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Was ist los mit Beteigeuze?


Sterne und Weltraum - epaper ⋅ Ausgabe 3/2020 vom 14.02.2020

Die linke Schulter des Himmelsjägers ist lädiert. Normalerweise zweithellster Stern im Orion, wurde Beteigeuze seit Oktober 2019 sichtbar schwächer. Liegt die Ursache in seiner gewaltigen Atmosphäre – oder steht der Riesenstern kurz vor einer Supernova?


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Bildquelle: Sterne und Weltraum, Ausgabe 3/2020

IN KÜRZE

Beteigeuze verlor seit Oktober 2019 stetig an Helligkeit. Während sie normalerweise zwischen 0 und 1 mag schwankt, liegt sie mittlerweile bei 2 mag.
Liegt es daran, dass sich derzeit leuchtschwache Phasen zweier Helligkeitszyklen des veränderlichen Sterns überlagern?
Oder sind es vielmehr Anzeichen dafür, dass Beteigeuze in absehbarer Zeit als ...

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... Supernova explodieren wird?

Es wäre die Mutter aller Himmelsspektakel: Beteigeuze, die leuchtend rote linke Schulter des Himmelsjägers Orion, normalerweise einer der markantesten Sterne des Himmels, würde zur Supernova. Hell wie der Vollmond, macht sie die Nacht zum (dämmrigen) Tag, schickt Gravitationswellen und Schwärme von Neutrinos zur Erde, und bietet Generationen von Astrophysikern ein Studienobjekt aus dem Lehrbuch. Mit gerade einmal 650 Lichtjahren Abstand wäre die Explosion die nächstgelegene je beobachtete Supernova und die erste in unserer Milchstraße seit mehr als 400 Jahren.

Historischer Helligkeitsrutsch

Wer um die Weihnachtszeit 2019 die sozialen Medien verfolgt hat, konnte ahnen, dass dieses Szenario auch so manchem Profiastronomen vor dem inneren Auge ablief. Auslöser war eine Nachricht, die am 8. Dezember 2019 von Edward Guinan von der Villanova Universiy im US-Bundesstaat Pennsylvania und zwei Kollegen über den astronomischen Nachrichtendienst »The Astronomer’s Telegram« in die Welt gesetzt worden war: Der normalerweise +0,5 mag helle Stern hatte ein Rekordminimum von nur noch +1,12 mag erreicht. Normalerweise unter den zehn hellsten Sternen des Himmels, war Beteigeuze seit Oktober 2019 auf Platz 21 abgerutscht. Und dabei blieb es nicht: Fotometrische Messungen im V-Band bei 551 Nanometern, was dem visuellen Eindruck entspricht, zeigten Mitte Januar 2020 einen Wert von nur noch +1,42 mag. Erfahrene Beobachter schätzten die visuelle Helligkeit des Sterns auf +1,5 bis 1,6 mag. Damit schien er fast gleich hell wie die 1,64 mag helle, aber einem anderen Spektraltyp zugehörige Bellatrix, dem rechten Schulterstern des Orion (siehe Bild oben). Innerhalb von drei Monaten hatte Beteigeuze einen Faktor vier seiner Strahlungsleistung verloren, das ist der steilste Helligkeitsverlust seit Beginn der regelmäßigen fotometrischen Messungen vor rund 50 Jahren.

Kurz vor der Supernova?

Beteigeuze ist einer der heißesten Kandidaten für eine Kernkollaps-Supernova des Typs II (siehe S. 30 in diesem Heft). Verständlich, dass Spekulationen über eine bevorstehende Explosion die Runde machten, zumal eine Supernova in unserem Milchstraßensystem statistisch gesehen überfällig ist. Die letzte in unserer Galaxis wurde im Jahr 1604 von Johannes Kepler beobachtet (siehe Kasten S. 26).

Seit Jahrzehnten untersuchen Astronomen Beteigeuze deshalb intensiv; man könnte meinen, dass seine Eigenschaften besonders gut verstanden seien. Doch das Gegenteil ist der Fall – und schuld daran ist paradoxerweise seine relative Nähe, kombiniert mit seiner enormen Größe. Stünde Beteigeuze anstelle der Sonne im Zentrum unserer Planetensystems, würde er bis über die Bahn des Jupiter hinausreichen (siehe Bild S. 27 unten links). Am irdischen Himmel erscheint er unter einem Winkel von rund 50 Millibogensekunden; groß genug, um mit dem Weltraumteleskop Hubble, dem Very Large Telescope (VLT) oder dem Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array (ALMA) als kleine Scheibe abgebildet zu werden (siehe Bild S. 27 unten rechts). Ihr scheinbarer Durchmesser ist insbesondere größer als ihre jährliche Parallaxe, die dementsprechend schwierig zu bestimmen ist und auf 6,5 bis 7,6 Millibogensekunden geschätzt wird. Das führt zu einer recht großen Unsicherheit von plus/minus 150 Lichtjahren, gut 20 Prozent des genannten Werts von 650 Lichtjahren. Praktisch alle wichtigen Parameter des Sterns, etwa seine wahre Größe, seine Leuchtkraft und seine Masse, leiten sich aus der Entfernung ab, und deren Messunsicherheiten pflanzen sich entsprechend fort.

Derzeit zeigt sich das Sternbild Orion in ungewohnter Weise: Der linke Schulterstern des Himmelsjägers hat deutlich an Helligkeit verloren. Dies beruht wahrscheinlich auf einer Überlagerung verschiedener Aktivitätszyklen des veränderlichen Sterns. Die Aufnahme durch ein Weichzeichnungsfilter mit einer Canon EOS 6D bei 70 Millimeter Brennweite und Blende 6,4, ISO 800 und sechs Minuten Belichtungszeit stammt vom 15. Januar 2020; Aufnahmeort La Palma.

Was wäre, wenn Beteigeuze zur Supernova würde?

Beteigeuze leuchtet wahrscheinlich noch einige zehntausend Jahre am Himmel, bevor er als Typ-II-Supernova explodiert. Kein heute lebender Mensch wird wohl Zeuge dieses Ereignisses werden. Doch wie würde uns Beteigeuzes Ende erscheinen, und welche Auswirkungen hätte es auf unser Sonnensystem?

Vorhersagen darüber, wie Beteigeuze in den Jahren vor der Supernova aussehen wird, sind schwierig. Es fehlen schlicht verlässliche Beobachtungen ähnlicher Supernova-Vorläufer in unserer Galaxis. Vermutlich wird sich, von Helligkeitsschwankungen wie den jetzigen abgesehen, lange Zeit nicht viel an seinem Erscheinungsbild ändern. Äußerlich dürfte man in den letzten Jahrzehnten und Jahren seines Lebens eine Zunahme der Leuchtkraft des Sterns beobachten. Eventuell ändert sich aber auch der Spektraltyp: Wenn starke Sternwinde den heißen Kernbereich freilegen, könnte sich Beteigeuze zu einem heißen blauen Überriesen oder Wolf-Rayet-Stern entwickeln. Ein Beispiel ist Sanduleak –69° 202, der Vorläufer der Supernova 1987A: Dieser war ähnlich massereich wie Beteigeuze, und leuchtete in seinen letzten Tagen als blauer Überriese des Spektraltyps B3.

Neutrinoschauer, Gravitationswellen und Lichtblitz

Die Beteigeuze-Supernova wird mit rund 650 Lichtjahren Entfernung die nächstgelegene, jemals beobachtete Sternexplosion sein. Modellrechnungen sagen voraus, dass der größte Teil der Explosionsenergie von etwa 2.1046 Joule als Neutrinos freigesetzt wird. Die Neutrinos entkommen dem dichten Inneren des Sterns fast ungehindert ohne zeitliche Verzögerung und treffen daher wenige Stunden vor dem sichtbaren Explosionsblitz auf der Erde ein.

Heutige Detektoren für niederenergetische Neutrinos könnten einen heftigen, mehrere Sekunden dauernden Neutrinoschauer aus Richtung Beteigeuze erwarten – es wäre das erste sichere Anzeichen auf die bevorstehende Explosion. Von der mit rund 160 000 Lichtjahren erheblich weiter entfernten Supernova 1987A in der Großen Magellanschen Wolke wurden rund ein Dutzend Neutrinos registriert; von Beteigeuze könnten es 25 Millionen sein, schätzen Danny Milisavljevic, Kate Scholberg und Rafael Lang von der Purdue University in Indiana. Die drei Forscher wären unter den ersten, die von der Explosion Notiz nähmen: Sie sind an dem Frühwarnsystem SNEWS (»Supernova Early Warning System «) beteiligt, zu dem sich derzeit sieben über den Globus verteilte Neutrinodetektoren zusammengeschlossen haben.

Gleichzeitig zu den Neutrinos würden Gravitationswellen ein Signal in den heute vorhandenen Detektoren erzeugen. Einer im Jahr 2018 veröffentlichten Studie von Viktoriya Morozova von der Princeton University in New Jersey und drei Kollegen zufolge sollte ein Gravitationswellensignal einer nahen Supernova mit dem LIGO-Detektor etwa eine halbe Sekunde lang bei einer Frequenz um ein Kilohertz nachweisbar sein. Das LIGO-Signal S200114f, das Beteigeuze schon zugeordnet wurde, wird inzwischen anders gedeutet.

Der sichtbare Lichtblitz folgt den Neutrinos und den Gravitationswellen Minuten oder wenige Stunden später, denn die Photonen benötigen mehr Zeit, sich aus dem anfänglich dichten Feuerball zu lösen. Auf der Erde wird er zwischen –10 und –12 mag hell werden. Letzteres entspricht fast der scheinbaren Helligkeit des Vollmonds – allerdings konzentriert auf einen Punkt. Im Auge wird er einen stechenden Eindruck machen. Die Supernova wird problemlos am Taghimmel zu sehen sein. Ganz bestimmt wird sie die Nächte für einige Wochen, vielleicht sogar Monate, derart stark erhellen, dass die Beobachtung schwacher Objekte unmög lich sein wird, solange der Orion über dem Horizont steht. Ohne Filter oder Blenden wird es schwierig sein, die Supernova zu fotografieren oder gar mit dem Teleskop zu betrachten.

Auch der gegenwärtige evolutionäre Zustand des Sterns ist daher alles andere als gewiss, und damit natürlich auch der erwartete Zeitpunkt der Supernova. Im Jahr 2016 führten Michelle Dolan und Grant Mathews von der University of Notre Dame, Indiana, USA, zusammen mit mehreren Kollegen umfangreiche Computersimulationen des Sterns durch. Diese ergaben, dass sich Beteigeuze gegenwärtig am Beginn seiner Heliumbrennphase befinden sollte: Wasserstoff, der primäre Brennstoff der Sterne, ist im Kern bereits ausgegangen und wird nur noch in einer Schale um den Kern weiter zu Helium verbrannt. Das Heliumbrennen wird für die vorhersehbare Zukunft weiter andauern.

Erst, wenn auch das Helium im Kern aufgebraucht ist, kommt Beteigeuze seinem Ende wirklich nah. Das anschließende Kohlenstoffbrennen sollte etwa 1000 Jahre, das darauf folgende Neon- und Sauerstoffbrennen nur ein Jahr dauern, das Siliziumbrennen etwa einen Tag. Die genauen Zeiten hängen unter anderem von den – unbekannten – Mengen der Brennstoffe und deren Durchmischung ab. Weil das Eisen nicht mehr unter Energiegewinn zu noch schwereren Elementen fusionieren kann, kollabiert der Kern in Sekundenbruchteilen zu einem nur 10 bis 20 Kilometer großen Neutronenstern und sendet dabei Gravitationswellen sowie Unmengen an Neutrinos aus, die aus der Verschmelzung der Elektronen und Protonen zu Neutronen stammen. Die darüber liegenden Schichten verlieren den Boden unter sich und stürzen zunächst auf den Neutronenstern zu, wo sie wie an einen undurchdringlichen Wand abprallen und als gewaltige Stoßwelle nach außen strömen – die Supernova entsteht.

Die Simulationen liefern für Beteigeuze ein gegenwärtiges Alter von etwa 8,5 Millionen Jahre (siehe Bild S. 27 unten rechts). Das ist wenig im Vergleich zur Sonne, aber ein stolzes Alter für einen Riesenstern, dessen ursprüngliche Masse rund 20 Sonnenmassen betragen hat, und der aus diesem Grunde seine Brennstoffe viel schneller verbrennen muss, um nicht unter seiner eigenen Masse zu kollabieren. Bis zur Supernova sollten Dolan und Mathews zufolge noch rund 100 000 weitere Jahre vergehen – oder mehr.

Als »Wunschdenken« bezeichnet deshalb Nathan Smith von der University of Arizona die Supernovaspekulationen im Netz und in manchen Sensationsmedien. Smith, der sich mit dem finalen Lebensabschnitt massereicher Sterne beschäftigt, stimmt den Resultaten von Dolan und Mathews grundsätzlich zu, warnt aber davor, ihnen allzuviel Gewicht einzuräumen: »Solche Modelle helfen, die stellare Entwicklung zu verstehen, aber sie basieren auf vielen ungewissen Eingangsdaten, Parametern und physikalischen Prozessen, die sich als falsch erweisen können. Sie eignen sich daher nicht für Vorhersagen [wann es zur Supernova kommt]. Wir wissen einfach noch zu wenig, um sicher sagen zu können, in welcher Brennphase ein Stern wie Beteigeuze ist,« meint Smith weiter. »Deshalb kann ich auch nicht die Möglichkeit ausschließen, dass Beteigeuze morgen explodiert, oder erst nach weiteren 200 000 Jahren.« Sicher sei dagegen eines: Die gegenwärtige Leuchtschwäche ist nicht unbedingt ein Anzeichen auf eine baldige Explosion. Das sieht Dan Milisavljevic von der Purdue University im USBundesstaat Indiana ähnlich. Milisavljevic ist mitverantwortlich für das »Supernova Early Warning System« (SNEWS), ein weltweites Netzwerk von Neutrinodetektoren, die permanent nach dem erwarteten Neutrinoausbruch Ausschau hält, den eine Supernova in der Milchstraße erzeugen sollte (siehe Kasten S. 26). »Die gegenwärtige Abschwächung kann mit [einem Kernkollaps] zu tun haben, oder auch nicht. Normalerweise würde man von Sternen vor einer Explosion aber eine dramatische Zunahme ihrer Leuchtkraft erwarten – und keine Helligkeitsabnahme wie derzeit bei Beteigeuze.«

Viel heller als alle historischen Supernovae

Die Beteigeuze-Supernova wird in Sachen scheinbarer Helligkeit in einer völlig anderen Liga spielen als alle anderen bislang beobachteten Supernovae. So war SN 1987A in der Großen Magellanschen Wolke die einzige in moderner Zeit mit bloßem Auge sichtbare Supernova. Sie erreichte aber gerade einmal eine maximale Helligkeit von +3,9 mag und fiel damit nur aufmerksamen Beobachtern auf. In der Galaxis wurden in den letzten 1500 Jahren nur fünf Supernovae gesichtet: in den Jahren 1006, 1054, 1181, 1572 und 1604. Die letzte erschien nur fünf Jahre vor Galileo Galileis ersten teleskopischen Beobachtungen. Aus alten Quellen lassen sich die scheinbaren Helligkeiten der jeweiligen Objekte ableiten. Rekordträger ist demzufolge die SN 1006, die über drei Jahre lang im Sternbild Wolf zu sehen war und eine maximale Helligkeit von –7,5 mag erreichte. Die berühmte SN 1054, deren Überrest wir heute als Krebsnebel im Sternbild Stier beobachten, erreichte mit –3,5 bis –4 mag nicht ganz die Helligkeit der Venus im größten Glanz (–4,7 mag). Sie war laut chinesischen Quellen 21 Monate lang mit bloßem Auge zu sehen. Da sie kurz nach der Explosion am Morgenhimmel stand, ließ sich ihre Position selbst nach Sonnenaufgang noch verfolgen.

Der im Vergleich zu den historischen Supernovae geringe Abstand von Beteigeuze wirft die Frage auf, ob die Explosion des Sterns negative Auswirkungen auf unser Sonnensystem und die Erde haben wird. Modellrechnungen zeigen, dass die zeitgleich zum sichtbaren Licht eintreffende Röntgen- und Gammastrahlung der Explosion zwar erheblich sein wird, die Atmosphäre der Erde aber nicht durchdringen kann. Um der Erde gefährlich zu werden, müsste eine Supernova noch mindestens einen Faktor zehn näher liegen als Beteigeuze (siehe »Zum Nachdenken: Supernova a Centauri« in SuW 8/2001, S. 704). Und selbst, wenn bei der Explosion ein Gammablitz entstünde, wären wir höchstwahrscheinlich sicher (»Zum Nachdenken: Gammastrahlenblitz trifft die Erde« in SuW 6/2015, S. 18). Die Energie eines solchen Blitzes wird stets entlang zweier eng gebündelter Strahlungskegel ausgesendet, die etwa entlang der Rotationsachse des entstehenden Schwarzen Lochs verlaufen. Da diese mit derjenigen des Vorläufersterns übereinstimmt, können wir beruhigt sein: Die Rotationsachse von Beteigeuze hat aus Sicht der Erde eine Inklination von 20 Grad, zeigt also nicht in unsere Richtung – ganz abgesehen davon, dass Beteigeuze wohl nicht massereich genug zur Erzeugung eines Gammablitzes ist.

Die Stoßwelle der Explosion wird unser Sonnensystem etwa sechs Millionen Jahre später erreichen, sollte aber in einem Abstand von 2,5 Astronomischen Einheiten vom Sonnenwind gestoppt werden. Die Explosionswelle brächte also keine Sternasche auf unseren Planeten, wie es wohl eine Supernova vor wenigen Millionen Jahren getan hat. Dies berichteten Klaus Knie von der TU München und Kollegen im Jahr 2004, deren Messungen der Konzentration von Eisen-60 – ein radioaktives Eisenisotop, dass nur in der Explosionswolke eines Sterns entstanden sein kann – in Tiefseebohrungen auf einen signifikanten Anstieg vor 2,8 Millionen Jahren hindeutete. Im Jahr 2016 veröffentlichten Forscher um Dieter Breitschwerdt und Jenny Feige von der Technischen Universität München ihren Fund in Tiefsee-Bohrkernen: Sie fanden ein Alter von 2,2 Millionen Jahren. Beide Forschergruppen vermuten, dass die Supernova zur Scorpius- Centaurus-Sternassoziation gehörte und rund 420 Lichtjahre entfernt war – näher noch als Beteigeuze. JAN HATTENBACH

Die Sternscheibe von Beteigeuze weist Areale mit großen Helligkeitsunterschieden auf. Die Aufnahme gelang mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) und ist das bisher bestaufgelöste Bild des Roten Überriesen. Bei diesen Wellenlängen hat Beteigeuze einen Durchmesser vom 1440-fachen der Sonne.

Die Simulation stellt Beteigeuze ungefähr so dar, wie er dem menschlichen Auge erscheinen würde mit einem Durchmesser vom 900-fachen der Sonne. Seine kochende Oberfläche zeigt unregelmäßig heiße (weiß und gelb) und kühle (rot und dunkelrot) Bereiche. Sie ändern ihre Intensität und Form auf Zeitskalen von Monaten.

Beteigeuze: Schwächeanfall mit Folgen?

Kleinere Schwankungen von Beteigeuze sind bei diesem aufgeblasenen und deshalb instabilen Superriesen zwar normal, in den letzten 50 Jahren haben wir ihn jedoch nie eine volle Magnitude schwächer gesehen. Was ist da los?

Durch die Konvektion wallen riesige Gasblasen, die etwa ein Zehntel des Durchmessers erreichen können, auf und ab. Daher schwankt die Leuchtkraft von Beteigeuze, visuell normal +0,45 mag hell, oft im Bereich von 0,0 bis +1,0 mag. Dies geschieht über Zeiträume von mehreren Wochen bis wenigen Monaten hinweg. Aber in diesem Winter sehen wir einen nie beobachteten Abfall auf +1,5 mag (Stand: Anfang Januar, siehe Grafik unten).

Was steckt hinter dem Schwächeanfall? Wenn es sich bei dem derzeitigen Lichtabfall um einen zufälligen Ausreißer der konvektiven Wallungen handelt, dann dürfte sich die Leuchtkraft von Beteigeuze spätestens im Sommer normalisieren, vielleicht auch schon im Frühjahr – also jetzt, wenn Sie diesen Beitrag lesen. Sollte der Abfall jedoch in den nächsten Winter hinein anhalten, dann kann es sich nicht um ein konvektives Phänomen handeln, weil dessen Dynamik kurzlebiger ist.

Was käme dann noch als Erklärung für diese gut sichtbaren Helligkeitseinbußen in Frage? Eine Supernova, der bekanntlich eine innere Energiekrise vorangeht? Bei dem Entwicklungsstand von Beteigeuze ist dieses Ereignis vielleicht erst in 100 000 Jahren zu erwarten.

So interessant dies auch wäre, eher in Frage kommt wohl eine Instabilität der beiden nah beieinander liegenden Brennschalen aus Wasserstoff und – darunter – Helium, die tief im Inneren von Beteigeuze liegen. Das Heliumbrennen setzt oft wegen Brennstoffmangels aus und zündet – bei einem Überriesen etwa alle 2000 Jahre – in einem Heliumblitz, also einen schlagartig auftretenden Ausbruch in dieser Schale. Entgegen der verbreiteten Meinung, dass der Riesenstern dann heller werden müsste, wird er jedoch zunächst schwächer. Denn erst einmal wird das darüberliegende Wasserstoffschalenbrennen beeinträchtigt, und dessen Veränderung wird immer zuerst sichtbar. Bei Beteigeuze könnte dieser Lichtabfall mehrere Jahre oder gar Jahrzehnte andauern. Erst in den folgenden Jahrhunderten käme dann die Energie des Heliumblitzes so langsam an der Sternoberfläche an. Leider wurde dies noch nie bei einem Riesenstern beobachtet – es wäre an der Zeit.

So ist es derzeit besonders interessant, mit eigenen Augen zu verfolgen, ob und wann Beteigeuze wieder heller wird. Ist es doch nur ein Ausreißer der Konvektion oder der Beginn eines noch nie beobachteten Heliumblitzes? Gehen Sie heute Abend ins Freie und sehen Sie einfach selbst nach! KLAUS-PETER SCHRÖDER

Die Helligkeit von Beteigeuze ändert sich normalerweise in einem Bereich zwischen 0,0 bis +1,0 mag. Seit November 2019 fällt sie jedoch deutlich stärker ab.


Rätselhafte Sternatmosphäre

Die Experten halten es für sehr viel wahrscheinlicher, dass die Ursachen der gegenwärtigen Abschwächung nicht im Kern, sondern in der extrem ausgedehnten Atmosphäre des Sterns liegen. Diese lässt sich mit derjenigen eines sonnenähnlichen Sterns nicht vergleichen: Beteigeuzes 20 Sonnenmassen verteilen sich auf ein Volumen, das mindestens dem Milliardenfachen des Sonnenvolumens entspricht. Das erklärt unter anderem die rote Farbe des Sterns und seine niedrige Photosphärentemperatur von etwa 3500 Kelvin: Beteigeuzes äußere Atmosphäre ist nicht mehr als ein dünn verteiltes, diffuses Gas. Die Form des Sterns ist demnach nicht mehr kugelrund, sondern unregelmäßig und instabil – und es überrascht nicht, dass dies auch auch auf seine Leuchtkraft zutrifft.

Hochauflösende Bilder zeigen zum Beispiel zeitlich variable »Hot Spots«, Regionen mit erhöhter Leuchtkraft, die offenbar durch aus dem Inneren aufsteigende heiße Gasmassen verursacht werden. Diese Hot Spots machen einen signifikanten Teil der sichtbaren Sternoberfläche aus und bewirken unregelmäßige Schwan kungen der gesamten Leuchtkraft. Dazu gesellen sich langfristige, halbperiodische Helligkeitszyklen. Die Bayer-Bezeichnung »Alpha Orionis « deutet an, dass Beteigeuze im 17. Jahrhundert schon einmal vorübergehend heller war als der +0,2 mag helle Rigel (Beta Orionis).

Beteigeuzes Helligkeitszyklen werden seit vielen Jahren erforscht. In jüngerer Zeit haben haben Edward Guinan und sein Kollege Richard Wasatonic aus den jahrzehntelangen fotometrischen Messungen zahlreicher Observatorien eine dominante Helligkeitsperiode mit einer Dauer von 400 bis 430 Tagen identifiziert, die von weniger ausgeprägten, kürzeren Perioden von 100 bis 300 Tagen Dauer überlagert wird. Ein weiterer markanter Helligkeitszyklus dauert 5,5 bis 7 Jahre. Die Ursachen dieser Schwankungen sind ungeklärt, denn die von anderen Riesensternen bekannten Pulsationsmechanismen lassen sich offenbar nicht einfach auf Beteigeuze übertragen.


Orions lädierte Schulter sollte sich über die nächsten Monate wieder erholen – aber sicher ist das nicht.


So weiß man, dass viele Riesensterne pulsieren, ihren Durchmesser also in mehr oder weniger regelmäßiger Weise ändern. Dabei kommt es zu periodischen Schwankungen von Druck, Temperatur und Opazität (Undurchsichtigkeit) der Sternatmosphären und damit zu Leuchtkraftschwankungen: Der Stern ist am hellsten, wenn die Temperatur am höchsten und sein Durchmesser am kleinsten ist. Zwar belegen Radialgeschwindigkeitsmessungen, dass auch Beteigeuze ein solches Pulsationsmuster besitzt und dass dieses im Zusammenhang mit dem mehrjährigen Helligkeitszyklus stehen könnte. Jedoch ist es nicht überzeugend gelungen, die dazugehörigen periodischen Veränderungen der Temperatur oder des Sternspektrums nachzuweisen. Direkte Messungen des Sterndurchmessers zeigen zudem keine Pulsation, sondern deuten stattdessen auf ein Schrumpfen des Sterns in den letzten Jahrzehnten hin. Solche Messungen hängen jedoch stark von der verwendeten Wellenlänge ab und sind bei der unregelmäßigen Form des Sterns mit Vorsicht zu interpretieren.

Zur Erklärung der kürzeren Helligkeitszyklen existieren unterschiedliche Ansätze: So könnten Wechselwirkungen der Hot Spots mit der Rotation des Sterns der Auslöser sein, oder in der Sternatmosphäre umlaufende Schwerewellen. Ende der 1990er Jahre hatten Astronomen außerdem Hüllen aus Gas und Staub um den Stern entdeckt, die für eine Abschwächung seines Lichts sorgen können. Und schließlich bleibt noch die Frage nach der Existenz und des möglichen Einflusses eines oder mehrerer Begleitsterne. Grundsätzlich ist es wahrscheinlich, dass ein massereicher Stern wie Beteigeuze Gesellschaft hat. In den vergangenen Jahrzehnten fanden die Forscher zwar immer wieder Hinweise auf mögliche Begleiter, doch wurden diese von späteren Untersuchungen entweder widerlegt oder konnten nicht bestätigt werden.

Hoffnung auf Besserung

Die eigentlichen Ursachen für Beteigeuzes unregelmäßigen Puls liegen also im Unklaren. Ein Blick auf die letzten Jahrzehnte zeigt aber, dass sich der Stern immer wieder von kurzzeitigen Schwächeperioden erholt hat. Der gegenwärtige Helligkeitsabfall mag in den Daten hervorstechen, doch ist ein Jahrhundert im Leben eines Sterns ein geradezu unbedeutender Zeitraum. Und das könnte eine einfache Erklärung haben: »In den letzten vier Jahren hat Beteigeuzes scheinbare Helligkeit langsam abgenommen, in Übereinstimmung mit seinem 5,5- bis 7,0-Jahres-Zyklus, « berichtet Guinan. »Auf der Basis seines Verhaltens in der Vergangenheit lässt sich schließen, dass er derzeit sowohl nahe des Minimums des 5,5–7,0-Jahres-Zyklus also auch im Minimum der 400–430-Tages- Periode liegt, wobei letztere zudem tiefer auszufallen scheint als normalerweise. « Beteigeuzes derzeitige Schwäche wäre also ein Zufall, und nur vorübergehend. Stimmt dies, dann sollte sich Orions lädierte Schulter über die nächsten Monate wieder erholen und der Stern seine »normale« Helligkeit von 0,5 mag wiedererlangen. Aber sicher ist das nicht, meint Guinan. »Die meisten Supernova-Vorläufersterne waren viel weiter weg und konnten vor ihrer Explosion nicht besonders gut beobachtet werden. Wenn Beteigeuze weiter schwächer wird – ich weiß nicht, was uns dann erwartet! «

JAN HATTENBACH ist Physiker und Amateurastronom. Auf seiner Blogseite »Himmelslichter « unter www.himmelslichter.net schreibt er über alles, was am Himmel passiert.

Literaturhinweise

Breitschwerdt, D. et al.: The locations of recent supernovae near the Sun from modelling 60Fe transport. Nature 532, 2016

Dolan, M. M. et al.: Evolutionary tracks of Betelgeuse. The Astrophysical Journal 819, 2016

Goldberg, L.: The variability of Alpha Orionis. Astronomical Society of the Pacific 96, 1984

Guinan, E.:www.astronomerstelegram.org/?read=13341

Knie, K.: 60Fe Anomaly in a deep-sea manganese crust and implications for a nearby supernova source. Physical Review Letters 93, 2004

Morozova, V. et al.: The gravitational wave signal from core-collapse supernovae. Astrophysical Journal (akzeptiert), 2020. arxiv.org/abs/1801.01914

Stephenson, F. R., Green, D. A.: Was the supernova of AD 1054 reported in European history? Journal of Astronomical History and Heritage 6, 2003

SNEWS – SuperNova Early Warning System: snews.bnl.gov

Dieser Artikel und Weblinks im Internet: www.sterne-und-weltraum.de/artikel/1700084

Urknall, Weltall und das Leben – Beteigeuze: suw.link/2003-UWLBeteigeuze

Didaktische Materialien: www.wissenschaft-schulen.de/artikel/1377450


Jan Hattenbach