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HUBBLE
Astronomen bestimmen Masse eines Einzelsterns
von Stefan Deiters
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16. Juli 2004

Amerikanischen Astronomen gelang es erstmals, die Masse eines einzelnen Sterns direkt zu messen. Dabei "wogen" sie einen kleinen roten Zwergstern in rund 1.800 Lichtjahren Entfernung. Die Forscher hatten allerdings Hilfe: Einsteins Relativitätstheorie, ein zweiter weit entfernter Stern und das Hubble-Weltraumteleskop.

MACHO-LMC-5

1993 beobachteten Astronomen das plötzliche kurzzeitige Aufleuchten eines Sterns in den Magellanschen Wolken (links oben und unten). Hubble konnte jetzt beide an dem MACHO-Ereignis beteiligten Sterne aufspüren: Der entfernte Stern erscheint bläulich, der uns nähere Stern rötlich (rechts). Bild: NASA, ESA und D. Bennett (University of Notre Dame) [Großansicht]

Die Kenntnis über die Masse von Sternen ist für Astronomen besonders deswegen wichtig, weil sie ein entscheidender Parameter für das Verständnis der Entwicklung von Sternen ist. Normalerweise kann man die Masse von einem Stern nur errechnen, wenn er sich in einem Doppelsternsystem befindet und man den Orbit der beiden Partner um den gemeinsamen Schwerpunkt bestimmen kann. Doch diesmal gelang die Messung ohne zweiten Stern - jedenfalls fast.

Der sehr lichtschwache rote Zwergstern fiel den Astronomen erstmals im Jahr 1993 auf, als er - von der Erde aus gesehen - direkt vor einem anderen weit entfernten Stern vorüberzog. Er sorgte dadurch für einen so genannten Microlensing-Effekt, der auf Einsteins Relativitätstheorie zurückgeht. Die kleine punktförmige Masse im Vordergrund krümmt den Raum derart, dass sie als Linse wirkt und das Licht des dahinterliegenden Sterns verstärkt. Von der Erde aus beobachtet man also ein kurzes Aufleuchten des Hintergrundsterns.

Zahlreiche Forschergruppen überwachen nun schon seit einigen Jahren den Himmel nach solchen Ereignissen. Die Vordergrundsterne, die dafür verantwortlich sind, werden meist als MACHOs bezeichnet, was für massereiche, kompakte Haloobjekte steht. Normalerweise sind diese MACHOs deutlich lichtschwächer als die Hintergrundsterne, die sie zu einem kurzen Aufleuchten bringen. Bei dem MACHO-Ereignis MACHO-LMC-5 war allerdings etwas merkwürdig: Der Hintergrundstern wurde nicht nur heller, er änderte auch seine Farbe. Die Astronomen folgerten daraus, dass vermutlich beide Sterne in etwa die gleiche Helligkeiten haben müssen und deswegen vielleicht auch getrennt voneinander beobachtet werden könnten.

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Als sich die Sterne von der Erde aus gesehen wieder genug voneinander entfernt hatten, versuchten die Astronomen ihr Glück und hatten tatsächlich Erfolg: Die Advanced Camera for Surveys an Bord des Hubble-Weltraumteleskops zeigte beide Sterne. Aus der Bewegung des uns näheren Sterns relativ zum Hintergrund der anderen Sterne bestimmten die Forscher nun die Entfernung des Vordergrundsterns. Der Hintergrundstern befand sich in der Magellanschen Wolke, so dass dessen Entfernung bekannt war. Die einzig unbekannte Größe in der Microlensing-Gleichung war nun die Masse des Vordergrundsterns: Diese bestimmten die Forscher nun zu einem Zehntel der Masse unserer Sonne. Zum ersten Mal wurde so die Masse eines Sterns mit einer ganz neuen Methode bestimmt. Die Astronomen hoffen, dieses Verfahren in Zukunft auch bei anderen Sternen einsetzen zu können.  

Links im WWW
STScI, Space Telesope Science Institut
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