Vom stellaren Winde verweht

Der Stern Eta Carinae überbietet mit seiner Größe und Leuchtkraft alle anderen Sonnen in unserer Milchstraße, wird aber mit diesen Superlativen nicht mehr allzu lang aufwarten können, da sein Schicksal besiegelt ist

Nunmehr observierte ein internationales Forscherteam mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO (Chile) erstmals via Infrarot den 7.500 Lichtjahre entfernten Stern und den bipolaren Nebel, der ihn umhüllt. Das Ergebnis: Eta Carinae verliert ständig Materie und bläst einen starken stellaren Wind ins All. Pro Jahr verliert der Stern etwa die 500fache Masse der Erde. Die Konsequenz: Bereits in 10.000 bis 20.000 Jahren wird die ferne Sonne zu einer Supernova mutieren.

Der Stern Eta Carinae überbietet mit seiner Größe und Leuchtkraft alle anderen Sonnen in unserer Milchstraße, wird aber mit diesen Superlativen nicht mehr allzu lang aufwarten können, da sein Schicksal längst besiegelt ist

Fernab der Zivilisation, eingebettet in einer zerklüfteten sonnendurchfluteten Landschaft, die sich auf dem hochgelegenen Gipfelplateau des 2635 Meter hohen Cerro Paranal in der Atacama-Wüste im Norden von Chile erstreckt, thront das weltweit größte und bislang modernste optische und leistungsstärkste bodengestützte Observatorium der Postmoderne: das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO. Abseits von Smog, feuchter Luft und Lichtverschmutzung, ungestört von aufsteigender Warmluft, die Turbulenzen verursacht, blicken die Astronomen der ESO-Länder mehr als 300 Nächte im Jahr auf einen perfekt wolkenlosen Himmel.

Daher verwundert es nicht, dass die vier stationären 8,2-Meter-VLT-Spiegelteleskope Antu, Kueyen, Melipal und Yepun und die vier beweglichen 1,8-Meter-Hilfsfernrohre den astronomischen Wissensschatz mit aufsehenerregenden Entdeckungen und hochwertigen Fotos - so spektakulär wie keine andere erdgebundene Sternwarte zuvor - bereichert haben.

Erfolgsstory VLT

Seitdem die vier Teleskope zwischen Mai 1999 und September 2000 nach und nach einzeln in Betrieb genommen wurden, haben sie - mal als Solisten, mal im Duett oder als Trio, bisweilen sogar im Viererbund operierend - Schwarze Löcher aufgespürt, Dutzende extrasolare Planeten detektiert, Gammastrahlenblitze registriert, ferne Galaxienhaufen entdeckt und noch weitaus kleinere Objekte lokalisiert. So spürte die Paranal-Sternwarte im August dieses Jahres den gerade mal 15 x 9 Kilometer großen berühmten Halleyschen Kometen - siebzehn Jahre nach seinem letzten Besuch in unserem Sonnensystem - in einer Rekordentfernung von vier Milliarden Kilometern auf. Niemals zuvor beobachteten die Astronomen einen Kometen in so großer Distanz. Eine weitere spektakuläre Entdeckung gelang dem VLT Anfang April dieses Jahres. Innerhalb der Magellanschen Wolken, die auf der südlichen Erdhalbkugel mit bloßem Auge als auffallend helle Nebelflecken zu sehen sind, machte das ESO-Observatorium weitere Nebelflecken aus.

Just darin versteckten sich ionisierte Regionen, in denen heiße und in der Blüte ihres stellaren Daseins stehende junge Sterne im wahrsten Sinne des Wortes "erstrahlten". Um solche Resultate zu erzielen, bedienen sich die ESO-Forscher der inzwischen altbewährten "adaptiven Optik". Dieses spezielle Korrekturverfahren erlaubt die Angleichung der atmosphärischen Schwankungen durch die laufende Messung der Bildverformungen und deren Kompensation mittels rechnergesteuerter, schnell deformierbarer Spiegel, die in den Strahlengang der Teleskopriesen eingebracht sind. Das Resultat: Die Luftunruhen in der Erdatmosphäre werden herausgefiltert, das Bild förmlich "entwackelt".

Das eigentliche technische Highlight des High-Tech-Tors zu den Sternen ist aber das gigantische Sterninterferometer: das Very Large Telescope Interferometer (VLTI. Bei dieser Beobachtungstechnik wird der Stern mit zwei Teleskopen beobachtet, und das Licht wird zu einem gemeinsamen Fokus geleitet und dort kohärent überlagert. Einfach ist die Aufgabe, das Licht der vier Fernrohre in einem gemeinsamen Brennpunkt zu bündeln, beileibe nicht. An dem komplexen optischen Ausgleichssystem, das hierfür erforderlich ist, feilen die Forscher immer noch.

Um einen Erfolg reicher

Dennoch kann jetzt ein internationales Wissenschaftlerteam der ESO unter Zuhilfenahme der interferometrischen VLT-Technik mit einem neuen Erfolg aufwarten. Erstmals gelang es, die äußere Hülle von Eta Carinae, dem hellsten und aktivsten Stern in unserer Galaxis, räumlich aufzulösen. Hierbei zeichneten die Forscher unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ein bislang unerreicht genaues Bild der Vorgänge um den leuchtkräftigen 7500 Lichtjahre von der Erde entfernten Himmelskörper auf.

Bereits im Jahr 1841 wurden die Himmelsspäher auf den bis dahin eher unauffälligen Stern am Südhimmel im Sternbild Carina (Kiel des Schiffes) aufmerksam. Damals wurden sie zwangsläufig Augenzeugen von den Auswirkungen einer gewaltigen Eruption, die sich 7500 Jahre zuvor in der näheren Umgebung von Eta Carinae zugetragen haben musste. Für kurze Zeit erschien Eta Carinae als zweithellster Stern am Südhimmel; nur der Sonnennachbar Sirius war noch heller. Danach nahm die Helligkeit wieder ab; heute ist Eta Carinae deutlich schwächer als zuvor.

Zwar rätselten die Forscher lange Zeit über die Ursache und Quelle des Ausbruchs sowie über den Grund für das sukzessive schwächer werdende Emittieren des Sterns. Doch erst im Zuge des Aufkommens der Infrarot-Astronomie lüftete sich der Schleier zusehends. Die "Sterngucker" erkannten, dass Eta Carinae von einer aus zwei Pilzwolken bestehenden Struktur, dem so genannten bipolaren Homunculus Nebel (Katalognummer NGC 3372), der 1841 kreiert wurde, förmlich eingehüllt wird. Mit den Jahren schob sich aber ein großer Teil der herausgeschleuderten stellaren Materie vor den Stern und verdunkelte denselbigen - sehr zum Verdruss der damaligen Vertreter der optischen Astronomie.

Stellarer Rugby-Ball

Für die VLT-Forscher der ESO in Chile war dies Anlass genug, Eta Carinae und sein Umfeld erstmals mit einem System adaptiver Optik und zwei Infrarot-Instrumenten genauer unter die Lupe zu nehmen. Hierbei zeigte sich, dass die zentrale Region des Homunculus-Nebels von einem sehr leuchtkräftigen Objekt dominiert wird, um das herum viele kleinere Flecken zu erkennen sind. Eine weitaus detaillierte Aufnahme hiervon gelang den Forschern mit dem VLT Interferometer Commissioning Instrument (VINCI), mit dem sich Strukturen in der Größenordnung von 10 Astronomischen Einheiten (vergleichbar mit dem Durchmesser der Jupiterbahn) auflösen respektive untersuchen lassen. "Mit VINCI führen wir zu jedem Zeitpunkt nur eine eindimensionale Messung durch. Erst durch die Kombination von zu verschiedenen Zeitpunkten und mit unterschiedlichen Konfigurationen des VLT-Interferometers aufgenommenen Daten lässt sich ein zweidimensionales Bild rekonstruieren", erklärt Alex de Koter, Mitautor des in der Fachzeitschrift Astronomy&Astrophysics erscheinenden Artikels über diese Messungen.

Aufgrund der VINCI-Daten konnten das Team erstmals die äußerste Hülle von Eta Carinae räumlich auflösen. Dabei erlebten die Forscher eine Überraschung: Der Wind um Eta Carinae scheint entlang seiner Drehachse lang gestreckt zu sein, also mehr einem Rugby-Ball zu gleichen und zudem noch in einer Linie mit dem ausgeworfenen Material des Nebels zu liegen. Normalerweise wäre hier eine Abplattung zu den Polen hin zu erwarten gewesen. Doch Eta Carinae scheint in dieser Hinsicht eigenwillig zu sein. Nicht zuletzt dreht sich der Stern sehr schnell. Wie die aktuellen Messungen zeigen, rotiert der Stern mit 90 Prozent seiner maximal möglichen Geschwindigkeit, was wiederum die ungewöhnliche Geometrie der stellaren Winde erklären würde, die in dieselbe Richtung wie die beiden pilzförmigen Wolken des Homunculus-Nebel weisen.

Stellarer Exitus in 10.000 Jahren

Wohin sein stellarer Wind aber auch immer wehen mag - Eta Carinae wird auf jeden Fall "bald" vom selbigen verweht werden. Denn die hohe Instabilität von Eta Carinae bringt es mit sich, dass der Stern eine nur noch geringe Lebenserwartung hat. Gerade mal zwei bis drei Millionen Jahre währt die gesamte Lebensspanne von Eta Carinae, was für einen Stern eigentlich extrem wenig ist. An astronomischen Maßstäben gemessen befindet sich die ferne Riesensonne inzwischen in der Endphase ihres nuklearen Lebens.

Zwar hat Eta Carinae etwa die 100fache Masse unserer Sonne und eine fünf Millionen Mal höhere Leuchtkraft als unser Zentralgestirn; doch die Menge an Materie, die der sterbende Riesenstern in unregelmäßigen Ausbrüchen ständig in zwei entgegengesetzte Richtungen ins All schleudert, ist enorm. Pro Jahr bläst der Stern die 500fache Masse der Erde als stellaren Wind in den Weltraum. Ginge der beobachtete Massenverlust auf diesem Niveau weiter, würde sich Eta Carinae, dessen Dimensionen immerhin fast der Ausdehnung unseres Sonnensystem entsprechen - in rund 100.000 Jahren gänzlich auflösen.

Doch dazu wird es wohl nicht mehr kommen, da sich Eta Carinae vorher aus der Geschichte der Milchstraße als Supernova verabschieden wird. Frühestens in 10.000, spätestens in 20.000 Jahren. Zumindest sollten unsere entfernten Nachfahren diese astrophysikalische Gegebenheit in ihrem Kolonisationsplan mit berücksichtigen, wenn sie in einigen Tausend Jahren das All besiedeln.

Mehr zu Eta Carinae in "Astronomy and Astrophysics" (A&A 410, L37-L40) (Harald Zaun)

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