Der rote Überriesenstern Betelgeuse ist zweifellos riesig. Aber es schrumpft und Astronomen sind sich nicht sicher warum.
Forscher der University of California in Berkeley haben den Stern überwacht, indem sie das Infrarot-Rauminterferometer auf den Berg gerichtet haben. Seit 1993 ist der Durchmesser des Betelgeuse-Sterns (links in einem NASA-Bild dargestellt) um mehr als 15 Prozent geschrumpft.
Betelgeuse ist so groß, dass es in unserem Sonnensystem bis zur Umlaufbahn des Jupiter reicht. Sein Radius beträgt ungefähr fünf astronomische Einheiten oder das Fünffache des Radius der Erdumlaufbahn. Die gemessene Schrumpfung bedeutet, dass der Radius des Sterns um eine Strecke geschrumpft ist, die der Umlaufbahn der Venus entspricht.
"Diese Veränderung zu sehen ist sehr auffällig", sagte Charles Townes, emeritierter Professor für Physik an der UC Berkeley. "Wir werden es in den nächsten Jahren genau beobachten, um zu sehen, ob es sich weiter zusammenzieht oder wieder an Größe zunimmt."
Townes und sein Kollege Edward Wishnow, ein Forschungsphysiker an der UC Berkeley, präsentierten ihre Ergebnisse auf einer Pressekonferenz am Dienstag während des Pasadena-Treffens der American Astronomical Society. Die Ergebnisse erschienen auch am 1. Juni in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe.
Trotz der verringerten Größe von Betelgeuse wies Wishnow darauf hin, dass seine sichtbare Helligkeit oder Größe, die regelmäßig von Mitgliedern der American Association of Variable Star Observers überwacht wird, in den letzten 15 Jahren keine signifikante Abschwächung gezeigt hat.
Das ISI konzentriert sich seit mehr als 15 Jahren auf Betelgeuse, um mehr über diese riesigen massiven Sterne zu erfahren und Merkmale auf der Oberfläche des Sterns zu erkennen, sagte Wishnow. Er spekulierte, dass riesige Konvektionszellen auf der Oberfläche des Sterns die Messungen beeinflussen könnten. Wie Konvektionsgranulate auf der Sonne sind die Zellen so groß, dass sie sich von der Oberfläche ausbeulen. Townes und ein ehemaliger Doktorand haben in den letzten Jahren einen hellen Fleck auf der Oberfläche von Betelgeuse beobachtet, obwohl der Stern derzeit kugelsymmetrisch erscheint.
"Aber wir wissen nicht, warum der Stern schrumpft", sagte Wishnow. "Angesichts all dessen, was wir über Galaxien und das ferne Universum wissen, gibt es noch viele Dinge, die wir über Sterne nicht wissen, einschließlich dessen, was als rote Riesen gegen Ende ihres Lebens passiert."
Betelgeuse war der erste Stern, dessen Größe gemessen wurde, und ist bis heute einer von nur einer Handvoll Sternen, die durch das Hubble-Weltraumteleskop eher als Scheibe als als Lichtpunkt erscheinen. Im Jahr 1921 verwendeten Francis G. Pease und Albert Michelson die optische Interferometrie, um abzuschätzen, dass ihr Durchmesser der Umlaufbahn des Mars entspricht. Im vergangenen Jahr wurde die Entfernung zu Betelgeuse durch neue Messungen von 430 Lichtjahren auf 640 erhöht, wodurch sich der Durchmesser des Sterns von etwa 3,7 auf etwa 5,5 AE erhöhte.
"Seit der Messung von 1921 wurde seine Größe von vielen verschiedenen Interferometersystemen über einen Wellenlängenbereich neu gemessen, wobei der gemessene Durchmesser um etwa 30 Prozent variiert", sagte Wishnow. "Bei einer bestimmten Wellenlänge hat sich die Größe des Sterns jedoch nicht wesentlich über die Messunsicherheiten hinaus verändert."
Die Messungen können sowieso nicht verglichen werden, da die Größe des Sterns von der Wellenlänge des Lichts abhängt, mit dem er gemessen wurde, sagte Townes. Dies liegt daran, dass das schwache Gas in den äußeren Bereichen des Sterns Licht emittiert und absorbiert, was es schwierig macht, den Rand des Sterns zu bestimmen.
Das Infrarot-Rauminterferometer, das Townes und seine Kollegen Anfang der neunziger Jahre erstmals gebaut haben, umgeht diese verwirrenden Emissions- und Absorptionslinien, indem es im mittleren Infrarot mit einer schmalen Bandbreite beobachtet, die zwischen Spektrallinien eingestellt werden kann. Die Technik der Sterninterferometrie wird in der Juni 2009-Ausgabe von vorgestellt Physik heute Zeitschrift.
Townes, der im Juli 94 Jahre alt wird, plant, Betelgeuse weiterhin zu überwachen, in der Hoffnung, ein Muster im sich ändernden Durchmesser zu finden, und die Fähigkeiten des ISI durch Hinzufügen eines Spektrometers zum Interferometer zu verbessern.
"Wann immer Sie die Dinge genauer betrachten, werden Sie einige Überraschungen finden", sagte er, "und sehr grundlegende und wichtige neue Dinge aufdecken."
Quellen: AAS und UC Berkeley. Das Papier finden Sie hier.
