Untersuchen Sie einen der größten Sterne der Milchstraße, während er aus dem Blickfeld verschwindet

Astronomen vom CHARA Array der Georgia State University haben die ersten Nahaufnahmen eines massereichen Sterns namens RW Cephei aufgenommen, der kürzlich ein seltsames Schwundereignis erlebte. Die Bilder liefern neue Hinweise darauf, was um den massereichen Stern herum geschieht, der etwa 16.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Detaillierte Bilder und Beobachtungen sowie intelligente Algorithmen, die vom Wissenschaftlerteam erstellt wurden, deuten auf einen großen Ausbruch hin, der eine Gaswolke von RW Cephei ausschleuderte und einen großen Teil des Sternenlichts aus der Sicht blockierte. Experten des CHARA Array des US-Bundesstaates Georgia präsentierten die neuen Erkenntnisse auf dem 243. Treffen der American Astronomical Society in New Orleans. Die Forschung ist veröffentlicht In Das Astronomische Journal.

Wissenschaftler waren letztes Jahr vom Verblassen des riesigen Sterns überrascht, der ein Beispiel für einen „kühlen Hyperriesen“ ist, einen Stern, der gegen Ende seines Lebens zu riesigen Ausmaßen angewachsen ist. RW Cephei ist so groß, dass seine äußeren Schichten, wenn man es am Standort der Sonne platzieren würde, über die Umlaufbahn des Jupiter hinausragen würden.

„Wir haben unsere ersten CHARA-Beobachtungen im Dezember 2022 gemacht, kurz bevor das Winterwetter zu Ende ging, aber die Ergebnisse waren so bemerkenswert, dass wir beschlossen, weitere Beobachtungen durchzuführen, sobald der Stern wieder zugänglich war“, sagte der Astronom Narsireddy Anugu von der Georgia State University, der eine internationale Studie leitete Wissenschaftlerteam auf der Suche nach den ersten Nahaufnahmen von RW Cephei, um die Ursache des Verblassens zu ermitteln.

Alte Sterne zeigen Lichtschwankungen, die mit Veränderungen in ihren äußeren Schichten zusammenhängen. Die Veränderungen sind normalerweise gering, daher waren Wissenschaftler erstaunt, als die Astronomen Wolfgang Vollmann und Costantino Sigismondi im Jahr 2022 bekannt gaben, dass RW Cephei in den vergangenen Jahren dramatisch verblasst war. Bis Dezember 2022 war RW Cephei auf etwa ein Drittel seiner normalen Helligkeit verblasst, ein beispielloser Rückgang. Wissenschaftler wollten herausfinden, was diese starke Verdunkelung verursacht.

Trotz seiner enormen Größe ist RW Cephei so weit entfernt, dass es selbst mit den größten herkömmlichen Teleskopen wie ein Punkt erscheint. Um den Stern aus der Nähe zu sehen, waren die bemerkenswerten Fähigkeiten der Array-Teleskope des Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) erforderlich.

Das CHARA Array ist eine Anlage mit sechs Teleskopen am historischen Mount Wilson Observatory in Kalifornien. Die Teleskope sind über den Berggipfel verteilt und wirken zusammen wie ein riesiges Teleskop. Die Kombination ihrer Lichtstrahlen verleiht dem CHARA-Array die Möglichkeit, Details auf sehr kleinen Objekten am Himmel zu erkennen, die etwa 30-mal kleiner sind als die größten herkömmlichen Teleskope und kleiner als ein Mensch auf dem Mond, von der Erde aus gesehen.

Die CHARA-Beobachtungen zeigten, dass der Stern nicht wie erwartet rund erschien, aber um ein Bild mit allen Details zu erstellen, waren spezielle Computerprogramme erforderlich, die von Fabien Baron, außerordentlicher Professor für Astronomie an der Georgia State University, entwickelt wurden.

„Der Abstand der CHARA-Teleskope führt zu einer gewissen Unsicherheit hinsichtlich der genauen Details der Bilder, daher benötigen wir intelligente Algorithmen, um das gesamte Bild wiederherzustellen“, sagte Baron.

Die letzten Bilder zeigen einen Stern, der durch Bewegungen in seinen äußeren Schichten erschüttert wird, die schwächere und hellere Flecken auf seiner Oberfläche erzeugen. Darüber hinaus veränderte sich das Erscheinungsbild im Laufe des zehnmonatigen Beobachtungszeitraums erheblich, der mit dem Übergang von seinem schwächsten Zustand zu einer langsamen Erholung zu seiner früheren Helligkeit zusammenfiel.

Das letzte Puzzleteil stammt aus zusätzlichen Beobachtungen von RW Cephei, die von Katherine Shepard, Absolventin der Georgia State University, am Apache Point Observatory in New Mexico gemacht wurden. Shepard nutzte eine Spezialkamera, um das Licht von RW Cephei vom sichtbaren bis zum infraroten Bereich aufzuzeichnen, und diese Messungen zeigten, dass das Ausbleichen in den sichtbaren Farben im Vergleich zum Infrarot viel größer war. Dies ist ein verräterisches Zeichen dafür, dass das Sternenlicht durch mikroskopisch kleine Staubwolken verdeckt wurde, die unsere Sicht versperrten.

Zusammengenommen deuten die Beobachtungen darauf hin, dass RW Cephei einen gewaltigen Ausbruch erlebte, der eine riesige Gaswolke freisetzte. Als sich die Wolke entfernte, kühlte sie ab und erzeugte Schwärme von Staubpartikeln, die einen großen Teil des Sternenlichts effektiv blockierten. Jetzt, da sich die Wolke ausdehnt, beginnen wir, den Stern und seine unruhige Umgebung wieder zu sehen.

CHARA-Direktor Douglas Gies glaubt, dass dies einer von mehreren großen Ausbrüchen sein könnte, die RW Cephei im letzten Jahrhundert heimgesucht haben, und dass solche Ausbrüche weiterhin eine Rolle beim Massenverlust vor dem Untergang des Sterns spielen werden.

„Das war etwas Besonderes, weil die Wolke in Richtung Erde geschleudert wurde. Wir waren also am richtigen Ort, um die vollen Auswirkungen der Katastrophe mitzuerleben“, sagte Gies.