VLTI
Detaillierter Blick ins Herz des Orion-Nebels
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
2. April 2009

Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Stefan Kraus und Gerd Weigelt vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat mit dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte ESO das bisher schärfste Bild des jungen Doppelsterns Theta 1 Ori C im Trapez-Sternhaufen im Sternbild Orion gewonnen. Die Daten verdeutlichen eindrucksvoll die Möglichkeiten der Interferometrie.

Der Zentralbereich des Großen Orion-Nebels (Sternentstehungsgebiet M42) mit den vier Trapez-Sternen (Theta 1 Ori A-D) bei zunehmender Vergrößerung. Der massereichste und hellste dieser Sterne ist Theta 1 Ori C, der mit bisher unerreichter Winkelauflösung mit dem VLT-Interferometer abgebildet werden konnte (rechtes Teilbild). [Großansicht] Die Umlaufbahn des Doppelsternsystems Theta 1 Ori C (graue Linie) konnte aus Positionsmessungen aus den vergangenen zwölf Jahren (gelbe Punkte) abgeleitet werden. Die Umlaufbahn von Jupiter um die Sonne ist zum Größenvergleich dargestellt. Bilder/Kollage: MPIfR (Stefan Kraus), zusammengestellt aus dem neuen VLTI-Bild von Theta 1 Ori C sowie früheren Aufnahmen von VLT/ISAAC (ESO) und dem Hubble-Teleskop (NASA, Chris O'Dell)

Die neuen Resultate, die jetzt in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden,  zeigen deutlich voneinander getrennt zwei Einzelsterne in einem Doppelsternsystem. Die Messungen haben die extrem hohe Winkelauflösung von rund zwei Milli-Bogensekunden, was der Größe eines Autos auf der Oberfläche des Mondes entspricht. Das Forschungsteam war in der Lage, aus den neuen Messungen die Bahndaten des Doppelsternsystems Theta 1 Ori C zu bestimmen, sowie die Massen der beiden Einzelsterne und die Entfernung des Systems.

Die Ergebnisse verdeutlichen die phantastischen neuen Möglichkeiten, die sich aus hochaufgelösten Abbildungen mit der Technik der Infrarot-Interferometrie ergeben. Sie liefert viel höhere Winkelauflösung als konventionelle Messungen mit großen astronomischen Teleskopen. Bei der Interferometrie wird die mit einer Reihe von Einzelteleskopen aufgenommene Strahlung zu einem sehr scharfen virtuellen Gesamtbild zu kombiniert.

Das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) bietet für europäische Astronomen einen Zugang zu dieser revolutionären Beobachtungstechnik und ermöglicht die direkte Erzeugung von Bildern aus interferometrischen Daten bei nahinfraroten Wellenlängen. Damit ist es möglich, Bilder mit der spektakulären Auflösung eines virtuellen Teleskops von bis zu 200 Metern Durchmesser zu erzeugen. Ein Team von europäischen Astronomen konnte mit VLTI-Beobachtungen unter Verwendung des Interferometrie-Strahlvereinigungs-Instruments AMBER (Astronomical Multi-BEam combineR) die Abbildungsqualitäten dieser Beobachtungstechnik demonstrieren und den massereichen jungen Stern Theta 1 Ori C in bisher unerreichter Genauigkeit untersuchen.

Theta 1 Ori C ist der massereichste und leuchtkräftigste Stern in der Orion-Sternentstehungsregion. In einer Entfernung von nur 1.350 Lichtjahren ist sie die am nächsten gelegene Region, in der massereiche Sterne entstehen. Dadurch bietet sie einen einzigartigen Einblick in die detaillierten Bildungsprozesse solcher Sterne. Die intensive Strahlung von Theta 1 Ori C ionisiert den gesamten Bereich des Orion-Nebels. Durch seinen starken Sternwind beeinflusst dieser Stern auch die berühmten Orion-Proplyds ("protoplanetary disks"), das sind junge Sterne, die noch von Staubscheiben umgeben sind, aus denen sich später Planetensysteme entwickeln werden.

Obwohl Theta 1 Ori C bei früheren Beobachtungen mit konventionellen Teleskopen wie auch mit dem Hubble-Weltraumteleskop als Einzelstern erschien, konnte das Forschungsteam die Existenz eines lichtschwächeren Begleitsterns in geringem Abstand nachweisen. "VLTI-Interferometrie mit AMBER hat uns zum ersten Mal ermöglicht, ein Bild dieses Doppelsternsystems mit einer spektakulären Winkelauflösung von nur zwei Milli-Bogensekunden zu erhalten", sagt Stefan Kraus. "Das entspricht dem Auflösungsvermögen eines Weltraumteleskops mit 130 Metern Durchmesser."

Das VLTI-Bild zeigt, dass der Abstand zwischen den beiden Sternen im März 2008 nur rund 20 Milli-Bogensekunden betragen hat. In die Abbildung sind zusätzlich zu dem mit  VLTI/AMBER gewonnenen Bild auch Ergebnisse von Positionsmessungen des schwächeren Begleitsterns über die vergangenen zwölf Jahre eingetragen. Diese zusätzlichen Beobachtungen wurden mit der Technik der Bispektrum-Speckle-Interferometrie gewonnen. Dabei kamen Teleskope von 3,60 Meter bis 6 Meter Spiegeldurchmesser zum Einsatz, die hochauflösende Beobachtungen auch bei optischen Wellenlängen bis hinunter zu 440 Nanometern ermöglichten.

Die Zusammenstellung aller Messungen zeigt, dass der Begleitstern sich auf einer sehr exzentrischen Umlaufbahn mit einer Umlaufdauer von elf Jahren bewegt. Unter Anwendung des dritten Kepler-Gesetzes können die Massen beider Sterne zu 38 bzw. 9 Sonnenmassen bestimmt werden. Darüber hinaus kann aus diesen Messungen eine trigonometrische Entfernung des Sterns Theta 1 Ori C und damit des Zentralbereichs des gesamten Orion-Sternentstehungsgebiets abgeleitet werden.

Der Wert von 1.350 Lichtjahren stimmt hervorragend mit dem Resultat überein, das eine weitere Forschungsgruppe unter der Leitung von Karl Menten, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie, aus der Bestimmung trigonometrischer Parallaxen einer Reihe von Sternen im Orion-Nebel erhalten hat. Sie erfolgte über die mit dem Very Long Baseline Array beobachtete nichtthermische Radiostrahlung dieser Sterne.

Die hier vorgestellten Ergebnisse sind wichtig nicht nur für die Untersuchung des Orion-Sternentstehungsgebiets selbst, sondern auch für die Verbesserung theoretischer Modelle für die Entstehung von massereichen Sternen. Seit dem Jahr 1609, als Galileo Galilei zum ersten Mal ein Fernrohr gen Himmel richtete, hat sich die beobachtende Astronomie sowohl in der erfassbaren Wellenlänge als auch in der erreichbaren Auflösung erheblich weiterentwickelt. "Unsere Beobachtungen zeigen die faszinierende neue Bildqualität von VLTI. Die Anwendung der Technik der Infrarot-Interferometrie wird zweifellos zu einer Reihe fundamentaler neuer Entdeckungen führen", sagt Gerd Weigelt.