gov-civil-vilareal.ptDer rote Hyperriese VY CMa ist größer als Beteigeuze und stößt riesige Staubwolken aus
>Wenn es um Sterngrößen geht, gibt es Zwerge, es gibt Riesen und es gibt Überriesen.
Und dann gibt es Hyperriesen.
bis zum Morgengrauen: Blutrausch vr
Diese sind sehr massereiche Sterne, die schnell leben, jung sterben und mit einem gewaltigen Knall verlöschen: Supernovae. Und jetzt wissen wir, dass sie vor ihrer Abreise auch an Hustenanfällen leiden: epische Eruptionen von Staubwolken, die mit hoher Geschwindigkeit wegschreien und die Helligkeit des Sterns schnell und tiefgreifend verändern.
Wenn Ihnen das bekannt vorkommt, denken Sie an Beteigeuze. Wir kommen darauf zurück.
Ein Hubble-Bild aus dem Jahr 2005 des roten Hyperriesen VY Canis Majoris, das das ihn umgebende Staubchaos zeigt. Die Position des Sterns befindet sich im weißlichen Fleck links von der Mitte. Kredit: NASA, ESA und R. Humphreys (Universität Minnesota)
Aber in diesem Fall sprechen wir vom Star VY Canis Majoris (oder kurz VY CMa). Dieser lächerlich aufgedunsene rote Hyperriese ist etwa 4.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Canis Major, der Große Hund (einer von Orions Jagdhunden). In diesem Fall passt die Konstellation: VY CMa ist ein riesiger Stern, weit über 2 Billionen Kilometer breit.
Zum Vergleich: Die Sonne hat einen Durchmesser von 1,4 Millionen km. VY CMa ist über tausendmal größer. EIN tausend . Ersetzen Sie die Sonne durch VY CMa und sie würde sich fast bis zur Umlaufbahn des Saturn erstrecken.
Das wäre zu schade für die Erde. Wir wären drin. Und da der Stern das Hunderttausendfache der Sonnenenergie erzeugt, würde unser Planet dort nicht lange überleben.
Also ja, dieser Star ist in jeder Hinsicht erdrückend. Sterne wie dieser halten nicht lange, nur wenige Millionen Jahre, und erzeugen mit zunehmendem Alter so viel Licht, dass sie ihre eigenen Oberflächen wegblasen, die dort durch die Intensität der Strahlung von unten weggeschleudert werden. VY CMa begann wahrscheinlich mit der 40-fachen Sonnenmasse, hat aber bereits ungefähr die Hälfte davon verloren. Und hier beginnt unsere Geschichte erst richtig.
Links: Hubbles Sicht auf den Staub, der den Stern VY Canis Majoris umgibt. Mitte: Vergrößern Sie das Bild, das die Position des Sterns im Staub zeigt (zu klein, um hier zu sehen). Rechts: Artwork des Sterns, der den Ausbruch zeigt. Kredit: NASA, ESA und R. Humphreys (University of Minnesota) und J. Olmstead (STScI)
Beobachtungen des Sterns zeigen, dass er viel zu viel Infrarotlicht für einen Stern seiner Art aussendet, was ein verräterisches Zeichen dafür ist, dass er von umgeben ist Staub . Dies sind normalerweise mikroskopische Körner aus felsigem (silikatbeladenem) oder kohlenstoffhaltigem (rußigem) Material um den Stern herum (so nennen wir es zirkumstellar , das ist nur ein cooles Wort). Es wird durch das Sternenlicht erwärmt und leuchtet daher im Infraroten, wodurch der beobachtete Überschuss entsteht.
Extrem hochauflösende Beobachtungen von VY CMa zeigen diesen Staub, und sie zeigen auch, dass er ziemlich komplex ist. Es gibt Knoten, Klumpen, Bögen und diffuse Wolken um den Stern. Neue Beobachtungen mit Hubble ermöglichten es Astronomen jedoch, die Geschwindigkeit zu messen, mit der sich all dieser Staub bewegt – ein Großteil davon wurde mit Zehntausenden von Kilometern pro Stunde ausgestoßen. Schnell . VY CMa macht Großes.
Das Schöne daran ist, dass sie dann die Entfernung vom Stern zu diesen verschiedenen Klumpen maßen und diese in Verbindung mit der Geschwindigkeit verwendeten, um die Klumpen zeitlich rückwärts zu verfolgen, um zu sehen, wann sie ausgeworfen wurden. Was sie fanden, ist in der Tat interessant … das Alter der verschiedenen Klumpen und andere Merkmale zeigen, dass sie vor etwa 70, 120, 200 und 250 Jahren vom Stern geblasen wurden.
Betrachtet man die historischen Beobachtungen des Sterns, fallen diese Perioden mit Zeiten großer Helligkeitsschwankungen im Stern zusammen, die um einen großen Faktor dunkler und heller werden.
Mit anderen Worten, ein physikalischer Mechanismus im Stern verursachte, dass er diese riesigen Staubwolken ausstieß, und diese Wolken gingen dann zwischen uns und dem Stern hindurch und verdunkelten ihn. Die letzte große Eruption fand Ende des 19. Jahrhunderts statt, als der Stern stark verblasste. Früher war es mit bloßem Auge (kaum) sichtbar, aber nach diesem Ausbruch verdunkelte es sich und hat sich seitdem nicht wirklich aufgehellt.
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Kunstwerk, das den Verlauf der Stauberuption von Beteigeuze zeigt: Eine Welle heißen, dichten Gases bewegt sich auf und aus ihren tieferen Schichten (Bilder 1 und 2), kühlt ab und entfernt sich (Tafel 3), und wie wir sie von der Erde aus gesehen haben ( Tafel 4). Kredit: NASA, ESA und E. Wheatley (STScI)
Und das ist so sehr interessant, weil Beteigeuze, der beliebteste, noch nicht ganz explodierende Stern, Ende 2019 gerade ein gewaltiges Verdunkelungsereignis erlebte. Mehrere Monate lang leuchtete der Stern in der Hälfte seines üblichen rötlichen Farbtons, und Astronomen streiten immer noch darüber, was ihn verursacht hat. Die beiden Hauptkonkurrenten sind ein Kühleffekt, der seine Leuchtkraft verlor, und der andere sind – Sie haben es erraten – Stauberuptionen, die den Stern blockierten. Ich bevorzuge eigentlich die letztere Erklärung; um Beteigeuze liegt viel Staub, und wir wissen, dass er dieses Material manchmal in großen Wolken verweht. Ein Temperaturabfall ist aber noch nicht auszuschließen.
Dennoch ist Beteigeuze ein roter Überriese. Geringere Masse, kleiner und nicht so leuchtend wie VY CMa (der schließlich einer der leuchtendsten Sterne in der gesamten Galaxie ist), aber sehr ähnlich. Wenn VY CMa Staub abbläst und abdunkelt, dann macht es Sinn, dass dasselbe mit Big B passiert.
Kunstwerk, das den Stern VY Canis Majoris darstellt, der riesige Staubwolken ausbricht. Kredit: NASA, ESA und R. Humphreys (University of Minnesota) und J. Olmstead (STScI)
Es gibt andere Unterschiede, von denen einige jedoch wichtig sind. Beteigeuze ist ein regelmäßiger veränderlicher Stern, der aufgrund der Physik tief in seiner unteren Atmosphäre zyklische Helligkeitsänderungen in der Größenordnung eines Jahres durchmacht. VY CMa ist eine irreguläre Variable, und die Änderungen ihrer Helligkeit dauern viele Jahre, sind wahrscheinlicher auf Dinge zurückzuführen, die in ihrer obersten Atmosphäre vor sich gehen. Sie müssen also vorsichtig sein, wenn Sie von einem Stern zum anderen extrapolieren. Aber trotzdem ist es eine provokative Idee.
Eine Vorher-Nachher-Reihe von Bildern von Beteigeuze zeigt, wie sie sich von Januar 2019 (links) bis Dezember 2019 (rechts) verändert hat. Kredit: ESO / M. Montargès et al.
Solche Sterne faszinieren und erschrecken mich. Es ist schwer zu begreifen, wie gewaltig sie sind, wie mächtig sie sind und wie sie ihr Leben leben. Aber sie sind entscheidend für die galaktische Evolution; Sie erzeugen in ihren Kernen schwere Elemente wie Eisen, die sich bei ihrer Explosion im Raum verteilen. Dieses Material geht dann in die Herstellung neuer Sterne, neuer Planeten… und uns . Buchstäblich ich und du.
Das Eisen in Ihrem Blut, das durch Ihren Körper gepumpt wurde, befand sich einst im Kern eines explodierenden Sterns wie VY CMa, der es zuerst in die Galaxie pumpte. Wenn das allein nicht Grund genug ist, solche Sterne zu studieren, ist es nichts.
