Blubbernder roter Riese

  • 22. December 2017

Erstmalig Granulationsstrukturen auf der Oberfläche eines Sterns beob­achtet.

Der kühler rote Riesenstern π1 Gruis steht 530 Lichtjahre von der Erde ent­fernt im Stern­bild Kranich. Er besitzt etwa die gleiche Masse wie unsere Sonne, ist aber sieben­hundert Mal größer und mehrere tausend Mal so hell. Ein inter­natio­nales Astro­nomen­team um Claudia Pala­dini von der Uni Brüssel konnte mit dem PIONIER-Instru­ment am Very Large Tele­scope der Euro­pä­ischen Süd­stern­warte ESO den roten Riesen π1 Gruis so detail­liert wie nie zuvor beob­achten – und so erst­mals kon­vek­tive Zellen auf der Ober­fläche eines Sterns außer­halb unseres Sonnen­systems direkt abbilden.

Roter Riese mit Granulen

Abb.: Die Oberfläche des Roten Riesen π1 Gruis, auf­ge­nommen mit PIONIER am VLT. (Bild: ESO)

Die Oberfläche des Riesensterns zeigt nur wenige konvektive Zellen oder Granulen, die jeweils etwa 120 Milli­onen Kilo­meter groß sind – das ent­spricht etwa einem Viertel des Stern­durch­messers. Die Photo­sphären vieler Riesen­sterne sind von Staub ver­deckt, was die Beob­ach­tung erschwert. Im Fall von π1 Gruis findet sich zwar auch Staub in großer Ent­fer­nung vom Stern, jedoch hat er keinen signi­fi­kanten Ein­fluss auf die neuen Infra­rot­beob­ach­tungen.

Als π1 Gruis im Zentrum der Wasserstoff ausging, war das das Ende seiner ersten Kern­fusions­stufe. Da von innen keine Energie mehr nach außen trans­por­tiert werden konnte, begann er auf­grund seines Eigen­gewichtes zu schrumpfen, wodurch sich der Kern wiederum auf mehr als hundert Milli­onen Kelvin erhitzte. Die extremen Tempe­ra­turen lösten die nächste Stufe des Kern­fusions­pro­zesses aus, in der Helium­kerne zu schwereren Atomen wie Kohlen­stoff und Sauer­stoff ver­schmelzen. Durch die extrem hohen Tempe­ra­turen im Kern dehnten sich dann die äußeren Schichten des Sterns aus, wodurch er sich auf das Hundert­fache seiner ur­sprüng­lichen Größe auf­blähte.

Die Photosphäre der Sonne enthält etwa zwei Millionen kon­vek­tive Zellen mit typischen Durch­messern von 1500 Kilo­metern. Die Größen­unter­schiede der kon­vek­tiven Zellen dieser zwei Sterne lassen sich teil­weise durch ihre unter­schied­liche Ober­flächen­gravi­ta­tion erklären: π1 Gruis besitzt nur die andert­halb­fache Masse der Sonne, ist jedoch um ein Viel­faches größer, was zu einer viel gerin­geren Ober­flächen­gravi­ta­tion und nur wenigen, extrem großen Granulen führt.

Während Sterne, deren Masse größer ist als acht Sonnenmassen, ihr Leben in Super­nova-Explo­sionen beenden, stoßen weniger masse­reiche Sterne wie π1 Gruis all­mäh­lich ihre äußeren Schichten ab, wodurch plane­ta­rische Nebel ent­stehen. Frühere Unter­suchungen von π1 Gruis fanden in einer Ent­fer­nung von 0,9 Licht­jahren zum Zentral­stern eine Hülle, von der man annimmt, dass sie vor etwa 20.000 Jahren aus­ge­stoßen wurde. Diese Phase im Leben eines Sterns dauert nur einige Zehn­tausend Jahre – ver­glichen mit der Gesamt­lebens­dauer von mehreren Milli­arden Jahren also nur eine relativ kurze Zeit­spanne. Mit den neuesten Beob­ach­tungen hat man jetzt eine Möglich­keit gefunden, diese kurze Phase als roter Riese genauer zu unter­suchen.

ESO / RK

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