Betelgeuse stand in letzter Zeit im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit der Medien. Der rote Überriese nähert sich dem Ende seines Lebens und wenn ein Stern, der zehnmal so groß wie die Masse der Sonne ist, stirbt, erlischt er auf spektakuläre Weise.
Da die Helligkeit vor kurzem auf den niedrigsten Stand seit einem Jahrhundert gesunken ist, sind viele Weltraumbegeisterte begeistert, dass Betelgeuse bald zur Supernova werden könnte und mit blendendem Feuerwerk explodiert, das selbst bei Tageslicht zu sehen ist.
Während der berühmte Stern auf Orions Schulter in den nächsten Millionen Jahren wahrscheinlich sterben wird – praktisch ein paar Tage in der kosmischen Zeit – argumentieren Wissenschaftler, dass seine Verdunkelung auf das Pulsieren des Sterns zurückzuführen ist. Dieses Phänomen ist bei roten Überriesen relativ häufig, und Betelgeuse ist seit Jahrzehnten in dieser Gruppe bekannt.
Zufälligerweise haben Forscher der University of California in Santa Barbara bereits Vorhersagen über die Supernova-Helligkeit getroffen, die auftreten könnte, wenn ein pulsierender Stern wie Betelgeuse explodiert.
Der Doktorand der Physik, Jared Goldberg, veröffentlichte eine Studie mit Lars Buildsten, Direktor des P.I. Kavli (KITP) und Professor für Physik Gluck sowie der leitende Wissenschaftler des KITP, Bill Paxton, erläutern, wie sich das Pulsieren eines Sterns auf die nachfolgende Explosion auswirkt, wenn dies der Fall ist. Der Artikel erscheint im Astrophysical Journal.
“Wir wollten wissen, wie es aussehen würde, wenn ein pulsierender Stern in verschiedenen Pulsationsphasen explodieren würde”, sagte Goldberg, ein Forscher der National Science Foundation. “Die früheren Modelle sind einfacher, weil sie keine zeitabhängigen Welligkeitseffekte enthalten.”
Wenn einem Stern von der Größe von Betelgeuse schließlich das Material ausgeht, um in seiner Mitte zu verschmelzen, verliert er den äußeren Druck, der ihn davon abgehalten hat, unter seinem eigenen enormen Gewicht zusammenzubrechen. Der resultierende Kernkollaps tritt in einer halben Sekunde auf, viel schneller als nötig, um die Oberfläche des Sterns und die prallen äußeren Schichten zu bemerken.
Wenn der Eisenkern zusammenbricht, dissoziieren die Atome in Elektronen und Protonen. Sie bilden zusammen Neutronen und setzen dabei energiereiche Partikel frei, die als Neutrinos bezeichnet werden. Normalerweise interagieren Neutrinos kaum mit anderer Materie – 100 Billionen von ihnen passieren jede Sekunde Ihren Körper ohne eine einzige Kollision.
Dennoch sind Supernovae einige der mächtigsten Phänomene im Universum. Die Anzahl und Energie der beim Kernkollaps erzeugten Neutrinos ist so groß, dass es normalerweise mehr als genug ist, eine Stoßwelle auszulösen, die einen Stern explodieren lassen könnte, obwohl nur ein kleiner Teil mit Sternmaterial kollidiert.
Die resultierende Explosion trifft die äußeren Schichten des Sterns mit atemberaubender Energie und erzeugt eine Explosion, die das Licht der gesamten Galaxie kurzzeitig verdunkeln kann. Die Explosion bleibt etwa 100 Tage lang hell, da die Strahlung erst entweichen kann, nachdem sich der ionisierte Wasserstoff wieder mit den verlorenen Elektronen vereinigt und wieder neutral wird.
Die Eigenschaften einer Supernova variieren mit der Masse des Sterns, der Gesamtenergie der Explosion und vor allem ihrem Radius. Dies bedeutet, dass die Welligkeit von Betelgeuse die Vorhersage der Explosion erheblich erschwert.
Die Forscher fanden heraus, dass sich die Supernova so verhält, als wäre Betelgeuse ein statischer Stern mit einem bestimmten Radius, wenn der gesamte Stern gleichzeitig pulsiert – wenn Sie möchten, ein- und ausatmen. Es können jedoch verschiedene Schichten eines Sterns gegeneinander schwingen: Die äußeren Schichten dehnen sich aus und die mittleren Schichten ziehen sich zusammen und umgekehrt.
“Das Licht aus dem komprimierten Teil des Sterns ist schwächer”, erklärte Goldberg, “genau wie wir es von einem kompakteren, nicht pulsierenden Stern erwarten würden.” In der Zwischenzeit würde das Licht von Teilen des Sterns, die sich zu dieser Zeit ausdehnten, heller erscheinen, als würde es von einem großen, nicht pulsierenden Stern kommen.
Goldberg plant, in den Notes to Research der American Astronomical Society eine Arbeit mit dem Physikprofessor Andy Howell und dem KITP-Forscher Evan Bauer vorzustellen, in der die Ergebnisse der Simulationen zusammengefasst werden, die sie speziell für Betelgeuse durchgeführt haben.
Quellen: Foto: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
