Bei der Analyse von Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA und mehrerer anderer Observatorien sind Astronomen zu dem Schluss gekommen, dass der leuchtend rote Überriesenstern Beteigeuze im Jahr 2019 buchstäblich seine Spitze sprengte, einen erheblichen Teil seiner sichtbaren Oberfläche verlor und einen gigantischen Oberflächenmassenauswurf (SME) erzeugte. Das ist etwas, das noch nie zuvor im Verhalten eines normalen Sterns beobachtet wurde.
Die Sonne bläst routinemäßig Teile ihrer dünnen äußeren Atmosphäre, der Korona, in einem Ereignis ab, das als Coronal Mass Ejection (CME) bekannt ist. Aber das Beteigeuze-KMU hat 400 Milliarden Mal so viel Masse abgeschossen wie ein typisches CME.
Der Monsterstar erholt sich immer noch langsam von diesem katastrophalen Umbruch. „Beteigeuze macht im Moment weiterhin einige sehr ungewöhnliche Dinge; das Innere hüpft irgendwie“, sagt Andrea Dupree vom Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian.
Diese neuen Beobachtungen liefern Hinweise darauf, wie rote Sterne spät in ihrem Leben an Masse verlieren, wenn ihre Kernfusionsöfen ausbrennen, bevor sie als Supernovae explodieren. Die Menge des Massenverlusts beeinflusst ihr Schicksal erheblich. Das überraschend bockige Verhalten von Beteigeuze ist jedoch kein Beweis dafür, dass der Stern bald explodieren wird. Das Massenverlustereignis ist also nicht unbedingt das Signal einer bevorstehenden Explosion.
Dupree fügt nun alle Puzzleteile des bockigen Verhaltens des Sterns vor, nach und während des Ausbruchs zu einer zusammenhängenden Geschichte einer nie zuvor gesehenen titanischen Konvulsion in einem alternden Stern zusammen.
Dazu gehören neue spektroskopische und bildgebende Daten vom Roboterobservatorium STELLA, dem Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES) des Fred L. Whipple Observatory, der Raumsonde Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO-A) der NASA, dem Hubble Space Telescope der NASA und der American Association of Variable Sternenbeobachter (AAVSO). Dupree betont, dass die Hubble-Daten entscheidend dazu beigetragen haben, das Rätsel zu lösen.
„Wir haben noch nie zuvor einen riesigen Massenauswurf der Oberfläche eines Sterns gesehen“, sagt sie. „Uns bleibt etwas, das wir nicht vollständig verstehen. Es ist ein völlig neues Phänomen, das wir direkt beobachten und Oberflächendetails mit Hubble auflösen können. Wir beobachten die Sternentwicklung in Echtzeit.“
Der Titanic-Ausbruch im Jahr 2019 wurde möglicherweise durch eine Konvektionsfahne mit einem Durchmesser von mehr als einer Million Meilen verursacht, die aus dem Inneren des Sterns sprudelte. Es erzeugte Erschütterungen und Pulsationen, die den Brocken der Photosphäre wegsprengten und den Stern mit einer großen kühlen Oberfläche unter der Staubwolke zurückließen, die durch das abkühlende Photosphärenstück erzeugt wurde. Beteigeuze kämpft nun darum, sich von dieser Verletzung zu erholen.
Das zerbrochene Stück Photosphäre, das ungefähr ein Vielfaches unseres Mondes wog, raste in den Weltraum und kühlte ab, um eine Staubwolke zu bilden, die das Licht des Sterns blockierte, wie es von Erdbeobachtern gesehen wurde. Die Verdunkelung, die Ende 2019 begann und einige Monate andauerte, war selbst für Beobachter im Hinterhof, die beobachteten, wie der Stern seine Helligkeit änderte, leicht wahrnehmbar. Beteigeuze, einer der hellsten Sterne am Himmel, ist leicht in der rechten Schulter des Sternbildes Orion zu finden.
Noch fantastischer ist, dass die 400-Tage-Pulsationsrate des Überriesen jetzt verschwunden ist, vielleicht zumindest vorübergehend. Seit fast 200 Jahren messen Astronomen diesen Rhythmus, der sich in Änderungen der Helligkeitsschwankungen und Oberflächenbewegungen von Beteigeuze zeigt. Seine Unterbrechung zeugt von der Wildheit des Ausbruchs.
Die inneren Konvektionszellen des Sterns, die das regelmäßige Pulsieren antreiben, könnten wie eine unausgeglichene Waschmaschinenwanne herumschwappen, schlägt Dupree vor. TRES- und Hubble-Spektren implizieren, dass die äußeren Schichten möglicherweise wieder normal sind, aber die Oberfläche springt immer noch wie ein Teller mit Gelatine-Dessert, während sich die Photosphäre wieder aufbaut.
Obwohl die Sonne koronale Massenauswürfe hat, die kleine Teile der äußeren Atmosphäre wegblasen, haben Astronomen noch nie gesehen, wie eine so große Menge der sichtbaren Oberfläche eines Sterns in den Weltraum gesprengt wird. Daher können Oberflächenmassenauswürfe und koronale Massenauswürfe unterschiedliche Ereignisse sein.
Beteigeuze ist jetzt so riesig, dass, wenn er die Sonne im Zentrum unseres Sonnensystems ersetzen würde, seine äußere Oberfläche über die Umlaufbahn des Jupiter hinausragen würde. Dupree setzte Hubble 1996 ein, um Hot Spots auf der Oberfläche des Sterns aufzulösen. Dies war das erste direkte Bild eines anderen Sterns als der Sonne.
Das Webb-Weltraumteleskop der NASA kann möglicherweise das ausgestoßene Material im Infrarotlicht erkennen, während es sich weiter vom Stern entfernt.