ROTE RIESEN
Das geheime Leben eines Mira-Sterns
von Stefan Deiters
astronews.com
6. Juni 2007

Pulsierende rote Riesensterne spielen in der galaktischen Entwicklung eine wichtige Rolle: In dieser letzten Phase eines Sternenlebens bläst die sterbende Sonne große Mengen an Material ins All und liefert damit die Grundbausteine für neue Sterne, neue Planetensysteme und vielleicht auch für neues Leben. Mit dem Very Large Telescope Interferometer und dem Very Large Baseline Array gelang nun ein einmaliger Einblick in die äußeren Hüllen eines solchen  Riesensterns.

Aufbau von S Orionis. Bild: ESO [Großansicht]

Bei dem Stern, den die Astronomen im Visier hatten, handelt es sich um S Orionis, einem veränderlichen Roten Riesenstern vom Mira-Typ. S Orionis hat etwa die gleiche Masse wie unsere Sonne, so dass sein Schicksal auch unserer Sonne bevorstehen dürfte. Genau wie unser Zentralgestirn wird auch S Orionis als Weißer Zwergstern enden. Mira-Sterne verlieren enorme Mengen an Materie - im Falle von S Orionis ist dies etwa eine Erdmasse pro Jahr. Unsere Sonne könnte bis zur Hälfte ihrer Masse in dieser Phase ins All abgeben.

"Wir alle bestehen aus Sternenstaub", erläutert Markus Wittkowski von der ESO, der auch Hauptautor eines Fachartikels in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics ist, in dem die Beobachtungen beschrieben werden. "Die Beobachtung der Phasen im Leben eines Sterns, in denen prozessierte Materie ins All zurückgegeben wird, um für die nächste Generation von Sternen, Planeten und vielleicht Menschen zu Verfügung zu stehen, ist daher sehr wichtig."

S Orionis pulsiert mit einer Periode von 420 Tagen: Regelmäßig ändert der Stern seine Helligkeit um einen Faktor 500 und seinen Durchmesser um etwa 20 Prozent. S Orionis ist riesig: Würde der Stern in unserem Sonnensystem an Stelle der Sonne liegen, würde seine Hülle die Erde und sogar den Mars ohne weiteres erreichen. Doch trotz dieser Größe und wegen ihrer großen Entfernung sind die Roten Riesen nur sehr schwer zu studieren, besonders wenn man sich für Details in ihrer Hülle interessiert. Helfen kann da nur die Interferometrie, also das Zusammenschalten mehrerer Teleskope.

"Astronomen sind da wie Ärzte, die auch verschiedene Instrumente benutzen, um verschiedene Organe des Körpers zu untersuchen", vergleicht Teammitglied David Boblotz vom U.S. Naval Observatory. "Während man den Mund mit normalen Licht untersuchen kann, benötigt man ein Stethoskop, um den Herzschlag abzuhören. Bei Sternen kann der Herzschlag im optischen Bereich des Lichtes untersucht werden, die Staub- und Molekülschichten im Infraroten und die Maser-Emissionen im Radiobereich. Nur zusammen ergibt sich ein vollständigeres Bild des Sterns und seiner Hülle."

Maser-Emissionen, also das Mikrowellen-äquivalent zu Lasern, stammen von Siliziummonoxid und können verwendet werden, um die Bewegung von Gaswolken in einer stellaren Hülle zu verfolgen, die etwa den zehnfachen Durchmesser der Sonne hat. Zum Aufspüren von Maser-Emissionen benötigt man Radioteleskope.

Die Astromomen beobachteten S Orionis mit dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) auf dem Gipfel des Paranal in Chile im Infraroten sowie im Radiobereich mit dem Very Large Baseline Array (VLBA). Da sich die Leuchtkraft des Sterns periodisch ändert, fanden die Beobachtungen jeweils gleichzeitig statt und zwar einmal kurz vor dem Minimum der Helligkeit des Sterns und einmal kurz nach dem Maximum.

Die Astronomen stellten so fest, dass die Größe von S Orionis zwischen 400 und 500 Sonnenradien schwankt. Die innerer Staubhülle ist fast doppelt so groß und das sich ins All ausdehnende Gas tut dies mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 Kilometern pro Sekunde. Am meisten Staub und Materie wird während des Helligkeitsminimums ins All geblasen. Erreicht der Sterne seine maximale Helligkeit, kann man eine sehr ausgedehnte Staubhülle beobachten, was die Forscher als deutliches Indiz für einen Zusammenhang zwischen den Pulsationen und der Staubproduktion und -abstoßung werten. 

Die Staubhülle von S Orionis scheint darüber hinaus größtenteils aus Aluminiumoxid zu bestehen, die Staubkörner haben eine Größe von etwa einem Millionstel Zentimeter. "Wir kennen nun ein Kapitel im geheimen Leben eines Mira-Sterns", so Wittkowski, "aber wir hoffen noch viel mehr lernen zu können, wenn wir demnächst noch Infrarot-Beobachtungen mit AMBER am VLTI machen und so unser schon jetzt sehr breit angelegtes Beobachtungsprojekt noch weiter ausdehnen."