Die Sonne mag zwar das massereichste Objekt im Sonnensystem sein – sie enthält 99,8 Prozent der Masse des gesamten Systems -, aber in stellaren Maßstäben ist sie wirklich ziemlich durchschnittlich. Etwa die Hälfte aller bekannten Sterne ist massereicher, etwa die Hälfte hat weniger Masse. Am oberen Ende der Skala ist der massereichste bekannte Stern am Himmel R136a1, ein Stern, der mehr als 300 Mal so massiv ist wie unsere Sonne. Und er ist nicht der einzige, der den dominierenden Stern der Erde in den Schatten stellt.
Schwer geboren
RMC 136a1, üblicherweise abgekürzt als R136a1, liegt etwa 163.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Tarantelnebel. Dieser massereiche Stern liegt außerhalb unserer Galaxie; er ist Teil der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße.
Astronomen, die am Radcliffe-Observatorium in Südafrika arbeiten, entdeckten den Sternhaufen erstmals 1960 und nannten ihn RMC 136. Als das Hubble-Weltraumteleskop das System untersuchte, stellte es fest, dass der Haufen aus mehr als 200 extrem hellen Sternen bestand; der massereichste Stern wurde RMC 136a1 genannt.
R136a1 hat eine geschätzte Masse von 315 Sonnenmassen, wobei eine Sonnenmasse der Masse der Sonne entspricht. (Seine Masse wurde bei seiner Entdeckung auf 265 Sonnenmassen geschätzt, aber weitere Beobachtungen im Jahr 2016 mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA haben die ursprünglichen Messungen verfeinert.) Obwohl er damit der massereichste bekannte Stern ist, war er einst sogar noch größer.
„Anders als Menschen werden diese Sterne schwer geboren und verlieren an Gewicht, wenn sie altern“, sagte Paul Crowther, ein Forscher an der Universität Sheffield in England, 2010 gegenüber Space.com. „Mit einem Alter von etwas mehr als einer Million Jahren ist der extremste Stern R136a1 bereits ‚mittleren Alters‘ und hat ein intensives Gewichtsabnahmeprogramm durchlaufen.“
Obwohl R136a1 der massereichste bekannte Stern ist, ist er nicht der größte, da er sich nur über den 30-fachen Radius unserer Sonne erstreckt. Der größte bekannte Stern ist UY Scuti, ein Hyperriese mit einem Radius, der etwa 1.700-mal größer ist als der unserer Sonne. Seine Masse ist jedoch nur 30-mal so groß wie die unseres nächstgelegenen Sterns.
Wenn R136a1 den Platz mit der Sonne tauschen würde, würde er unseren nächstgelegenen Stern so stark überstrahlen, wie die Sonne derzeit den Mond überstrahlt. Seine starke Strahlung hätte schwerwiegende Folgen für die Erde.
„Seine große Masse würde die Länge des Jahres auf der Erde auf drei Wochen verkürzen, und er würde die Erde in unglaublich intensiver ultravioletter Strahlung baden, was das Leben auf unserem Planeten unmöglich machen würde“, sagte Raphael Hirschi, ein Mitglied des Forschungsteams von der Keele University in England.
Gestaltung der Galaxie
R136a1 ist ein Wolf-Rayet-Stern, eine seltene Klasse massereicher Sterne mit deutlichen Anzeichen von ionisiertem Helium und Kohlenstoff oder Stickstoff. Während Sterne wie die Sonne überwiegend aus Wasserstoff und Helium bestehen, enthalten Wolf-Rayet-Sterne große Mengen anderer schwerer Elemente.
Diese Sterne leuchten hell und haben Oberflächentemperaturen von 53.000 bis 340.000 Grad Fahrenheit (30.000 bis 200.000 Grad Celsius). Im Gegensatz dazu erreicht die Oberfläche der Sonne nur 10.000 Grad Fahrenheit (5.500 Grad Celsius).
Massive Sterne wie R136a1 können tiefgreifende Auswirkungen auf ihre Umgebung haben. Es wird angenommen, dass ihr hoher Strahlungsdruck starke Sternwinde antreibt. Diese Winde können pro Million Jahre etwa 10 Sonnenmassen an Material mit Geschwindigkeiten von bis zu 3.000 Kilometern pro Sekunde verteilen.
Wolf-Rayet-Sterne haben eine weitaus kürzere Lebensdauer als die etwa 10 Milliarden Jahre lange Lebensdauer der Sonne, nämlich nur etwa 5 Millionen Jahre. Wissenschaftler kennen nur etwas mehr als 200 Wolf-Rayet-Sterne in der Galaxie, aber man schätzt, dass die Milchstraße bis zu 2.000 von ihnen enthält, von denen die meisten durch Staub verdeckt sind. Man nimmt an, dass etwa die Hälfte der Wolf-Rayet-Sterne einen Begleiter hat, entweder einen anderen massereichen Stern, ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern.
Massereiche Sterne explodieren als Supernovae, die ihre Galaxien mit schweren Elementen versorgen können. Während das Universum anfangs nur aus Wasserstoff und Helium bestand, sind Sterne die Fabriken, die diese leichten Elemente in fast jedes andere Element umwandeln. Wenn massereiche Sterne einen explosiven Tod sterben, blasen sie dieses Material weg, wo es von anderen Sternen aufgenommen und zu Planeten geformt wird.
Massereiche Sterne sind auch für Neutronensterne verantwortlich. Nachdem ein Wolf-Rayet-Stern explodiert ist, kann er einen dichten Neutronensternkern zurücklassen. Man nimmt an, dass Kollisionen zwischen Neutronensternen eine Quelle von Gravitationswellen sind.
Andere massereiche Sterne
R136a1 ist der massereichste bekannte Stern im Universum, aber er ist bei weitem nicht einzigartig. Eine 2018 durchgeführte Untersuchung des Tarantelnebels, auch 30 Doradus oder 30 Dor genannt, ergab, dass R136a1 nicht allein ist; der Nebel beherbergt mehrere andere Sterne mit den größten bisher entdeckten Massen. Auf der Suche nach Sternen mit einer Größe von mehr als 30 Sonnenmassen fanden die Forscher eine Fülle von weitaus größeren Sternen.
„Als wir feststellten, dass 30 Dor viel massereichere Sterne beherbergt als bisher angenommen, waren wir verblüfft und dachten, dass wir etwas falsch gemacht haben“, sagte Fabien Schneider, Astronom an der Universität Oxford in England, gegenüber Space.com. „
Schneider und seine Kollegen nutzten das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile, um die Massen und das Alter von etwa 800 massereichen Sternen im Tarantelnebel zu analysieren. Sie fanden etwa 30 Prozent mehr Sterne mit einer Masse von mehr als dem 30-fachen der Sonne als erwartet und etwa 70 Prozent mehr als erwartet über 60 Sonnenmassen.
„In der Vergangenheit wurde angenommen, dass sich Sterne über 150 Sonnenmassen nicht bilden können“, so Schneider. Aber im Lichte der neuen Studie „scheint es wahrscheinlich, dass sich Sterne bis zu 200 bis 300 Sonnenmassen tatsächlich bilden können.“
Zu den anderen massereichsten Sternen gehören:
- R136c: 230 Sonnenmassen
- BAT99-98: 226 Sonnenmassen
- R136a2: 195 Sonnenmassen
- Melnick 42: 189 Sonnenmassen
- R136a3: 180 Sonnenmassen
- Melnick 34: 179 Sonnenmassen
Alle diese Sterne liegen im Tarantelnebel in der Großen Magellanschen Wolke.
R136a1 hält den Rekord seit seiner Entdeckung und könnte noch einige Zeit an der Spitze bleiben.
„Aufgrund der Seltenheit dieser Monster halte ich es für unwahrscheinlich, dass dieser neue Rekord in nächster Zeit gebrochen wird“, so Crowther.
Der massereichste Stern in der Milchstraße
Die meisten der bisher bekannten massereichsten Sterne liegen in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße. Doch die Milchstraße hat ihre eigenen Anwärter. Der Stern HD 15558-A bringt 152 Sonnenmassen auf die Waage. Er ist ein Riesenstern vom Typ O mit einem kleineren Begleitstern vom Typ O. Seine große Masse im Vergleich zu seinen anderen Sternparametern hat einige Forscher zu der Vermutung veranlasst, dass es sich um einen Doppelstern handeln könnte, was die gesamte Ansammlung zu einem Dreifachsternsystem macht.
Der riesige Stern umkreist die Galaxie in ihrem Perseusarm im offenen Sternhaufen IC 1805, der im Sternbild Kassiopeia liegt.
Der nächstgrößere Milchstraßenanwärter ist NGC 3603-B, auch bekannt als HD 97950B. Wie R136a1 ist NGC 3603-B ein Wolf-Rayet-Stern. Er ist Teil des Sternentstehungsgebiets NGC 3603, das den Carina-Spiralarm der Milchstraße umkreist.
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