Betelgeuse wird wieder heller

Die neuesten Beobachtungen von Betelgeuse zeigen, dass sich der Stern jetzt langsam aufhellt. Keine Supernova heute! Nichts zu sehen, nächstes Mal viel Glück.

Trotz einiger Hype ist dieses Verhalten genau das, was Astronomen erwartet haben. Betelgeuse ist ein ganz anderer Stern als unsere Sonne. Während unsere Sonne in ihrer Blütezeit ein Hauptreihenstern ist, ist Betelgeuse ein roter Riesenstern am Rande des Todes. Aber der Tod eines Sterns ist kein einfacher Prozess.

Sterne leuchten so hell und so lange aufgrund eines empfindlichen Gleichgewichts zwischen Schwerkraft und Kernfusion. Die Schwerkraft möchte einen Stern unter seinem Gewicht zusammenbrechen lassen. Ohne Kernfusion würde die Schwerkraft einen Stern in einen weißen Zwerg, einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zerquetschen. Durch den Druck, den die Schwerkraft erzeugt, kann Wasserstoff im Kern des Sterns zu Helium verschmelzen. Der Prozess ist bekannt als Proton-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 erwärmt den Kern noch weiter und lässt ihn gegen die Schwerkraft zurückdrücken.

Bei Sternen, die größer als die Sonne sind, beginnt ein weiterer Fusionsprozess, der als CNO-Zyklus bekannt ist. CNO steht für Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff, da der Prozess Helium zu diesen drei Elementen verschmilzt. Dieser Prozess ist der Grund, warum diese drei Elemente mit Ausnahme von Wasserstoff und Helium im Universum am häufigsten vorkommen.

Während sowohl die pp-Kette als auch der CNO-Zyklus innerhalb eines Sterns gleichzeitig auftreten können, nimmt der CNO-Zyklus mit der Zeit zu, wenn 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.

Dies ist die Phase, in der sich Betelgeuse gerade befindet. Für Millionen von Jahren war es ein Hauptreihenstern mit etwa 20 Sonnenmassen. Aber es verschmilzt jetzt Helium so wütend, dass es zu einem roten Überriesen erblüht ist. Betelgeuse geht der Treibstoff aus und am Ende wird die Schwerkraft gewinnen. Es ist nur eine Frage der Zeit.

Aber diese Zeit ist nicht unbedingt bald. Betelgeuse hat genug Helium, um etwa 100.000 Jahre im roten Überriesenstadium zu bleiben. Selbst wenn das Helium ausgeht, kann es etwa ein Jahrtausend lang Kohlenstoff zu schwereren Elementen verschmelzen. Danach werden sich die Dinge ziemlich schnell ändern. Wenn der Kohlenstoff ausgeht, wird versucht, immer schwerere Elemente für etwa ein Jahr zu verschmelzen. Dann wird sein Kern zusammenbrechen, Betelgeuse wird eine Supernova und wir werden endlich unsere Show bekommen.

Wie wir am besten beurteilen können, befindet sich Betelgeuse immer noch tief in der roten Überriesenphase seines Lebens. Obwohl es in letzter Zeit erheblich abgenommen hat, steht es nicht kurz vor der Explosion. Das allmähliche Dimmen und Aufhellen deutet darauf hin, dass es in unserem Leben nicht explodieren wird. Es deutet darauf hin, dass der Kern von Betelgeuse immer noch mit gleichmäßiger Geschwindigkeit tuckert.

Die sich ändernde Helligkeit von Betelgeuse ist auf einen als Konvektion bekannten Prozess zurückzuführen. Die oberen Schichten des Sterns werden vom Kern erwärmt, und dies erzeugt einen Fluss von heißeren und kühleren Regionen. Das Material im Innenraum wird erwärmt und steigt an die Oberfläche. Es kühlt sich dann ab und sinkt in den Stern, und der Zyklus geht weiter. Die Konvektion findet in den äußeren Regionen der meisten Sterne statt, einschließlich unserer Sonne. Auf der Oberfläche der Sonne sind diese Konvektionsbereiche als Granulat bekannt und haben typischerweise die Größe von Texas. Das klingt groß, aber für die Sonne ist das kleiner als die meisten Sonnenflecken. Obwohl die Sonne helle heiße Regionen und schwächere kühle Regionen aufweist, sind sie im Vergleich zur Sonnenoberfläche so klein, dass sich die Sonnenhelligkeit insgesamt nicht ändert.

Aber die äußere Schicht von Betelgeuse ist viel weniger dicht als die der Sonne. Es ist noch weniger dicht als die Erdatmosphäre. Es ist im Grunde eine dünne Suppe aus glühendem Gas. Das bedeutet, dass die Konvektionsregionen auf Betelgeuse sehr groß sein können. Eine einzelne Region kann einen großen Teil des Sterns bedecken. Wenn eine dieser Regionen nach oben steigt, wird Betelgeuse heller und wenn es abkühlt, wird der Stern dunkler. Betelgeuse beginnt sich aufzuhellen, weil heißes Material an seine Oberfläche konvektiert. Dies ist normal für Betelguese und wahrscheinlich so, wie es für Jahrtausende sein wird.

Also heute kein Boom. Aber eines Tages boom. Früher oder später … Boom!

Referenz: Edward Guinan et al. „Der Fall und Anstieg der Helligkeit von Betelgeuse“

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