Was ist mit Beteigeuze los? In den letzten Jahren hat es viele Schlagzeilen gemacht, da sich seine Leuchtkraft mehrmals dramatisch verändert hat. Der Rote Überriese hellte Anfang des Jahres um fast 50 % auf, was Spekulationen darüber auslöste, dass er zur Supernova werden könnte.
Neue Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass bei Beteigeuze etwas völlig anderes passiert, das nichts mit den jüngsten Schwankungen zu tun hat. Es könnte einen kleineren Begleitstern verschlungen haben.
Hören Sie, wenn ein Stern wie Beteigeuze so stark heller und dunkler wird, müssen die Menschen aufhorchen und aufmerksam werden. Das liegt daran, dass es sich um einen Roten Überriesen handelt, der mit Sicherheit als Supernova explodieren wird. Aber es besteht kein Grund, gleich noch mehr Alufolie für unsere schützende Kopfbedeckung zu besorgen. Es ist zu weit weg, um uns zu verletzen, aber es wäre eine tolle Lichtshow.
Unglücklicherweise für den Spektakel-Suchenden in uns allen bedeutet keine der jüngsten Leuchtkraftschwankungen des Sterns, dass seine Explosion und Zerstörung unmittelbar bevorsteht. Stattdessen wurden die Veränderungen Staubwolken und den regelmäßigen Pulsationen des Sterns zugeschrieben.
Einige neue Forschungsergebnisse können die jüngsten Schwankungen von Beteigeuze nicht erklären, deuten jedoch darauf hin, dass in der Vergangenheit etwas anderes mit unserem übergroßen Nachbarn passiert ist. Der neue Studie gepostet an die arXiv Der Preprint-Server trägt den Titel „Beteigeuze als Verschmelzung eines massiven Sterns mit einem Begleiter“. Der Hauptautor ist Sagiv Shiber vom Fachbereich Physik und Astronomie der Louisiana State University.
Aber hatte Beteigeuze einen Gefährten?
„Es ist eindeutig erwiesen, dass die meisten massereichen Sterne in Doppelsternsystemen existieren“, schreiben die Autoren. Viele von ihnen werden irgendwann im Laufe ihrer Entwicklung binäre Interaktionen erleben. Manchmal, wenn auch selten, können die Sterne verschmelzen. Ist Beteigeuze deshalb allein?
Bei einer Verschmelzung hängt viel von der jeweiligen Masse der Sterne ab. Es kann zu vorübergehenden „Merge-Bursts“, Massenverlusten und anderen Phänomenen kommen.
Dies alles wird durch Simulationen in der neuen Forschung ermittelt. Die Forscher simulierten eine Verschmelzung zwischen einem Stern mit 16 Sonnenmassen und einem kleineren Stern mit 4 Sonnenmassen. (Beteigeuze hat zwischen 16 und 19 Sonnenmassen.) Die Simulationen zeigen, dass der Nebenstern schließlich mit dem Heliumkern des Primärsterns verschmilzt, wenn die Sterne näher zusammenrücken und eine gemeinsame Hülle teilen. „Der Begleiter taucht schließlich in die Hülle des Primärkörpers ein, was zu dessen Spin-up und anschließender Verschmelzung mit dem Heliumkern führt“, erklären die Autoren. Dies führt zu einem Austausch sowohl von Orbital- als auch von Wärmeenergie. Schließlich löst es einen starken Impuls aus, der vom Kern durch die Hülle des Primärsterns wandert.
Aber das ist noch nicht alles. Manchmal kann es auch einen Massenverlust auslösen. Dies geschieht aufgrund der Freisetzung von Gravitationsenergie, die durch die Verschmelzung verursacht wird. Diese Energie muss sich irgendwie ausdrücken und wird in kinetische Energie umgewandelt, die einen Massenfluss mit hoher Geschwindigkeit vom Primärteil wegtreibt. In den Simulationen des Teams erreichte der Massenverlust bis zu 0,6 Erdmassen.
Aber wenn es um Beteigeuze geht, könnte der Beweis für eine Fusion irgendwann in der Vergangenheit in der Rotation des Sterns liegen. Es dreht sich mit etwa 5,5 km/Sekunde. Als Referenz: Unsere Sonne dreht sich mit etwa 2 km/Sekunde. „Studien über Beteigeuze haben beispielsweise gezeigt, dass eine frühere Verschmelzung zwischen einem massereichen Stern vor der Hauptreihe mit einer Masse von etwa 15 bis 17 Millionen Erdmassen und einem massearmen Hauptreihenbegleiter mit einer Masse von etwa 1 bis 4 Millionen Erdmassen möglich war erklärt die damit verbundene hohe Rotationsrate“, heißt es in dem Papier.
Die Verschmelzung unterbricht nicht die Entwicklung des Primärsterns in seine Phase des Roten Superriesen (RSG). Aber es schleudert Material aus, oft durch polare Ausflüsse. Das Gas kann sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 200–300 km/s fortbewegen, was charakteristisch für Mergeburst-Ereignisse ist.
Es gibt einen Präzedenzfall für diese Art von Fusion in V838 Monocerotis. Es handelte sich möglicherweise um eine leuchtend rote Nova, eine Sternexplosion, die durch die Verschmelzung zweier Sterne verursacht wurde. Er war bis 2002 unauffällig, als er plötzlich heller wurde, und war nach der angeblichen Verschmelzung eine Zeit lang einer der größten bekannten Sterne. Eine Arbeit aus dem Jahr 2007 kam zu dem Schluss, dass der Mergeburst die einzige Erklärung für die Aufhellung und Ausdehnung von V838 Monocerotis war.
Ist das also mit Beteigeuze geschehen? Ist es mit einem kleineren Begleiter verschmolzen und hat es verschlungen, ohne Spuren zu hinterlassen? Die implizite Rotationsrate stützt diese Schlussfolgerung, ebenso wie die chemische Zusammensetzung des Sterns.
Diese Studie kann nicht zu diesem Schluss kommen, aber es ist eine eindeutige Möglichkeit. Es gibt eine Menge Astrophysiker, die noch nichts über diese Fusionen und ihre Auswirkungen wissen. Die Größe der Hüllen der Sterne und der eventuellen gemeinsamen Hülle beeinflusst die letztendliche Spin-up-Rate des überlebenden Primärsterns. Und das Ausmaß des Massenverlusts kann unterschiedliche Mengen an kinetischer Energie abbauen, es ist also eine Menge los.
Die Autoren haben einige Fortschritte beim Verständnis dieser Ereignisse gemacht, sie benötigen jedoch verbesserte Methoden und Werkzeuge, um sie vollständiger zu verstehen.
„Indem wir tiefer in die Physik von Sternverschmelzungen eintauchen, wollen wir unser Verständnis der Entwicklung massiver Sterne, der Eigenschaften von Supernova-Vorläufern und der Rolle von Verschmelzungen bei der Gestaltung der astrophysikalischen Übergangslandschaft verbessern“, schreiben sie.
Es gibt keinen Hinweis darauf, dass diese Verschmelzung, falls sie stattgefunden hat, in direktem Zusammenhang mit den jüngsten Schwankungen von Betelgeuse oder seiner letztendlichen Explosion als Supernova steht. Aber eines Tages wird Beteigeuze explodieren. Wenn die Menschheit lange genug überlebt, werden viele zukünftige Generationen von Wissenschaftlern das Glück haben, den gesamten Prozess zu beobachten. Dann haben wir vielleicht endlich Antworten.
Doch vorerst sorgt der Rote Überriese weiterhin für Schlagzeilen.
Mehr Informationen:
Sagiv Shiber et al., Beteigeuze als Verschmelzung eines massiven Sterns mit einem Begleiter, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2310.14603