. Cioni, VISTA Magellanic Cloud survey. Danksagung: Cambridge Astronomical Survey Unit)
Die Auswertung der Beobachtungsdaten ergab zudem, dass VFTS 682 in etwa über die 150-fache Masse der Sonne verfügen muss. Des Weiteren ist VFTS 682 nicht nur sehr hell sondern auch extrem heiß. An seiner Oberfläche herrschen Temperaturen von etwa 50.000 Grad Celsius. Zum Vergleich: Die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt "lediglich" rund 5.500 Grad Celsius. Astronomen gehen davon aus, dass Sterne mit derart extremen Eigenschaften ihr vergleichsweise kurzes Leben nicht wie andere massereiche Sterne mit einer Supernovaexplosion beenden, sondern möglicherweise in einem viel drastischeren Ereignis - einem Gammastrahlenausbruch.

Gammastrahlenausbrüche - auch bekannt unter der englischen Bezeichnung Gamma-Ray Bursts oder kurz GRB - gehören zu den energiereichsten Phänomenen, welche bisher von Astronomen im Universum registriert werden konnten. Die hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die dabei freigesetzt wird, kann auf direktem Weg lediglich mit Satelliten beobachtet werden. Gammastrahlenausbrüche, die länger als zwei Sekunden andauern, werden als lange Bursts bezeichnet und dürften auf Supernovaexplosionen am Ende der Existenz von massereichen und kurzlebigen Sternen zurückgehen. Die kurzen Bursts von weniger als zwei Sekunden Dauer sind dagegen noch immer weitgehend unverstanden. Möglicherweise, so die Meinung vielen Astrophysiker, entstehen sie bei der Verschmelzung zweier kompakter Objekte. Hierfür kommen zum Beispiel Neutronensterne in Frage.

Besonders bemerkenswert an VFTS 682 ist jedoch seine unmittelbare Umgebung. Derartig massereiche Sterne konnten zuvor nur in den dicht bevölkerten Zentren von Sternhaufen nachgewiesen werden. Bei VFTS 682 handelt es sich dagegen offensichtlich um einen kosmischen Einzelgänger. "Wir waren sehr überrascht, einen solch massereichen Stern isoliert und nicht inmitten eines großen Sternhaufens vorzufinden", so der Kommentar von Joachim Bestenlehner, Doktorand am nordirischen Armagh Observatory und Erstautor der Studie, in der die Astronomen ihre Entdeckung publiziert haben. "Es ist bisher völlig ungeklärt, wie er dort hingekommen ist."

ESO, M.-R. Cioni, VISTA Magellanic Cloud survey. Danksagung: Cambridge Astronomical Survey Unit

Bild vergrößernDie genauen Positionen von VFTS 682 und R 136.
(Bild: ESO, M.-R. Cioni, VISTA Magellanic Cloud survey. Danksagung: Cambridge Astronomical Survey Unit)
Allerdings haben die Astronomen bereits eine mögliche Erklärung gefunden. Der Stern VFTS 682 befindet sich nicht allzuweit von dem relativ großen Sternhaufen RMC 136 - oftmals auch mit der Abkürzung R 136 bezeichnet - entfernt. Dieser Sternhaufen enthält mehrere ähnlich massereiche Sterne. Von der Annahme ausgehend, dass sich VFTS 682 und R 136 etwa gleich weit von der Erde entfernt befinden, wäre der Stern ungefähr 90 Lichtjahre vom Zentrum des Sternhaufens entfernt. Sollten die Entfernungen dieser beide Objekte zu uns allerdings signifikant voneinander abweichen, dann würde deren Abstand zueinander entsprechend größer ausfallen.

"Unsere Beobachtungsergebnisse zeigen, dass VFTS 682 nahezu identisch mit einem der beiden massereichen Supersterne im Zentrum des R 136-Haufens ist", merkt Paco Najarro vom Zentrum für Astrobiologie CAB (INTA-CSIC) in Spanien, einer der Co-Autoren der Studie, an.

Somit drängt sich die Frage auf, ob eventuell auch VFTS 682 in diesem Sternhaufen entstanden sein könnte und zu einem späteren Zeitpunkt aus dem Haufen herausgeschleudert wurde. Den Astronomen sind einige solcher kosmischer Vagabunden bekannt. Allerdings verfügen diese durchweg über eine geringere Masse als VFTS 682. Aber auch eine "in situ"-Entstehung wird von den beteiligten Astronomen diskutiert. Sollte eine solche Entstehung des kosmischen Einzelgängers "vor Ort" und somit außerhalb eines massereichen Sternhaufens erfolgt sein, so hätte dies tiefgreifende Auswirkungen auf die bisherigen Entstehungsmodelle für die Bildung massereicher Sterne.

"Es deutet alles darauf hin, dass die größten und hellsten Sterne sich am ehesten in großen Sternhaufen bilden", so Jorick S. Vink, ebenfalls vom Armagh Observatory und ein weiteres Teammitglied. "Es ist zwar vorstellbar, dass er für sich allein entstanden ist, aber das wäre nur schwierig zu erklären. Deshalb stellt VFTS 682 ein wirklich faszinierendes Objekt dar."

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse von Bestenlehner et al. werden im Juni 2011 unter dem Titel "The VLT-FLAMES Tarantula Survey III: A very massive star in apparent isolation from the massive cluster R136" in der Fachzeitschrift "Astronomy & Astrophysics" publiziert. Einen Abstract der Arbeit finden Sie hier.

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