Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Heftige Sternwindkollision im Doppelsternmonster Eta Carinae

19.10.2016

Eta Carinae ist ein sehr massereiches und hellleuchtendes Doppelsternsystem. Beim massereicheren der beiden Sterne handelt es sich mit rund hundert Sonnenmassen um einen der größten und leuchtkräftigsten Sterne überhaupt. Im zentralen Bereich dieses Doppelsternsystems stoßen energiereiche Sternwinde mit Geschwindigkeiten von über 10 Millionen Stundenkilometern zusammen. Einem internationalen Forscherteam unter der Leitung von Gerd Weigelt vom Bonner MPIfR ist es zum ersten Mal gelungen, Eta Carinae mit Hilfe der Nahinfrarot-Interferometrietechnik zu untersuchen und dabei einzigartige Bilder des Bereichs zwischen beiden Sternen zu erhalten, in dem die jeweiligen Sternwinde kollidieren.

Eta Carinae ist ein Doppelsternsystem mit zwei massereichen Komponenten in ca. 7500 Lichtjahren Entfernung. Die Energie in diesem System erzeugt spektakuläre Effekte. Der Doppelstern wird umgeben von einem eindrucksvollen Nebel (Homunkulus-Nebel), dem Überrest von Material, das 1843 in einem gewaltigen Ausbruch herausgeschleudert wurde. Eta Carinae ist ein guter Kandidat für die nächste Supernova in unserer Milchstraße.


Links: der Homunkulus-Nebel um Eta Carinae. Rechts: hochaufgelöstes Bild der Windkollisionszone im Zentrum mit der Umlaufbahn des Doppelsternsystems als gelber Ellipse.

ESO (links) und Gerd Weigelt, MPIfR (rechts)


Drei der 1,8m-Teleskope des “Very Large Telescope Interfrometers” (VLTI) der Europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal in Chile.

Gerd Weigelt, MPIfR

Die Primärkomponente von Eta Carinae ist rund 100 Mal massereicher und fünf Millionen Mal leuchtkräftiger ist als unsere Sonne. In den Spätphasen ihrer Entwicklung geben derart massereiche Sterne riesige Mengen von Gas in Form von Sternwinden ab, bevor sie schließlich als Supernovae explodieren. Die Untersuchung dieses dramatischen Massenverlusts ist entscheidend für unser Verständnis der Entwicklung von massereichen Sternen.

Beide Komponenten des Doppelsternsystems Eta Carinae sind extrem leuchtkräftig. Ihre gewaltige Strahlung stößt große Mengen von Material in Form von schnellen Sternwinden von der Oberfläche ab. Diese Hochgeschwindigkeits-Sternwinde stoßen nun im Raum zwischen beiden Sternen miteinander zusammen.

Das führt zu extremen physikalischen Prozessen in der zentralen Region zwischen beiden Sternen, wo der Sternwind der Sekundärkomponente mit einer Geschwindigkeit von rund 3000 km/s (das sind über 10 Millionen Stundenkilometer!) in den dichten Sternwind der Primärkomponente kracht. Im Kollisionsgebiet steigt die Temperatur auf viele 10 Millionen Grad, das ist heiß genug zur Erzeugung von Röntgenstrahlung. Bis jetzt war es nicht möglich, genau diese zentrale Region räumlich aufzulösen, da ihre Winkelausdehnung selbst für die größten existierenden Teleskope zu gering war.

Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Gerd Weigelt vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) hat nun mit einer neuartigen Bildverarbeitungstechnik auf der Grundlage von interferometrischen Beobachtungen mit großen Basislinien extrem hochaufgelöste Bilder von Eta Carinae erhalten (vgl. Abb. 1). Diese Technik kombiniert das Licht von drei oder mehr Teleskopen zu Multi-Teleskopbildern oder Interferogrammen. Aus einer großen Anzahl solcher Interferogramme können mit ausgefeilten Bildrekonstruktionsmethoden extrem scharfe Bilder gewonnen werden.

Mit dieser Methode werden Winkelauflösungen erreicht, die proportional zum Abstand zwischen den einzelnen Teleskopen sind. Die neuen Beobachtungen von Eta Carinae wurden mit dem Interferometrie-Instrument AMBER am “Very Large Telescope Interferometer“ (VLTI) der Europäischen Südsternwarte ESO gewonnen. Die in drei der beweglichen 1,8m-VLTI-Teleskope einfallende Infrarotstrahlung wurde mit AMBER kombiniert. Mit einem maximalen Abstand von 130 Metern zwischen den Teleskopen konnte eine Winkelauflösung erreicht werden, die diejenige der größten Einzelteleskope um das Zehnfache übersteigt.

“Damit sind unsere Träume wahr geworden, da wir nun Bilder mit extreme hoher Auflösung im Infrarotbereich zur Verfügung haben”, sagt Gerd Weigelt. „Das ESO-VLTI-Teleskop bietet uns einzigartige Möglichkeiten, unser physikalisches Verständnis von Eta Carinae und einer Reihe von weiteren astronomischen Schlüsselobjekten zu vergrößern.“

Die Anwendung der Bildtechniken zur Erzeugung von Infrarotbildern mit extrem hoher Auflösung hat es dem Forscherteam zum ersten Mal ermöglicht, direkte Abbildungen sowohl von der Sternwindzone um den Primärstern als auch von der Kollisionszone beider Sternwinde zwischen Primär- und Sekundärstern zu erhalten (Abb. 1). Da die Bildverarbeitung neben der hohen räumlichen Auflösung gleichermaßen eine hohe spektrale Auflösung liefert, war es möglich, Spektralbilder bei mehr als 100 unterschiedlichen Wellenlängen innerhalb der Brackett-Gamma-Linie des Wasserstoffs zu erhalten. Das ist für astrophysikalische Untersuchungen von Eta Carinae von großer Bedeutung, da solche Multifrequenzaufnahmen sowohl die Strahlungsintensität als auch die Geschwindigkeitsverteilung direkt in der Kollisionszone zeigen. Die Geschwindigkeiten werden dabei aus Frequenzverschiebungen über den Dopplereffekt abgeleitet. Die Ergebnisse dienen dazu, physikalische Modelle der Sternwind-Kollisionszonen zu verbessern und besser zu verstehen, wie extrem massereiche Sterne im Zuge ihrer Entwicklung Masse in Form von Sternwinden abgeben.

Die Modelle zur Sternwind-Kollision, die zur Interpretation der neuen Resultate angewendet werden, wurden von Tom Madura an der San Jose State University und seinen Mitarbeitern erstellt. „Die neuen VLTI-Beobachtungen werden eine wichtige Rolle für zukünftige Modellrechnungen spielen, da wir nun Informationen bei wesentlich höherer Auflösung als jemals zuvor haben, um die Modelle anzupassen“, erklärt Tom Madura.

Karl-Heinz Hofmann vom MPIfR betont: „Unsere Rekonstruktionsmethode für Multifrequenzbilder hat es ermöglicht, unerwartete Strukturen in einem weiten Geschwindigkeitsbereich zu erfassen. Es ist klar, dass die Infrarot-Interferometrie die Infrarotastronomie revolutionieren wird.“

Dieter Schertl, ebenfalls MPIfR, sieht Perspektiven für die Zukunft: “Die neuen VLTI-Instrumente der nächsten Generation werden es uns ermöglichen, interferometrische Bilder mit noch höherer Auflösung in einem weiten Wellenlängenbereich zu erhalten, der vom Nahinfraroten mit GRAVITY bis zum mittleren Infrarot mit MATISSE reicht. Dieser ausgedehnte Wellenlängenbereich ist erforderlich, um die physikalischen Eigenschaften der beobachteten Objekte abzuleiten.“.

Das Forscherteam umfasst G. Weigelt, K.-H. Hofmann, D. Schertl, N. Clementel, M.F. Corcoran, A. Damineli, W.-J. de Wit, R. Grellmann, J. Groh, S. Guieu, T. Gull, M. Heininger, D.J. Hillier, C.A. Hummel, S. Kraus, T. Madura, A. Mehner, A. Mérand, F. Millour, A.F.J. Moffat, K. Ohnaka, F. Patru, R.G. Petrov, S. Rengaswamy, N.D. Richardson, T. Rivinius, M. Schöller, M. Teodoro, und M. Wittkowski, darunter folgende MPIfR-Wissenschaftler: Gerd Weigelt, der Erstautor, sowie Karl-Heinz Hofmann, Dieter Schertl und Matthias Heininger.

Originalveröffentlichung:

G. Weigelt et al.: VLTI-AMBER velocity-resolved aperture-synthesis imaging of  Carinae with a spectral resolution of 12 000, 2016, Astronomy & Astrophysics, Online-Veröffentlichung vom 19. Oktober (DOI: 10.1051/0004-6361/201628832).
URL: www.aanda.org/10.1051/0004-6361/201628832

Kontakt:

Prof. Dr. Gerd Weigelt,
Leiter der Forschungsgruppe “Infrarot-Astronomie”
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-243
E-mail: gweigelt@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Karl-Heinz Hofmann,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-290
E-mail: khh@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Dieter Schertl,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-301
E-mail: ds@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Norbert Junkes,
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-399
E-mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2016/12

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp
18.10.2019 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED
17.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics