Estrella wurde 1937 1.000 Mal heller und jetzt wissen wir warum

Ein Ereignis im Jahr 1937 erregte die Aufmerksamkeit von Astronomen auf der ganzen Welt, die nicht ahnten, dass dieses Geheimnis viele Jahrzehnte lang bestehen bleiben würde. Ein Stern im Sternbild Orion wurde plötzlich 1000 Mal heller. Dies war eine der ersten Beobachtungen von Sternen, die plötzlich an Helligkeit zunahmen und für die es keine Erklärung zu geben schien.

Seit Jahrzehnten sind Astronomen auf Sterne mit ähnlichen Phänomenen gestoßen, und die Suche nach einer Erklärung begann, das Interesse von Forschergruppen zu wecken. Diese Sterne wurden als FU Orionis bekannt, was sich auf den Namen des Sterns von 1937, Orionis North, bezieht. Auffallend war, dass dieses Verhalten nur mit alten Sternen in Verbindung gebracht zu werden schien, während FU Orionis neu ist.

Mit neuen Daten des ALMA-Observatoriums hat eine Gruppe von Astronomen einen Artikel in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht, in dem sie behaupten, den Grund für diese Ereignisse gefunden zu haben. Es ist das erste Mal, dass Beobachtungsdaten über den Prozess, der die Helligkeitszunahme verursacht, erfasst wurden, heißt es in dem Artikel. Und eine physikalische Erklärung ist möglich geworden.

FU Orionis Sterne

Im Sternbild Orion befindet sich ein Sternpaar mit einer Masse von 0,6 Sonnenmassen und 1,2 Sonnenmassen. Die Sterne tragen die Namen Orionis Nord und Orionis Süd. Sie erregten 1937 Aufmerksamkeit, als der Stern Orionis Nord plötzlich etwa 1000 Mal heller wurde. Seitdem suchen die Astronomen nach einer Erklärung für dieses Phänomen.

Sterne, die ähnliche Ereignisse erlebt haben, wurden zu Ehren des Paares von 1937 FU Orionis-Sterne genannt. Diese Sterne ziehen die Aufmerksamkeit auf sich, weil sie mehrere Millionen Jahre alt und sehr jung sind. V1647 Orionis war ein FU Orionis, der im Jahr 2004 auftrat und ebenfalls zu den untersuchten Objekten gehört.

ALMA

Das ALMA-Observatorium in Chile wurde als revolutionäres Instrument für die Astronomie gebaut. Es verfügt über 66 Antennen, von denen die Hauptantenne einen Durchmesser von 12 Metern hat. Die 66 Antennen wirken zusammen wie ein großes Interferometer zur Beobachtung von Radiowellen. ALMA beobachtet den Himmel ganztägig an jedem Tag des Jahres.

Eine der großartigen Beobachtungen, die die Bedeutung von ALMA hervorheben, war das Foto des Schwarzen Lochs M87*. Dank ALMA im Rahmen des Projekts, das darauf abzielte, ein schwarzes Loch zu fotografieren, wurde das Foto ermöglicht und 2019 veröffentlicht. Neben seiner Bedeutung für die Wissenschaft ist ALMA auch eine Touristenattraktion, die viele Besucher anlockt.

Keine Erklärung

Die FU Orionis-Sterne zeichnen sich gerade dadurch aus, dass sie sehr jung sind, nur wenige Millionen Jahre alt. Helligkeitsschwankungen sind bei Sternen nicht ungewöhnlich, aber dieser Prozess findet normalerweise am Ende des Lebens eines Sterns statt. Während des Endes seines Lebens weist der Stern Helligkeitsschwankungen auf, die je nach Stadium zunehmen oder abnehmen können.

Dies geschieht, weil sich der Stern ausdehnt, wenn sein Wasserstofftreibstoff zur Neige geht und er zu einem Roten Riesen wird.Die Helligkeit eines Roten Riesen hängt von der Masse ab, die der Stern hatte, bevor er den Prozess begann. Im Stadium des Roten Riesen entweichen Schichten von Gasen aus der Oberfläche des Sterns, was seine Helligkeit verändert.

Akkretionsscheibe

Wenn von Akkretionsscheiben die Rede ist, denkt man natürlich sofort an die berühmten Akkretionsscheiben der Schwarzen Löcher. Diese Strukturen haben ihren Namen, weil es sich um echte Scheiben aus Material, in der Regel Plasma, handelt, die sich spiralförmig auf ein zentrales Objekt zubewegen. Jedes Objekt mit einem ausreichend starken Gravitationsfeld kann eine Akkretionsscheibe haben.

Aus diesem Grund sind Akkretionsscheiben bei Sternen und Material, das sich spiralförmig auf sie zubewegt, sehr häufig zu finden. Dies ist vor allem bei jüngeren Sternen der Fall, bei denen die Materialreste, aus denen der Stern entstanden ist, scheibenförmig um ihn herum verbleiben können. Zwischen dem zentralen Objekt und der Akkretionsscheibe besteht eine komplexe Dynamik.

Das Ende eines Geheimnisses

ALMA-Forscher haben die Beobachtungsdaten des Observatoriums genutzt, um das Kohlenmonoxid (CO) um den 1937er FU Orionis zu kartieren. Sie fanden ein Filament aus CO, das ein Akkretionsmodell um den Stern beschreibt. Allerdings ist das Filament nicht massiv genug, um eine Helligkeitsänderung zu verursachen.

Die Idee ist, dass das Filament ein Überbleibsel eines vergangenen Ereignisses ist, das die Akkretionsscheibe destabilisierte. Durch die Destabilisierung fiel mehr Material in Richtung des Sterns, wodurch die Helligkeit erheblich zunahm. Die Helligkeit der Scheibe und des Objekts hängt von der Akkretionsrate des zentralen Objekts ab.

Quellenhinweis:

Hales et al. 2024 Discovery of an Accretion Streamer and a Slow Wide-angle Outflow around FU Orionis The Astrophysical Journal