ALMA beobachtet Details auf dem Roten Riesen W Hydrae

Die Umgebung des Sterns W Hydrae in sichtbaren Wellenlängen. (Credit: Digitized Sky Survey)
Die Umgebung des Sterns W Hydrae in sichtbaren Wellenlängen. (Credit: Digitized Sky Survey)

Ein von Astronomen der Chalmers University of Technology geleitetes Team hat erstmals Details auf der Oberfläche eines alternden Sterns beobachtet, der die gleiche Masse wie die Sonne besitzt. ALMA-Bilder zeigen, dass der Stern ein Riese ist (sein Durchmesser ist doppelt so groß wie der Erdbahndurchmesser) und dass die Atmosphäre des Sterns durch gewaltige, unerwartete Schockwellen beeinflusst wird. Die Forschungsarbeit wurde am 30. Oktober 2017 im Journal Nature Astronomy veröffentlicht.

Die Astronomen unter Leitung von Wouter Vlemmings haben das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) verwendet, um die bislang schärfsten Beobachtungen eines Sterns mit derselben Anfangsmasse wie der Sonne zu machen. Die neuen Bilder zeigen zum ersten Mal Einzelheiten auf der Oberfläche des Roten Riesen W Hydrae, der etwa 320 Lichtjahre entfernt im Sternbild Hydra (Wasserschlange) liegt.

W Hydrae ist ein Beispiel für einen Stern auf dem asymptotischen Riesenast (asymptotic giant branch, AGB). Sterne dieses Typs sind kühl, hell, alt und verlieren Masse aufgrund von Sternwinden. Der Name leitet sich aus ihrer Position in dem berühmten Hertzsprung-Russell-Diagramm ab, das Sterne bezüglich ihrer Helligkeiten und Temperaturen klassifiziert.

"Für uns ist es wichtig, nicht nur zu untersuchen, wie Rote Riesen aussehen, sondern auch, wie sie die Galaxie mit jenen Elementen anreichern, welche die Bestandteile des Lebens sind. Mit den ALMA-Antennen in der Konfiguration für die größtmögliche Auflösung können wir jetzt die detailreichsten Beobachtungen dieser kühlen und spannenden Sterne durchführen, die bisher gemacht wurden", sagte Vlemmings.

Sterne wie die Sonne entwickeln sich in Zeiträumen von vielen Milliarden Jahren. Wenn sie alt werden, blähen sie sich auf und werden größer, kühler und anfälliger für Massenverlust in der Form von stellaren Winden. Sterne produzieren wichtige Elemente wie Kohlenstoff und Stickstoff. Wenn sie das Stadium des Roten Riesen erreichen, werden diese Elemente in den Weltraum freigesetzt, wo sie von nachfolgenden Generationen neuer Sterne genutzt werden können.

Die ALMA-Bilder bieten den bislang schärfsten Blick auf die Oberfläche eines Roten Riesen mit einer sonnenähnlichen Masse. Frühere scharfe Bilder haben Details auf viel massereicheren Roten Überriesen offenbart, beispielsweise auf Beteigeuze und Antares.

Die Beobachtungen haben die Wissenschaftler verwundert. Die Präsenz eines unerwartet kompakten und hellen Flecks liefert Belege dafür, dass der Stern überraschend heißes Gas in einer Schicht oberhalb seiner Oberfläche besitzt: eine Chromosphäre.

"Unsere Messungen des hellen Flecks sprechen dafür, dass es dort gewaltige Schockwellen in der stellaren Atmosphäre gibt, die höhere Temperaturen erreichen als von aktuellen theoretischen Modellen über AGB-Sterne vorhergesagt wird", sagte Theo Khouri, ein Astronom an der Chalmers University of Technology in Göteborg (Schweden) und Mitglied des Teams.

Eine andere Möglichkeit ist mindestens genauso überraschend: Sie besagt, dass der Stern einen gigantischen Flare erfuhr, als die Beobachtungen gemacht wurden.

Der Rote Riese W Hydrae, basierend auf Daten des ALMA-Teleskops in Submillimeter-Wellenlängen. Die gestrichelte Ellipse stellt die Größe der Erdumlaufbahn um die Sonne dar.(Credit: Alma (ESO / NAOJ / NRAO) / W. Vlemmings)
Der Rote Riese W Hydrae, basierend auf Daten des ALMA-Teleskops in Submillimeter-Wellenlängen. Die gestrichelte Ellipse stellt die Größe der Erdumlaufbahn um die Sonne dar.(Credit: Alma (ESO / NAOJ / NRAO) / W. Vlemmings)

Die Wissenschaftler führen jetzt neue Beobachtungen mit ALMA und anderen Instrumenten durch, um die überraschende Atmosphäre von W Hydrae besser zu verstehen. Beobachtungen wie diese mit ALMAs Konfiguration für die höchste Auflösung seien anspruchsvoll, aber auch lohnenswert, erklärte das Teammitglied Elivre De Beck von der Chalmers University of Technology.

"Unser Bild von W Hydrae anzuschauen und seine Größe verglichen mit der Erdumlaufbahn zu sehen, lässt einen demütig werden. Wir sind aus Material entstanden, das in Sternen wie diesem erschaffen wurde, deshalb ist es spannend für uns, etwas zu verstehen, das uns auf diese Weise etwas über unsere Ursprünge und unsere Zukunft verrät", sagte sie.

Quelle

(THK)

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