Die neuesten Beobachtungen von Beteigeuze zeigen, dass der Stern nun langsam heller wird. Heute keine Supernova! Nichts zu sehen, mehr Glück beim nächsten Mal.
Trotz einiger Hype ist dieses Verhalten genau das, was Astronomen erwartet haben. Beteigeuze ist ein ganz anderer Stern als unsere Sonne. Während unsere Sonne ein Hauptreihenstern in seiner Blütezeit ist, ist Beteigeuze ein roter Riesenstern am Rande des Todes. Aber der Tod eines Stars ist kein einfacher Vorgang.
Die Geschwindigkeit der Energieproduktion durch Kernfusion in einem Stern. Bildnachweis: R J Hall
Sterne leuchten so hell und so lange wegen a empfindliches Gleichgewicht von Schwerkraft und Kernfusion. Die Schwerkraft möchte einen Stern unter seinem Gewicht zum Einsturz bringen. Ohne Kernfusion würde die Schwerkraft einen Stern zu einem Weißen Zwerg, Neutronenstern oder Schwarzen Loch zermalmen. Aber der erdrückende Druck, den die Schwerkraft erzeugt, lässt Wasserstoff im Kern des Sterns zu Helium verschmelzen. Der Prozess ist als bekanntProton-Proton-Kette(oder pp-Kette) und kombiniert vier Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern. Etwa 3% der ursprünglichen Masse werden in Form von Gammastrahlen in Energie umgewandelt. Diese Energie heizt den Kern noch weiter auf und lässt ihn gegen die Schwerkraft zurückdrängen.
Für Sterne, die größer als die Sonne sind, tritt ein weiterer Fusionsprozess ein, der als CNO-Zyklus bekannt ist. CNO steht für Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff, weil der Prozess Helium in diese drei Elemente verschmilzt. Dieser Prozess ist der Grund, warum diese drei Elemente außer Wasserstoff und Helium im Universum am häufigsten vorkommen.
Illustration eines CNO-Zyklus. Bildnachweis: Antonio Ciccolella
Während sowohl die pp-Kette als auch der CNO-Zyklus in einem Stern gleichzeitig auftreten können, nimmt der CNO-Zyklus mit der Zeit zu, da Wasserstoff knapper und Helium häufiger wird. Da der CNO-Zyklus schneller mehr Energie freisetzt als die pp-Kette, bedeutet dies, dass die Temperatur eines Sterns mit der Zeit ansteigt. Wir sehen diese allmähliche Erwärmung in unserer eigenen Sonne. Wenn der CNO-Zyklus in einem Stern dominiert, ist sein Kern so heiß, dass die äußeren Schichten eines Sterns anschwellen und sich ausdehnen.
In dieser Phase befindet sich Beteigeuze jetzt. Er war über Jahrmillionen ein Hauptreihenstern mit etwa 20 Sonnenmassen. Aber jetzt verschmilzt es Helium so heftig, dass es zu einem roten Überriesen erblüht ist. Beteigeuze geht der Treibstoff aus und am Ende wird die Schwerkraft siegen. Es ist nur eine Frage der Zeit.
Dieses Vergleichsbild zeigt den Stern Beteigeuze vor und nach seiner beispiellosen Verdunkelung. Die Beobachtungen, die im Januar und Dezember 2019 mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der ESO gemacht wurden, zeigen, wie sehr der Stern verblasst ist und wie sich seine scheinbare Form verändert hat.
Aber diese Zeit ist nicht unbedingt bald. Beteigeuze hat genug Helium, um etwa 100.000 Jahre im Stadium des Roten Überriesen zu bleiben. Selbst wenn ihm das Helium ausgeht, wird es für etwa ein Jahrtausend in der Lage sein, Kohlenstoff zu schwereren Elementen zu verschmelzen. Danach werden sich die Dinge ziemlich schnell ändern. Wenn ihm der Kohlenstoff ausgeht, versucht er etwa ein Jahr lang, immer schwerere Elemente zu verschmelzen. Dann wird sein Kern zusammenbrechen, Beteigeuze wird zu einer Supernova und wir bekommen endlich unsere Show.
Wie wir sehen können, steckt Beteigeuze noch tief in der roten Überriesenphase ihres Lebens. Obwohl es in letzter Zeit stark abgedunkelt ist, steht es nicht kurz vor einer Explosion. Das allmähliche Verdunkeln und Aufhellen, das wir sehen, deutet darauf hin, dass es zu unseren Lebzeiten nicht explodieren wird. Es deutet darauf hin, dass der Kern von Beteigeuze immer noch in stetigem Tempo tuckert.
Die Helligkeit von Beteigeuze im Laufe der Jahre. Bildnachweis: AAVSO
Die sich ändernde Helligkeit von Beteigeuze ist auf einen Prozess zurückzuführen, der als Konvektion bekannt ist. Die oberen Schichten des Sterns werden durch den Kern erhitzt, wodurch ein Strom heißerer und kühlerer Regionen erzeugt wird. Material im Inneren wird erhitzt und steigt an die Oberfläche. Dann kühlt es ab und sinkt in den Stern, und der Kreislauf geht weiter. Konvektion findet in den äußeren Regionen der meisten Sterne statt. einschließlich unserer Sonne. Auf der Sonnenoberfläche sind diese Konvektionsregionen als Körnchen bekannt und haben typischerweise die Größe von Texas. Das klingt groß, ist aber für die Sonne kleiner als die meisten Sonnenflecken. Obwohl die Sonne also helle heiße Regionen und dunklere kühle Regionen hat, sind sie im Vergleich zur Sonnenoberfläche so klein, dass sich die Sonnenhelligkeit insgesamt nicht ändert.
Eine Simulation der Konvektion in Beteigeuze.
Aber die äußere Schicht von Beteigeuze ist viel weniger dicht als die der Sonne. Es ist sogar weniger dicht als die Erdatmosphäre. Es ist im Grunde eine dünne Suppe aus glühendem Gas. Das bedeutet, dass die Konvektionsregionen auf Beteigeuze riesig sein können. Eine einzelne Region kann einen großen Teil des Sterns bedecken. Steigt eine dieser Regionen nach oben, wird Beteigeuze heller, und wenn es abkühlt, verdunkelt sich der Stern. Beteigeuze beginnt heller zu werden, weil heißes Material an seine Oberfläche konvektioniert. Das ist für Betelguesen normal und wird wahrscheinlich noch Jahrtausende so bleiben.
Also kein Boom heute. Aber boom irgendwann. Früher oder später ... Boom!
Referenz:Edward Guinan et al. “ Der Fall und der Glanz von Beteigeuze '
