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VLTI
Detaillierter Blick auf Eta Carinae
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
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24. Oktober 2016

Astronomen ist es erstmals gelungen, das Doppelsternsystem Eta Carinae mithilfe der Nahinfrarot-Interferometrietechnik zu untersuchen. Die neuen Aufnahmen zeigen spektakuläre Details der Region zwischen den beiden Riesensternen, wo die jeweiligen Sternwinde kollidieren. Die Beobachtungen sollten helfen, solche Riesensterne besser zu verstehen.

Eta Carinae

Der detaillierte Blick auf Eta Carinae. Bild: ESO / G. Weigelt  [Großansicht]

Eta Carinae ist ein Doppelsternsystem mit zwei massereichen Komponenten in etwa 7500 Lichtjahren Entfernung. Die Energie in diesem System erzeugt spektakuläre Effekte. Der Doppelstern wird umgeben von dem eindrucksvollen Homunkulus-Nebel, dem Überrest von Material, das 1843 in einem gewaltigen Ausbruch herausgeschleudert wurde.  Eta Carinae ist ein guter Kandidat für die nächste Supernova in unserer Milchstraße.

Die Primärkomponente von Eta Carinae ist rund 100 Mal massereicher und fünf Millionen Mal leuchtkräftiger als unsere Sonne. In den Spätphasen ihrer Entwicklung geben derart massereiche Sterne riesige Mengen von Gas in Form von Sternwinden ab, bevor sie schließlich als Supernovae explodieren. Die Untersuchung dieses dramatischen Massenverlusts ist entscheidend für unser Verständnis der Entwicklung von massereichen Sternen.

Beide Komponenten des Doppelsternsystems Eta Carinae sind extrem leuchtkräftig. Ihre gewaltige Strahlung stößt große Mengen von Material in Form von schnellen Sternwinden von der Oberfläche ab. Diese Hochgeschwindigkeits-Sternwinde stoßen nun im Raum zwischen beiden Sternen miteinander zusammen. Das führt zu extremen physikalischen Prozessen in der zentralen Region zwischen beiden Sternen, wo der Sternwind der Sekundärkomponente mit einer Geschwindigkeit von rund 3000 Kilometern pro Sekunde, das sind über zehn Millionen Kilometer pro Stunde, in den dichten Sternwind der Primärkomponente kracht. Im Kollisionsgebiet steigt die Temperatur auf viele zehn Millionen Grad - das ist heiß genug zur Erzeugung von Röntgenstrahlung.

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Bis jetzt war es nicht möglich, genau diese zentrale Region räumlich aufzulösen, da ihre Winkelausdehnung selbst für die größten existierenden Teleskope zu gering war. Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Gerd Weigelt vom Bonner Max-Planck-Institut für  Radioastronomie (MPIfR) hat nun mit einer neuartigen Bildverarbeitungstechnik auf der Grundlage von interferometrischen Beobachtungen mit großen Basislinien extrem hochaufgelöste Bilder von Eta Carinae erhalten.

Dazu wurde das Licht von drei oder mehr Teleskopen zu Multi-Teleskopbildern oder Interferogrammen kombiniert. Aus einer großen Anzahl solcher Interferogramme können mit ausgefeilten Bildrekonstruktionsmethoden extrem scharfe Bilder gewonnen werden. Mit dieser Methode werden Winkelauflösungen erreicht, die proportional zum Abstand zwischen den einzelnen Teleskopen sind.

Die neuen Beobachtungen von Eta Carinae wurden mit dem Interferometrie-Instrument AMBER am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte ESO gewonnen. Die in drei der beweglichen 1,8Meter-VLTI-Teleskope einfallende Infrarotstrahlung wurde mit AMBER kombiniert. Mit einem maximalen Abstand von 130 Metern zwischen den Teleskopen konnte eine Winkelauflösung erreicht werden, die diejenige der größten Einzelteleskope um das Zehnfache übersteigt.  

"Damit sind unsere Träume wahr geworden, da wir nun Bilder mit extrem hoher Auflösung im Infrarotbereich zur Verfügung haben", freut sich Weigelt. "Das ESO-VLTI-Teleskop bietet uns einzigartige Möglichkeiten, unser physikalisches Verständnis von Eta Carinae und einer Reihe von weiteren astronomischen Schlüsselobjekten zu vergrößern."

Die Anwendung der Bildtechniken zur Erzeugung von Infrarotbildern mit extrem hoher Auflösung hat es dem Forscherteam zum ersten Mal ermöglicht, direkte Abbildungen sowohl von der Sternwindzone um den Primärstern als auch von der Kollisionszone beider Sternwinde zwischen Primär- und Sekundärstern zu erhalten.

Da die Bildverarbeitung neben der hohen räumlichen Auflösung gleichermaßen eine hohe spektrale Auflösung liefert, war es möglich, Spektralbilder bei mehr als 100 unterschiedlichen Wellenlängen innerhalb der Brackett-Gamma-Linie des Wasserstoffs zu erhalten. Das ist für astrophysikalische Untersuchungen von Eta Carinae von großer Bedeutung, da solche Multifrequenzaufnahmen sowohl die Strahlungsintensität als auch die Geschwindigkeitsverteilung direkt in der Kollisionszone zeigen. Die Geschwindigkeiten werden dabei aus Frequenzverschiebungen über den Dopplereffekt abgeleitet.

Die Ergebnisse dienen dazu, physikalische Modelle der Sternwind-Kollisionszonen zu verbessern und besser zu verstehen, wie extrem massereiche Sterne im Zuge ihrer Entwicklung Masse in Form von Sternwinden abgeben. Die Modelle zur Sternwind-Kollision, die zur Interpretation der neuen Resultate angewendet werden, wurden von Tom Madura an der San Jose State University und seinen Mitarbeitern erstellt. "Die neuen VLTI-Beobachtungen werden eine wichtige Rolle für zukünftige Modellrechnungen spielen, da wir nun Informationen bei wesentlich höherer Auflösung als jemals zuvor haben, um die Modelle anzupassen", erklärt Madura.

Karl-Heinz Hofmann vom MPIfR betont: "Unsere Rekonstruktionsmethode für Multifrequenzbilder hat es ermöglicht, unerwartete Strukturen in einem weiten Geschwindigkeitsbereich zu erfassen. Es ist klar, dass die Infrarot-Interferometrie die Infrarotastronomie revolutionieren wird."

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.

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siehe auch
Eta Carinae: Das Lichtecho der großen Eruption - 17. Februar 2012
Eta Carinae: Was geschah im Jahr 1843? - 17. September 2008
Eta Carinae: Wenn stellare Winde kollidieren - 25. Februar 2008
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Riesensterne: Hat Eta Carinae einen Begleiter? - 28. Oktober 2005
Sterne: Das Geheimnis von Eta Carinae - 22.Juli 2004
Eta Carinae: Ein Sternenmonster am Südhimmel - 28. November 2003
Sterne: Die Geheimnisse von Eta Carinae - 3. Dezember 1999
Links im WWW
Fachartikel in Astronomy & Astrophysics
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
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