Hubble fotografiert das größte stellare Feuerwerk unserer Galaxie

Man stelle sich ein Zeitlupen-Feuerwerk vor, das vor 170 Jahren explodierte und immer noch anhält. Diese Art Feuerwerk wird nicht in die Erdatmosphäre abgefeuert, sondern von einem supermassereichen Stern namens Eta Carinae in den Weltraum. Eta Carinae ist die größte Komponente eines Doppelsternsystems und liegt ungefähr 7.500 Lichtjahre entfernt. Ein neues Bild des Weltraumteleskops Hubble inklusive Ultraviolettdaten zeigt die heißen, expandierenden Gase des Sterns in Rot, Weiß und Blau (große Version hier).

Die Ausbrüche weisen die Gestalt zweier expandierender Strukturen aus Staub und Gas auf. Auch andere Filamente wurden von dem launischen Stern abgestoßen. Der Stern könnte ursprünglich mehr als 150 Sonnenmassen besessen haben. Seit Jahrzehnten spekulieren Astronomen darüber, ob er am Rande der totalen Vernichtung steht.

Das Feuerwerk begann in den 1840er Jahren, als Eta Carinae einen riesigen Ausbruch erfuhr, der als die Große Eruption bezeichnet wird. Sie machte ihn mehr als ein Jahrzehnt lang zum zweithellsten sichtbaren Stern am Himmel. Eta Carinae war eine Zeit lang tatsächlich so hell, dass er für Seefahrer in den südlichen Gewässern zu einem wichtigen Navigationsstern wurde.

Der Stern hat sich seit dieser Eruption abgeschwächt und ist für das bloße Auge gerade noch erkennbar. Aber das Feuerwerk ist noch nicht vorbei, weil Eta Carinae immer noch aktiv ist. Astronomen haben in den letzten 25 Jahren fast jedes Instrument an Bord des Weltraumteleskops Hubble genutzt, um den ungestümen Stern zu untersuchen.

Astronomen haben Hubbles Wide Field Camera 3 (WFC3) verwendet, um das ultraviolette Leuchten von Magnesium (Blau) in warmem Gas zu kartieren. Sie waren überrascht, es an Orten zu finden, wo sie es nie zuvor beobachtet hatten.

Forscher wissen seit langer Zeit, dass das bei der Großen Eruption in den 1840er Jahren ausgestoßene Material von Schockwellen aufgeheizt wurde, nachdem es auf Materie traf, die der Stern zuvor abgestoßen hatte. Das Team hatte erwartet, auf den neuen Bildern Licht von Magnesium zu finden, das aus der gleichen Region aus komplexen Filamenten stammt, die man anhand des leuchtenden Stickstoffs (Rot) erkennt. Stattdessen wurde eine völlig neue Magnesiumstruktur entdeckt, die im Raum zwischen den bipolaren Staubblasen und den äußeren, von Schockwellen aufgeheizten, stickstoffreichen Filamenten liegt.

“Wir haben eine große Menge warmen Gases entdeckt, das bei der Großen Eruption abgestoßen wurde, aber noch nicht mit anderer Materie in der Umgebung von Eta Carinae kollidiert ist”, erklärte Nathan Smith vom Steward Observatory an der University of Arizona in Tucson (Arizona), der leitende Forscher des Hubble-Programms. “Der Großteil der Emission stammt von dort, wo wir eine leere Blase erwartet hatten. Dieses neue Material ist schnell und bezogen auf die Gesamtenergie für einen bereits starken stellaren Ausbruch ‘setzt es noch einmal einen oben drauf’, um es so zu formulieren.”

Das neu enthüllte Gas ist wichtig, um zu verstehen, wie die Eruption begann, weil es den schnellen und energiereichen Ausstoß von Materie repräsentiert, die der Stern kurz vor der Erzeugung der bipolaren Strukturen ausgestoßen haben könnte. Astronomen benötigen weitere Beobachtungen, um genau zu messen, wie schnell sich die Materie bewegt und wann sie abgestoßen wurde.

Die in der blauen Region außerhalb der bipolaren Struktur unten links sichtbaren Streifen sind ein interessantes Merkmal des Bildes. Diese Streifen entstehen, wenn die Lichtstrahlen des Sterns den verstreuten Staub an der Oberfläche der Blasen durchdringen. Überall wo das ultraviolette Licht den dichten Staub trifft, hinterlässt es einen langen, dünnen Schatten, der sich über die Blasenstruktur hinaus in das umgebende Gas erstreckt. “Das Muster aus Licht und Schatten erinnert an Sonnenstrahlen, die wir in unserer Atmosphäre sehen, wenn Sonnenlicht den Rand einer Wolke passiert, auch wenn der physikalische Mechanismus bei dem Licht von Eta Carinae ein anderer ist”, sagte das Teammitglied Jon Morse vom BoldlyGo Institute in New York. Die Methode, bei der in ultraviolettem Licht nach warmem Gas gesucht wird, könnte auch verwendet werden, um andere Sterne und Gasnebel zu untersuchen.

“Wir haben Hubble seit Jahrzehnten genutzt, um Eta Carinae in sichtbaren und infraroten Wellenlängen zu untersuchen, und wir dachten, wir hätten sein ausgestoßenes Material komplett berücksichtigt. Aber dieses neue Ultraviolettbild sieht verblüffend anders aus und offenbart Gas, das wir in anderen Bildern im sichtbaren oder Infrarotbereich nicht sahen”, sagte Smith. “Wir sind aufgeregt aufgrund der Aussicht, dass diese Art ultravioletter Magnesiumemission auch bislang verborgenes Gas in anderen Objekttypen enthüllen könnte, die Materie ausstoßen. Dazu zählen beispielsweise Protosterne oder andere sterbende Sterne. Nur Hubble kann diese Art Bilder erstellen.”

Eta Carinae hat eine turbulente Geschichte und ist anfällig für chaotische Eruptionen, die Teile des Sterns in den Weltraum sprengen wie ein interstellarer Geysir. Eine Erklärung für das Verhalten des gigantischen Sterns ist, dass die “Zuckungen” durch ein komplexes Wechselspiel von bis zu drei Sternen verursacht wurden, die in einem System gravitativ aneinander gebunden sind. In diesem Szenario hätte das massereichste Mitglied einen der Sterne verschlungen und so die gewaltige Große Eruption in den 1840er Jahren ausgelöst. Belege für dieses Ereignis liegen in der riesigen, expandierenden, bipolaren Struktur aus heißem Gas, die das System umgibt.

Eine zufällige Eigenart der Natur erlaubte Astronomen in einer früheren Hubble-Studie, die Große Eruption detailliert zu untersuchen. Ein Teil des Lichts von der Eruption nahm eine indirekte Bahn zur Erde und kommt jetzt erst an. Dieses Licht entfernte sich zunächst von unserem Planeten, bis es von Staubwolken reflektiert wurde, die weit entfernt von dem Stern liegen. So wurden sie wieder zurück zur Erde reflektiert – ein Effekt, der als Lichtecho bezeichnet wird.

Das stellare Monster wird letztendlich sein finales Feuerwerk zeigen, wenn es als Supernova explodiert. Das könnte bereits passiert sein, auch wenn das Licht dieser hellen Explosion die Erde noch nicht erreicht hat.

Das Weltraumteleskop Hubble ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore (Maryland) führt Hubbles wissenschaftliche Operationen durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C. für die NASA geleitet.

Quelle

(THK)