Warum Eta Carinae so launisch leuchtet

RUB-Astronomin erhält Lise-Meitner-Preis

Versteckt hinter zwei Nebeln liegt der rätselhafte Stern, den Dr. Kerstin Weis (Astronomisches Institut der RUB) für ihre Habilitation entlarven will: Eta Carinae ist ein sog. Leuchtkräftiger Blauer Veränderlicher (LBV), er verändert aus bisher ungeklärten Gründen in bestimmten zeitlichen Abständen sein Spektrum. Ist er von einer Hülle umgeben, die ihn pulsieren lässt? Oder ist er in Begleitung eines anderen massereichen Sterns unterwegs, der zeitweise seine Strahlung absorbiert? Diese Fragen will Dr. Weis anhand neuer, unvergleichlich detaillierter Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops (HST) und des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile beantworten. Bei ihrer Arbeit wird sie für die nächsten zwei Jahre mit dem Lise-Meitner-Stipendium des NRW-Wissenschaftsministeriums unterstützt.

Vom massereichen Stern zum Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen

Eta Carinae wird auf ca. 120 Sonnenmassen geschätzt. Solche massereichen Sterne haben eine vergleichsweise kurze Lebensdauer und entwickeln sich schnell von stabilen Sternen zu Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen (LBV), die kühler sind und durch Sternwinde viel von ihrer Masse verlieren. Geladene Teilchen werden dabei von der Oberfläche ins All geschleudert. Die Helligkeit der LBVs variiert, manchmal kommt es auch aus bisher ungeklärten Gründen zu großen Eruptionen, in denen der Stern schlagartig seine Helligkeit um mehr als das hundertfache steigert. Auch das Spektrum der LBVs verändert sich.

Sternenpaar im dichten Nebel

Eta Carinae ist unter den LBVs derjenige, der uns am nächsten ist: Rund 7500 Lichtjahre ist er von der Erde entfernt. Was ihn außerdem besonders macht, ist, dass er erst kürzlich – 1847 – seine letzte große Eruption hatte. Damals war der Stern am Himmel sogar mit bloßem Auge als zweithellster Stern überhaupt zu sehen. Sein Spektrum verändert sich regelmäßig in einem Rhythmus von 5,52 Jahren. Aber was ruft diese Veränderungen hervor? Die Forscher haben dazu zwei Modelle entwickelt: Möglich wäre, dass ein weiterer massereicher Stern in seiner Nähe ist, mit dem er sich umkreist. Dabei kollidieren die beiden Sternwinde und produzieren Röntgenstrahlung. Die kühlere Atmosphäre des einen Sterns hebt bei größerer Nähe zwischen den beiden einige Strahlung des anderen auf, so dass sie nicht mehr messbar ist. Der Nachweis dieses Modells ist schwierig, denn zum einen würden alle Messungen immer beide Sterne auf einmal erfassen, zum anderen ist Eta Carinae von zwei Nebeln umgeben. Einer davon ist der dichte, staubreiche Homunkulusnebel, der die Verhältnisse in seinem Inneren verschleiert.

Einzelgänger mit pulsierender Hülle

Ein anderes mögliches Szenario ist, dass Eta Carinae – als Einzelgänger – eine massereiche Hülle hat, die den Stern kühlt und Staub bildet, der wiederum das Spektrum des Sterns absorbiert. Nach einer gewissen Expansion wird die Hülle möglicherweise abgestoßen, so dass sich der Stern wieder zusammenzieht und irgendwann eine neue Hülle abstößt: Der Stern pulsiert. Eine Pulsationsperiode von 5,52 Jahren wäre möglich.

Hochaufgelöste Spektren über lange Zeit

Wie Eta Carinae nun wirklich beschaffen ist, will Dr. Kerstin Weis anhand von Beobachtungen mit dem Very Large Telescope und dem Hubble-Weltraum-Teleskop herausfinden. „Die Aufnahmen sind schon ca. zu 90 Prozent gemacht und können ab sofort ausgewertet werden“, so die Astronomin. Gerade die VLT-Daten haben einige entscheidende Vorteile, z. B. ist ihre spektrale Auflösung erheblich höher als die anderer Daten. Zudem wurden die Aufnahmen mit dem VLT kontinuierlich gemacht – beim Hubble-Teleskop werden nur alle ein bis zwei Monate Aufnahmen gemacht. Diese gute zeitliche Abdeckung ermöglicht es ihr, nach weiteren Periodizitäten zu suchen. Sog. Langspaltspektroskopien, die nur einen bestimmten Abschnitt des Sterns erfassen, sollen Aufschluss über die Temperaturen an verschiedenen Stellen des Sterns geben. Daraus wiederum lassen sich Rückschlüsse auf seine Expansion ziehen. Anhand der HST-Bilder könnte es gelingen, Nebel und Stern(e) voneinander zu trennen. Eine weitere Frage, mit der sich Kerstin Weis beschäftigt, ist die Herkunft der Nebel.

Lise-Meitner-Stipendium

Mit dem Lise-Meitner-Stipendium fördert das NRW-Wissenschaftsministerium junge Wissenschaftlerinnen auf ihrem Weg in die Spitzenforschung. Die Frauen werden für jeweils zwei Jahre bei ihrer Habilitation unterstützt, mit der Wissenschaftler den Nachweis der ihrer Lehrbefähigung erbringen und sich um eine Professur an Hochschulen bewerben können.

Weitere Informationen

Dr. Kerstin Weis, Astronomisches Institut der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-23450, E-Mail: kweis@astro.rub.de