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MONATSTHEMA : Finstere Juwelen in der Nördlichen Krone


Sterne und Weltraum - epaper ⋅ Ausgabe 4/2019 vom 15.03.2019

Wie ein funkelndes Diadem leuchtet die Nördliche Krone am Frühlingshimmel. Ihr hellstes Juwel, Gemma, strahlt dabei in reinem Weiß – doch der Schein trügt, denn dieser Stern raubt seinem unsichtbaren Begleiter ständig Materie. Ebenso ungewöhnlich verhalten sich zwei dunklere Kronjuwelen. Eine von ihnen blitzt unvermittelt auf, die andere verdunkelt sich in unregelmäßigen Zeitabständen.


Das kleine Sternbild Nördliche Krone (lateinisch: Corona Borealis), das jetzt abends über dem nordöstlichen Horizont steht, ist auch unter einem aufgehellten Himmel ein schönes Beobachtungsziel. Seine wie ein Diadem ...

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Bildquelle: Sterne und Weltraum, Ausgabe 4/2019

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... halbkreisförmig angeordnete Sternfigur ist nur sieben Grad groß und passt damit gut in das Gesichtsfeld eines kleinen 6330- oder 8340-Fernglases (siehe Bild rechts).

In der Nördlichen Krone (lateinisch: Corona Borealis, CrB) leuchtet ihr hellster Stern, Gemma, wie ein weißes Juwel. Er und seine finsteren Nachbarn T und R CrB sind für Astrophysiker und Amateurastronomen gleichermaßen interessant. Eine Übersichtskarte des Abendhimmels im April finden Sie auf S. 50.


Mario Weigand

Der masseärmere, kühlere Stern verliert langsam seine Materie, und da das System sehr eng ist, kann diese auf den heißeren Hauptstern überströmen. Er fängt einen beträchtlichen Teil des verlorenen Gases ein, sobald es in seinen Anziehungsbereich gelangt. Dieser Vorgang verschiebt das Massenverhältnis allmählich zu Gunsten des Hauptsterns: Langfristig wird der Begleiter regelrecht ausgesaugt.

Trotz der äußerst geringen Helligkeitsschwankungen des Systems gelang es den Astronomen, die Linien des leuchtschwachen Begleitsterns im hellen Gesamtlicht von Gemma nachzuweisen. Die im Spektrum sichtbaren Linien verschieben sich wegen des Doppler-Effekts im Takt des Umlaufs beider Sterne, woraus sich ihre Geschwindigkeiten ableiten lassen. Hieraus konnten letztlich auch die Massen der beiden Sterne berechnet werden. Zudem ermittelte eine Forschergruppe um den Astrophysiker Jürgen Schmitt an der Hamburger Sternwarte, dass die Bahn des Begleiters nicht gleich bleibt, sondern sich im Raum dreht. Für diese Untersuchungen nutzten die Astronomen Spektren, die sie am robotischen 1,2-Meter-Teleskop TIGRE in Mexiko aufgenommen hatten – ein Gemeinschaftsprojekt der Universitäten Hamburg, Liège und Guanajuato.

Der Begleitstern ist von einer sehr aktiven Korona aus dünn verteiltem Gas umgeben, die auf Grund ihrer hohen Temperatur intensive Röntgenstrahlung aussendet. Im Abstand von rund 17 Tagen gelangt der Begleiter auf seiner Bahn hinter den Hauptstern, wobei eine Röntgenverfinsterung eintritt. Jürgen Schmitt konnte solche Ereignisse bereits vor mehr als 20 Jahren nachweisen. Damals forschte er am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und wertete Daten des 1990 gestarteten Röntgensatelliten ROSAT aus.

Auf Grund dieser Eigenschaften ist Gemma hauptsächlich für professionelle Astronomen interessant – doch immerhin können wir uns an ihrem Glanz erfreuen und uns dabei die außergewöhnlichen Eigenschaften dieses Sternsystems in Erinnerung rufen. Anders verhält es sich mit dem veränderlichen Stern T Coronae Borealis (T CrB), der sich ein Grad südlich des 4,1 mag hellen Sterns Epsilon Coronae Borealis (e CrB) befindet (siehe Bild S. 67). Zwar leuchtet T CrB nicht so auffällig wie Gemma, doch hier gibt es für Amateurastronomen einiges zu tun: Sie sollten diesen Veränderlichen regelmäßig im Auge behalten.

Ein Riese beraubt einen Zwerg

Das enge System Gemma ähnelt dem in dieser Illustration dargestellten Bedeckungsveränderlichen Stern Algol. Gemmas massearmer Begleiter verliert Materie, weil seine geringe Anziehungskraft kaum über seine Sternatmosphäre hinausreicht. Von der Erde aus können die beiden Sterne nicht getrennt gesehen werden. Sie verraten sich jedoch durch ihren Lichtwechsel, der durch gegenseitige Bedeckungen entsteht.

Fahad Suleria,

T Coronae Borealis: Nur scheinbar ein neuer Stern

Auch T Coronae Borealis (T CrB) ist ein sehr enges Doppelsternsystem, in dem ein Materieaustausch zwischen zwei Sternen stattfindet. Jedoch strömt das Gas hier vom Hauptstern, einem Roten Riesen, auf einen nahen kompakten Begleiter über. Überschreitet die von ihm angesammelte Materie eine kritische Masse, dann kommt es zu einem Helligkeitsausbruch. Am Himmel erscheint das Objekt dann scheinbar als neuer Stern, der deshalb auch als Nova – im vorliegenden Fall als wiederkehrende Nova – bezeichnet wird.

Meist ist T CrB rund 10 mag hell und ist somit nur durch ein Teleskop sichtbar. Doch zeigte er in den zurückliegenden 150 Jahren schon zwei Ausbrüche, wobei er Helligkeiten von 2 bis 3 mag erreichte, so dass er eine Zeit lang sogar mit bloßem Auge sichtbar war. Im Jahr 2015 stieg die Helligkeit moderat, auf Werte um 9,8 mag, an. Seither schwankt sie auf einem erhöhten Niveau zwischen 9,5 und 10 mag. Dies mag noch nicht spektakulär klingen – doch ein ähnliches Verhalten zeigte T CrB auch vor dem letzten beobachteten Ausbruch, im Jahr 1946.

Könnte es also sein, dass wir bald Zeugen eines erneuten Ereignisses werden? Schauen Sie regelmäßig hin! Außerhalb eines Helligkeitsausbruchs sollte das Aufsuchen mit einem Teleskop von mindestens 10, besser 15 Zentimeter Objektivoder Spiegeldurchmesser erfolgen, um den Stern sicher zu identifizieren.

Das gegenteilige Verhalten von T Coronae Borealis zeigt ein am Himmel benachbarter Stern, dem wir uns als nächstes widmen werden: R Coronae Borealis (R CrB). Die Astronomen bezeichnen diesen veränderlichen Stern, dessen Helligkeit unvorhersagbar in ein tiefes Minimum fallen kann, auch als inverse Nova.

ASA/JPL-Caltech

Ein Zwerg beraubt einen Riesen

In dem engen System T Coronae Borealis strömt Gas von einem Roten Riesen auf einen nahen kompakten Begleiter über. Hat sich auf dessen Oberfläche genügend Materie angesammelt, kann es zu einer thermonuklearen Zündung kommen: Das System leuchtet als Nova auf.

R Coronae Borealis: Die umgekehrte Nova

Derzeit strahlt der veränderliche Stern R CrB mit 6 mag nahezu mit seiner maximalen Helligkeit und ist somit leicht im Fernglas sichtbar, unter dunklem Himmel sogar mit dem bloßen Auge. Sie finden ihn rund drei Grad ostnordöstlich von Gemma (siehe Bild S. 67). Lange Zeit verhält sich R CrB wie eine inverse Nova: Er verdunkelt sich plötzlich um mehrere Magnituden, um nach einigen Monaten wieder zur normalen Helligkeit zurückzukehren. Im August 2007 fiel das Licht von R CrB sogar binnen 33 Tagen um acht Größenklassen steil ab: von 6 auf 14 mag. In den zurückliegenden Jahren war dieser merkwürdige Stern meist lichtschwach, erst kürzlich erreichte er wieder 6 mag.

Zu diesen sonderbaren Helligkeitsschwankungen kommt ein außergewöhnliches Spektrum hinzu. R CrB ist nur wenig heißer als die Sonne, jedoch besitzt er kaum Wasserstoff — stattdessen ist Kohlenstoff überhäufig. Damit darf dieser Stern wohl als der merkwürdigste Veränderliche unserer galaktischen Umgebung gelten. Für Amateurastronomen ist er ein spannendes Objekt, das sich sogar mit einem Fernglas gut überwachen lässt. Zur Zeit der Abfassung dieses Artikels leuchtete R CrB in seinem vollen Licht; wenn Sie diese Zeilen lesen, könnte er sich jedoch bereits wieder verdunkelt haben.

Hochauflösende Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble ergaben, das R CrB von Staubwolken umgeben ist die ihn immer wieder verfinstern und dann wieder freigeben. Dieser Licht schluckende Staub entstand während einer aktiven Phase des Sterns, die erst vor Kurzem endete. In dieser Phase war der Stern ein sehr kühler, sehr heller und aufgeblähter Überriese, der einen intensiven Sternwind aussandte. Begünstigt durch die geringe Anziehungskraft an seiner Oberfläche und durch den Einfluss des enormen Strahlungsdrucks des vom Stern ausgehenden Lichts verlor er seine gesamten wasserstoffreichen Außenschichten.

Mit Hilfe dieses Szenarios konnten die Astrophysiker nicht nur das merkwürdige Spektrum von R CrB deuten, sondern auch die Bildung von Staubwolken innerhalb seines langsamen Sternwinds erklären.

Momentan befindet sich R CrB in einer Übergangsphase, die etwa 2000 bis 3000 Jahre andauert. Dabei entwickelt sich der Stern zu einem heißen Unterzwerg. Solche Sterne fusionieren Helium zu schwereren Elementen und sind weniger leuchtkräftig, aber heißer als unsere Sonne. Die Resthülle des Sterns, die sich unmittelbar oberhalb seiner heliumbrennenden Schicht befindet, klärt sich allmählich auf und schrumpft. Hierbei erwärmt sich der Stern, bis schließlich nur noch der Blick auf seinen heißen Kern mit Oberflächentemperaturen um 10 000 Grad Celsius bleibt.

Währenddessen umgeben weit draußen noch die staubreichen Wolken aus der Superwind-Phase den Stern. Sie entfernen sich mit nur sehr geringer Geschwindigkeit von etwa zehn Kilometern pro Sekunde. R Coronae Borealis umgibt sich also mit seinem eigenen staubigen Müll und spielt so mit den Himmelsbeobachtern Verstecken.

Schmutziges Versteckspiel

R Coronae Borealis ist der Prototyp einer Klasse von veränderlichen Sternen. Sie stoßen Staubwolken aus, die den Stern zeitweise verfinstern. Haben sich die Wolken weit genug vom Stern entfernt und dabei verdünnt, wird der Stern wieder sichtbar: seine Helligkeit steigt an.

ESO () / CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode )

Schauen Sie genau hin!

Nun aber ist es höchste Zeit für Ihren Blick zum Himmel: R Coronae Borealis scheint während eines Helligkeitsminimums für uns regelrecht ausgeschaltet zu sein. Zugleich könnte aber sein Nachbar T Coronae Borealis gerade das gegenteilige Verhalten, einen Helligkeitsausbruch, zeigen. Und unweit dieser finsteren Juwelen strahlt Gemma in hellem Glanz – auf Kosten ihres engen Begleiters, den sie permanent im Würgegriff hält. Die American Association of Variable Star Observers (AAVSO), ein internationaler Zusammenschluss von Beobachtern veränderlicher Sterne, sammelt Helligkeitsschätzungen von Amateurbeobachtern.

Dazu bietet sie unterwww.aavso.org Himmelskarten der Umgebung von R CrB und T CrB an. Durch den Vergleich eines solchen Veränderlichen mit benachbarten Sternen bekannter Helligkeit lässt sich die aktuelle Helligkeit recht genau ermitteln (siehe SuW 10/2017, S. 48, und SuW 4/2016, S. 65). Aber auch der schnelle Blick durch ein einfaches Fernglas könnte für überraschende Eindrücke sorgen. – Sehen Sie selbst, was Sie am Frühlingshimmel im Sternbild Nördliche Krone erwartet!

KLAUS-PETER SCHRÖDER ist
Professor für Astrophysik an der Universität Guanajuato in Zentralmexiko. Als Student beobachtete er über viele Jahre hinweg regelmäßig mit dem eigenen Teleskop; heute sind die stellare und solare Aktivität seine Forschungsschwerpunkte.

Literaturhinweise

Jeffers, S. V. et al.: Direct Imaging of a Massive Dust Cloud Around R Coronae Borealis. In: Astronomy and Astrophysics 539, A56, S. 1 – 8, 2012

Reichert, U.: Die Helligkeit veränderlicher Sterne bestimmen. In: Sterne und Weltraum 4/2016, S. 65

Schmitt, J. H. M. M.: Discovery of Apsidal Motion in Alpha Coronae Borealis by Means of ROSAT X-ray Eclipse Timing. In: Astronomy and Astrophysics 333, S. 199 – 204, 1998

Schröder, K.-P.: Mira, der wundersame Stern im Walfisch. In: Sterne und Weltraum 10/2017, S. 48 – 50 Dieser Artikel und Weblinks:

www.sterne-und-weltraum.de/artikel/1625556