Eine neue Methode zur Abschätzung stellarer Entfernungen

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein Falschfarbenbild des pulsierenden Roten Riesen Chi Cygni, im Infraroten mit dem Infrared Optical Telescope Array aufgenommen. Vier verschiedene Momente der Pulsation sind gezeigt und heiße Flecken können auf der Oberfläche des Sterns erkannt werden. Wenn er am kleinsten ist, hat der Stern einen Durchmesser von ungefähr 480 Millionen Kilometer. IOTA und Lacour et al. 2009


 
Der Stern Chi Cygni liegt etwa 550 Lichtjahre entfernt in Richtung der Konstellation Schwan. Chi Cygni ist ein auffälliger Stern, da er, anders als die Sonne, die immer noch Wasserstoff verbrennt und sich in ihrer reifen Lebensphase befindet, gealtert ist und begonnen hat, seinem Ende entgegenzugehen. Ein allgemeines Merkmal alternder Sterne ist, daß sie beginnen anzuschwellen und würde Chi Cygni an Stelle der Sonne im Zentrum des Sonnensystems liegen, hätte er bis jetzt alle Planeten bis hin zum Mars verschluckt. Diese Art von Sternen bezeichnet man als Rote Riesen. Unsere Sonne wird in circa 8 Milliarden Jahren in einen ähnlichen Zustand eintreten; die Forschung über Rote Riesen öffnet ein Fenster zum Schicksal unserer Sonne und der Erde.
Untersuchungen an Chi Cygni haben gezeigt, daß sich der Radius nicht nur ausgedehnt hat, er hat auch begonnen, sich auf dramatische Art und Weise in der Größe zu ändern. Einer Gruppe von 16 Astronomen erhielt mit dem Smithsonian Infrared Optical Telescope Array (IOTA, nun außer Dienst gestellt) am Mt. Hopkins, Arizona, erstmals Großaufnahmen der Oberfläche von Chi Cygni, die zeigen, daß der Stern wie ein riesiges Herz schlägt. Während er pulsiert, einmal alle 408 Tage, bauscht er seine äußeren Schichten auf; in einigen Hunderttausend Jahren wird er einen schön schimmernden Planetarischen Nebel bilden. Wenn er mit einem Durchmesser von etwa 480 Millionen Kilometer am kleinsten ist, wird die Oberfläche des Sterns von strahlenden Flecken gesprenkelt, da gewaltige Schwaden heißen Plasmas durch seine Oberfläche brechen. (Diese Flecken sind wie die Granulen auf der Oberfläche unserer Sonne, nur viel größer.) Wenn sich Chi Cygni anschließend ausdehnt, kühlt er ab, wird lichtschwächer und schwillt auf einen Durchmesser von 770 Millionen Kilometer an. Die neuen Bilder sind wie ein Zeitrafferfilm eines sich regelmäßig ausdehnenden und zusammenziehenden Sterns und zeigen, daß das Pulsieren nicht nur radial verläuft, sondern mit Unregelmäßigkeiten einhergeht, wie zum Beispiel ein zum Vorschein gekommener, riesiger heißer Fleck gezeigt hat.
Veränderliche Sterne abzubilden ist äußerst schwierig – alle Sterne (außer der Sonne) sind so weit entfernt, daß ihre scheinbare Größe winzig ist und sehr spezielle Techniken erfordert, um genau gemessen zu werden. Veränderliche Rote Riesen wie Chi Cygni besitzen ein zusätzliches Problem – eine kompakte, dichte Hülle aus Staub und Molekülen um den Stern herum, die das sichtbare Licht abschwächt. Die IOTA-Einrichtung umgeht diese beiden Schwierigkeiten durch Beobachtung des Sterns mit ihrer Technik bei infraroten Wellenlängen, bei denen die Einflüsse des Staubs weit weniger einschneidend sind. IOTA gewann Bilder, die ungefähr 15-mal schärfer waren als mit dem Hubble-Weltraum-Teleskop erreichbar. Die neuen Ergebnisse haben es den Astronomen ermöglicht, eine verbesserte Abschätzung der Masse, Leuchtkraft und Entfernung des Sterns herzuleiten und da die Zeitspanne der Veränderungen direkt mit der Leuchtkraft in Beziehung zu stehen scheint, besteht die Hoffnung, daß zukünftige Untersuchungen anderer, ähnlich veränderlicher Sterne eine neue Möglichkeit zur Eichung der Entfernungen zu Sternen anbieten werden, deren Periode und Leuchtkraft genau gemessen werden kann.