Lichtechos im Eta Carinae Nebel (Originalartikel vom 26.10.2018)

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Eine Falschfarben-Infrarotaufnahme des Nebels nahe des massereichen, flackernden Sterns Eta Carinae. Der kleine weiße Kreis markiert ein „Echo“ – ein helles Wölkchen, das neuerdings aufgeleuchtet ist, als Schockwellen von einem Ausbruch des Sterns (der außerhalb des oberen Bildrandes gelegen ist) hindurchliefen. Astronomen datieren den Ausbruch, der das helle Wölkchen erzeugt, auf die Große Eruption von 1837 und leiten aus dem Spektrum ab, daß das Aufleuchten vermutlich von einem Ereignis ausgelöst wurde, bei dem drei Sterne verschmolzen. Die weiteren Bildbeschriftungen stehen mit dem räumlichen Aufbau des Models und den Filtern der IRAC-Kamera in Zusammenhang.
IRAC-NASA, Smith et al. 2018

 

Der junge Stern Eta Carinae strahlt eindrucksvoll am Himmel der südlichen Hemisphäre. Auch wenn er recht weit von der Erde entfernt ist (ungefähr siebentausend Lichtjahre im Vergleich zu der durchschnittlichen Entfernung von etwa eintausend Lichtjahren bei Sternen, die man mit unbewaffnetem Auge sehen kann), kann er leicht von Menschen auf der Südhalbkugel gesehen werden, da er unglaublich hell ist – rund fünf Millionen Mal leuchtkräftiger als unsere Sonne. Astronomen haben als Grund für die Helligkeit seine gewaltige Masse vorgeschlagen – vielleicht mehr als 200 Mal so massereich wie unsere Sonne, was ihn zu einem der massereichsten Sterne macht, die man kennt. (Massereiche Sterne verbrauchen ihren Wasserstoff viel schneller als sonnenähnliche Sterne und sind heißer als auch heller.)

Eta Carinae liegt in einer großen Molekülwolke (dem Carina-Nebel), umgeben von einer doppelt keulenförmigen Struktur aus Gas und Staub, die wohl aus den gewaltigen Masseauswürfen und unregelmäßigen Winden des Sterns (oder anderen nah gelegenen Sternen) hervorgingen. Eta Carinae selbst ist dafür bekannt, sehr variabel zu sein; John Herschel (des Sohn des britischen Hofastronomen William Herschel) lenkte als erster die Aufmerksamkeit auf diesen Stern und ein besonders spektakuläres Aufleuchten, das der Stern erfuhr und „Die Große Eruption“ genannt wurde. Forscher haben diskutiert, ob die ganze Region von aktiver Sternentstehung beherrscht wird und/oder ob eine Supernova in der Nähe explodiert ist, die zusammen zur Variabilität und den komplexen Strukturen beitragen würden. Sie haben ebenfalls vorgeschlagen, daß die Große Eruption auf die Verschmelzung eines Paares von Doppelsternen zurückzuführen ist und vergleichbare Ereignisse die extremen Geschehnisse in anderen Galaxien antreiben könnten.

Während Strahlung und Schockwellen von stellaren Ausbrüchen sich durch das interstellare Medium ausbreiten, treffen sie auf in Form von Bändern oder Wolken verteiltes Material, daß dann aufleuchtet – „Echos“ der Ausbruchsereignisse selbst. CfA-Astronom David James war Mitglied in einem Team, das „Lichtechos“ von Eta Carinae untersucht hat. Das Team hat zuvor bereits Ergebnisse über Echos veröffentlicht, die seit 2003 gesehen wurden, aber nun berichten sie vom Auffinden eines neuen Lichtechos aus der sorgfältigen Subtraktion von Bildern, die zu verschiedenen Zeiten aufgenommen wurden. Das neue Echo ist ein wenig heller als andere, die sie beobachtet haben, und in seinem Wesen nach verschieden: es schwächt sich viel langsamer ab und zeigt unterschiedliche spektrale Merkmale.

Die Wissenschaftler untersuchten Bilder und Spektren des Nebels, aufgenommen bei optischen Wellenlängen mit den CTIO Blanco sowie den Magellan Baade und Clay Teleskopen als auch im Infraroten mit der IRAC-Kamera an Bord von Spitzer. Die Spektren offenbaren zum ersten Mal sehr hohe Ausdehnungsgeschwindigkeiten im Gas, bis zu 80.5 Millionen Kilometer pro Stunde, und Hinweise auf einen Ausbruch in zwei Phasen, die die Forscher bis zur Großen Eruption zurückverfolgen können. Sie deuten die Ergebnisse derart, daß ein System aus drei Sternen zur Verschmelzung kam und den ursprünglich bedeutsamsten Stern herausschleuderte. (Sie fanden auch Hinweise für frühere Ausbruchsaktivität – mehr als 600 Jahre vor der Großen Eruption.) Das neue Bild unterscheidet sich in mehreren wichtigen Punkten von den älteren Vorstellungen und kann viel leichter eine größere Vielfalt an Beobachtungen erklären. Es gibt den Beleg für eine Beobachtung von Eta Carinae, die auf John Herschel zurückgeht, mit vielen umfangreichen Ergebnissen über die vergangenen Jahrzehnte. Wenn der Ausbruch von Eta Carinae tatsächlich eine derartige Dreier-Verschmelzung war, eröffnen diese Daten neue Einsichten darüber, wie sich sehr massereiche Sterne bilden und in ihrer Umgebung entwickeln.

Literatur:
„Light Echoes from the Plateau in Eta Carinae’s Great Eruption Reveal a Two-Stage Shock-Powered Event“
Nathan Smith, Jennifer E. Andrews, Armin Rest, Federica B. Bianco, Jose L. Prieto, Tom Matheson, David J. James, R. Chris Smith, Giovanni Maria Strampelli, and A. Zenteno
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 480, 1466–1498 (2018)

oder

arXiv:1808.00992v1 [astro-ph.SR] 2 Aug 2018