Die Wahrheit über Betelgeuse, den roten Überriesenstern, der als spektakuläre Supernova

Sonne explodieren wird, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Alpha Orionis, auch Beteigeuze genannt, ist ein roter Überriese, der die Schulter des Wintersternbildes Orion der Jäger markiert. Das Hubble-Bild zeigt eine riesige ultraviolette Atmosphäre mit einem mysteriösen heißen Fleck auf der Oberfläche des Sterns. Der enorme helle Fleck, der mehr als zehnmal so groß ist wie der Durchmesser der Erde, ist mindestens 2.000 Kelvin heißer als die Oberfläche des Sterns.

Andrea Dupree (Harvard-Smithsonian CfA), Ronald Gilliland (STScI), NASA und ESA

Betelgeuse hat ihren großen Moment. Der berühmte rote Überriese im Sternbild Orion hat sich in den letzten Wochen sichtbar verdunkelt, was einige dazu veranlasst hat, darüber nachzudenken, ob er kurz vor einer Supernova und einer Explosion stehen könnte.

Die letzte sichtbare Supernova war 1987 – die Supernova 1987A – die in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie unserer Milchstraße, explodierte.

Ist es wahrscheinlich, dass Betelgeuse explodiert? Wenn ja, wie würde sie aussehen? Deutet das „Dimmen“ darauf hin, dass eine mögliche Explosion nahe ist? Oder sind wir einfach nur hoffnungsvoll … oder suchen wir vielleicht sogar an der falschen Stelle?

Trotz der ganzen Aufmerksamkeit, die Betelguese zuteil wird, wird er mit ziemlicher Sicherheit nicht diese Woche explodieren und monatelang so hell wie ein Vollmond sein. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der verblassende Alpha-Stern im Sternbild Orion nicht der einzige Riesenstern ist, den man im Auge behalten sollte.

Steht Betelguese kurz vor einer Supernova?

Das wird mit ziemlicher Sicherheit nicht in diesem Moment passieren … aber es könnte. Betelguese, der etwa tausendmal größer ist als unsere Sonne, ist unbestreitbar im Schwinden begriffen, aber für die Astronomen ist das nicht überraschend. „Sowohl die Medien als auch einige Astronomen machen viel zu viel daraus“, sagt Alex Filippenko, Astrophysiker und Professor für Astronomie an der University of California in Berkeley. „Betelgeuse ist bekanntlich ein veränderlicher Stern – er wird in unregelmäßigen Abständen heller und schwächer. Die langfristigen Aufzeichnungen zeigen eine periodische Aufhellung und Verblendung, die etwa sechs Jahre dauert, und eine andere Periodizität, die etwa 400 Tage lang ist … gelegentlich kommen sie zusammen und es gibt einen besonders tiefen Punkt.“ Das ist es, was jetzt passiert.

Es gibt noch andere Faktoren, die eine Rolle spielen. „Betelgeuse ist auch als Überriesenstern bekannt, dessen Atmosphäre hin und wieder Staub produziert, der den Stern auch optisch abdunkeln kann“, sagt Filippenko. „All dies geschieht schon seit Hunderten oder Tausenden von Jahren, und es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass eine Explosion unmittelbar bevorsteht.“

Sonne, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Beteigeuze ist ein riesiger Stern im Sternbild Orion. Dieses ultraviolette Bild zeigt einen hellen Fleck auf dem Stern, der 2000 Grad Celsius heißer ist als der Rest der Oberfläche. Das Bild rechts zeigt das Sternbild Orion, wobei Betelgeuse durch ein gelbes Kreuz markiert ist. Die Größe des Sterns im Verhältnis zur Erdumlaufbahn ist ebenfalls eingezeichnet. (Foto von © CORBIS/Corbis via Getty Images)

Corbis via Getty Images

Wann also wird Betelgeuse zur Supernova?

„Es könnte heute Abend sein, das bestreite ich nicht“, sagt Filippenko. „Es ist nur so, dass die derzeitige Verdunkelung nicht etwas ist, das unglaublich ungewöhnlich ist.“ Schätzungen zufolge wird Betelguese wahrscheinlich innerhalb der nächsten 100.000 Jahre zur Supernova, aber das ist nur eine Vermutung. „Nach den neuesten Modellen könnte es bis zu einer halben Million Jahre dauern“, sagt Filippenko. „Es hängt alles davon ab, wie groß die Masse des Sterns ist und wie weit er sein evolutionäres Brennen bereits hinter sich hat, und das wissen wir einfach nicht.“

Die 2013 in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichte Studie zeigt, dass sich die Atmosphäre des Betelguese auf die fünffache Größe der sichtbaren Oberfläche des Sterns ausdehnt. Es zeigt zwei heiße Flecken in der äußeren Atmosphäre und einen schwachen Bogen aus kühlem Gas noch weiter draußen hinter der Radiooberfläche des Sterns.

University of Manchester & e-MERLIN

Wenn Betelgeuse zur Supernova wird, was wird man dann von der Erde aus sehen?

Es wird oft gesagt, dass Betelgeuse nach einer Supernova wochenlang so hell wie ein Vollmond sein könnte, aber die Astronomen wissen das nicht mit Sicherheit. „Wir denken, dass Betelgeuse etwa 20 Sonnenmassen hat, aber es könnten auch nur 15 sein, und unsere Beobachtungen anderer massereicher Sterne deuten darauf hin, dass sie bei 15 oder 16 Sonnenmassen explodieren, wenn sie sich in der Phase des roten Überriesen befinden“, sagt Filippenko. „Das führt zu einer Explosion, die etwa drei Monate lang etwa gleich hell bleibt, bevor die Sterne verblassen.“

Wenn die Masse von Betelgeuse jedoch tatsächlich etwas mehr beträgt – vielleicht 20 oder 22 Sonnenmassen – dann könnte er zunächst einen Großteil seiner äußeren Gashülle durch eine Reihe heftiger Auswürfe verlieren. „Ich nenne sie ‚kosmische Rülpser‘, und sie würden den Stern deutlich kleiner machen, wenn er explodiert, so dass er für eine kürzere Zeit hell bleiben würde“, so Filippenko.

Das Hubble Space Telescope zeigt den sechs Lichtjahre breiten, sich ausdehnenden Überrest der Supernova-Explosion eines Sterns. Japanische und chinesische Astronomen wurden vor fast 1.000 Jahren, im Jahr 1054, Zeugen dieses gewaltigen Ereignisses. Die orangefarbenen Fäden sind die Überreste des Sterns und bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff. Der sich schnell drehende Neutronenstern in der Mitte des Nebels ist der Dynamo, der das unheimliche bläuliche Leuchten im Inneren des Nebels antreibt. Das blaue Licht stammt von Elektronen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit um die Magnetfeldlinien des Neutronensterns wirbeln. Der Neutronenstern, der zertrümmerte, ultradichte Kern des explodierten Sterns, stößt zwei Strahlenbündel aus, die aufgrund der Rotation des Neutronensterns 30 Mal pro Sekunde zu pulsieren scheinen. (Foto von NASA via Getty Images)

NASA via Getty Images

Was bleibt uns, wenn Betelgeuse zur Supernova wird?

Orion, die linke Schulter des Jägers, wäre nicht mehr da, aber jeder, der ein Teleskop besitzt – und ganz sicher Weltraumteleskope wie Hubble und Webb – würde einen Anblick geboten bekommen, der einem Supernova-Überrest wie dem ungewöhnlich hellen Krebsnebel (M1) ähnelt, der 6.500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Stier liegt. M1 ist der Überrest eines Sterns, der im Jahr 1054 zur Supernova wurde, ein Ereignis, das von chinesischen und japanischen Astronomen aufgezeichnet wurde. „Es wird davon abhängen, ob es sich bei den Überresten im Inneren um einen aktiven Pulsar handelt, einen sich sehr schnell drehenden Neutronenstern mit einem starken Magnetfeld“, sagt Filippenko. „Nicht alle Supernovae erzeugen Neutronensterne, und nicht alle Neutronensterne sind hochenergetisch und drehen sich und haben ein sehr starkes Magnetfeld.“

Der Krebsnebel hat es; sein Neutronenstern dreht sich etwa 30 oder 33 Mal pro Sekunde, was dazu führt, dass der Pulsar einen Strom energetischer Teilchen ausstößt. „Das ist es, was den Krebsnebel mit Energie versorgt und ihn heller macht, als er es sonst wäre“, sagt Filippenko. „Er ist ein so genannter Pulsarwindnebel, und nicht alle Supernovaüberreste sind so“. Einer, bei dem das nicht der Fall ist, ist Cassiopeia A (Cas A), ein Überrest einer 11.000 Lichtjahre entfernten Supernova im Sternbild Cassiopeia, die 1680 explodierte und deren Neutronenstern nicht sehr aktiv ist.

Beobachtungen sowohl des Hubble- und des Spitzer-Teleskops als auch des Chandra-Röntgenobservatoriums (Ausschnitt).

Courtesy NASA/JPL-Caltech

Gibt es andere Sterne, die zur Supernova werden könnten?

„Es gibt keinen Stern, von dem wir wissen, dass er wahrscheinlich früher zur Supernova wird als Betelguese“, sagt Filippenko. Die Ausnahme sind so genannte Supernovae vom Typ 1a, die auftreten können, wenn zwei Sterne umeinander kreisen, von denen einer ein winziger, lichtschwacher Weißer Zwerg ist. „Wenn sich der eine Stern am Ende seines Lebens ausdehnt, kann er Material auf den Weißen Zwerg abladen, und in einigen Fällen kann seine Masse so weit ansteigen, dass sie etwa das 1,4-fache der Sonnenmasse erreicht“, sagt Filippenko. In diesen Fällen kann es zu einer Explosion kommen, obwohl die Astronomen derzeit nur wenig über die Weißen Zwerge in der Milchstraße wissen (obwohl der ESA-Satellit Gaia dabei ist, dies zu ändern).

„Beteigeuze ist immer noch die beste Chance, eine Supernova zu sehen, zumindest wenn es sich um einen hellen Stern handelt, den jeder Mensch sehen kann“, sagt Filippenko. „Orion ist ein recht prominentes Sternbild, und jeder, der sich damit auskennt, kann auf seine linke Schulter schauen und sehen, dass der Stern deutlich schwächer ist als früher.“

Die für das Jahr 2083 vorhergesagte ‚Nova‘

Betelgeuse könnte der nächste bekannte Stern sein, der „bald“ zur Supernova werden könnte, auch wenn man das auf 100.000 Jahre schätzt. Einige Astronomen glauben jedoch, dass es einen viel näheren Stern gibt, der zur „Nova“ werden könnte. Ein Stern namens V Sagittae, 7.800 Lichtjahre entfernt im winzigen Sternbild Sagitta (direkt unterhalb von Cygnus im berühmten „Sommerdreieck“), ist selbst in mittelgroßen Teleskopen kaum sichtbar, aber neue Forschungen legen nahe, dass er um das Jahr 2083 explodieren könnte.

Auch wenn es kein so spektakulärer Anblick sein wird wie die Supernova Betelgeuse, könnte V Sagittae bei ihrer Explosion so hell werden wie Sirius, der derzeit hellste am Nachthimmel sichtbare Stern. Außerdem wird er vorübergehend der hellste Stern in der Milchstraße sein. „Um das Jahr 2083 herum wird seine Akkretionsrate katastrophal ansteigen und mit unglaublicher Geschwindigkeit Masse auf den Weißen Zwerg schleudern, die dann verglüht“, sagt der emeritierte Professor Bradley E. Schaefer vom LSU-Department of Physics & Astronomy. „In den letzten Tagen dieser Todesspirale wird die gesamte Masse des Begleitsterns auf den Weißen Zwerg fallen und einen supermassiven Wind des verschmelzenden Sterns erzeugen, der so hell wie Sirius und möglicherweise sogar so hell wie die Venus erscheint.“

Mitte und Vulpecula oben rechts zwischen Albireo ganz rechts und Altair ganz links am nördlichen Sommerhimmel Der Coathanger-Haufen, Cr399, ist unten in der Mitte Der Hantelnebel, M27, ist oben in der Mitte Der Kugelsternhaufen M71 in Sagitta ist in der Mitte, unter dem Pfeilstern in Sagitta Dies ist ein Stapel von 2 x 2-Minuten-Belichtungen mit dem 85-mm-Rokinon-Objektiv bei f/2 und der Canon 5D MkII bei ISO 1600, wobei eine zusätzliche Belichtung durch den Kenko-Softon-Filter eingefügt wurde, um das Sternenleuchten hinzuzufügen. (Foto: VW Pics/Universal Images Group via Getty Images)

Universal Images Group via Getty Images

Könnte V Sagittae schon früher explodieren?

Die Unsicherheit der Vorhersage liegt bei plus/minus 16 Jahren, also könnte es zwischen 2067 und 2099 passieren, höchstwahrscheinlich in der Mitte dieses Bereichs. Es verspricht, ein wunderbarer Anblick zu werden. V Sagittae wird am Nachthimmel verblüffend hell erscheinen“, so Schaefer. „Das ist wesentlich heller als die hellste bekannte Nova vor etwas mehr als einem Jahrhundert … jetzt können die Menschen auf der ganzen Welt wissen, dass sie einen wundersamen Gaststern sehen werden, der etwa einen Monat lang als der hellste am Himmel leuchtet“, sagte Schaefer.

Was ist die „Todeszone“ für Supernovae? Sind wir sicher?

Ja, wir sind sicher. „Es gibt keinen Grund, sich Sorgen zu machen, dass irgendein Stern, schon gar kein naher, zur Supernova wird und uns in irgendeiner Weise schadet“, sagt Filippenko, der zustimmt, dass die „Todeszone“ für eine Supernova irgendwo im Bereich von 40 oder 50 Lichtjahren liegt. Betelgeuse ist etwa 650 Lichtjahre von der Erde entfernt. „Wenn Betelgeuse explodieren würde, wäre es ungefähr so hell wie der Vollmond, und das könnte vielleicht den Tagesrhythmus bestimmter Tiere ein wenig beeinflussen, aber es würde sicher nicht zu einem Aussterben führen“, sagt Filippenko. „Es gibt keine Beweise dafür, dass eines der bekannten Massenaussterben in der Geschichte des Lebens auf der Erde durch eine Supernova verursacht wurde, also ist es eindeutig keine sehr häufige Sache.“

Er fügt jedoch hinzu, dass die hochenergetische Röntgen- und Gammastrahlung einer Supernova, die mit der Erdatmosphäre interagiert, eine Gefahr darstellen könnte. „Eine der Hauptsorgen ist, dass die Ozonschicht zerstört wird, wodurch viel mehr ultraviolette Strahlung von der Sonne durchdringen könnte“, sagt Filippenko. „

Sind wir immer noch hungrig auf eine Supernova?

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