Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Riesenstern mit dicker Staubscheibe

27.01.2011
Neue 3D-Bildtechnik enthüllt das Geschwindigkeitsfeld einer alten Sonne – und einen unsichtbaren Begleiter

Ein Überriese steht am Abgrund des Todes – und verhält sich wie ein Junger. Zumindest ist der alte Stern von einer Staubscheibe umgeben, wie man sie sonst nur bei einem neugeborenen erwarten würde. Warum?


Ein Stern in allen Dimensionen: 3D-Bilder von HD 62623, aufgenommen mit dem VLT-Interferometer (links) im Vergleich mit einem Modell für eine rotierende Gasscheibe um den Stern (rechts). Die Insert-Bilder verdeutlichen die Gaskinematik, also die dritte Dimension in Ergänzung von Länge und Breite. Die blaue Farbe zeigt Gas, das sich auf den Beobachter zu bewegt, die rote Farbe Gas, das sich vom Beobachter entfernt. Der Radius des inneren Gasrings von etwa zwei Millibogensekunden entspricht ungefähr dem 1,3-fachen Abstand zwischen Erde und Sonne (1,3 AE); der im Bild sichtbare äußere Staubring hat einen Radius von rund vier AE. Der Stern HD 62623 ist 2100 Lichtjahre von der Erde entfernt. © Florentin Millour et al.


Die vier Kuppeln der 1,8-Meter-Teleskope (ATs) der Europäischen Südsternwarte auf dem Cerro Paranal in Chile. Drei von ihnen wurden für die hier beschriebenen VLTI-Beobachtungen mittels Amber zu einem Interferometer verbunden. © Florentin Millour, OCA, Nice, France

Ein Team um Florentin Millour vom Observatoire de la Côte d'Azur und Anthony Meilland vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat jetzt ein detailliertes dreidimensionales Bild dieses Sterns und seiner unmittelbaren Umgebung gewonnen. Die Forscher vermuten, dass des Rätsels Lösung in der Existenz eines nicht direkt sichtbaren Begleitsterns liegt. Für ihre Beobachtungen haben sie Abbildungstechniken genutzt, wie sie bisher nur in der Radioastronomie zur Analyse interferometrischer Daten zur Anwendung gekommen sind. (Astronomy & Astrophysics, 26. Januar 2011)

Der heiße Überriese HD 62623 ist ein exotisches Objekt. Im Unterschied zu seinem Zwilling Deneb im Sternbild Schwan – er gehört derselben Spektralklasse an und bildet zusammen mit Wega und Atair das bekannte Sommerdreieck am Nordhimmel –, wird HD 62623 von einer dichten und komplex aufgebauten Scheibe aus Plasma und Staub umgeben. Bei heißen Überriesen handelt es sich um sehr leuchtkräftige Sonnen. Ihre Strahlung ist so intensiv, dass die energiereichen Photonen einen starken Sternwind hervorrufen. Ein solcher Sternwind würde jedoch verhindern, dass sich in der Nachbarschaft des Sterns eine Staubscheibe formt. Wie also kann sie existieren?

Um die Prozesse besser zu verstehen, durch die Staub in der unwirtlichen Umgebung überhaupt entstehen kann, ist es unbedingt erforderlich, nicht nur die geometrische Anordnung von Gas und Staub nahe der Zentralquelle zu entflechten, sondern auch deren Bewegungen (Kinematik).

„Mithilfe unserer Interferometrie-Beobachtungen haben wir ein dreidimensionales Bild von HD 62623 gewonnen, dessen Auflösung der eines virtuellen 130-Meter-Teleskops entspricht“, sagt Florentin Millour, Erstautor der Studie. „Diese Auflösung ist um eine Größenordnung höher als jene, die sich an den derzeit größten optischen Fernrohren mit Spiegeldurchmessern von acht bis zehn Metern erzielen lässt.“

Die Forscher arbeiteten mit einem System namens Amber, das am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) in Chile eingesetzt wird. Sie konnten die Qualität ihrer Daten entscheidend verbessern, indem sie eine aus der Radioastronomie bekannte Analysetechnik nutzten, die sogenannte Selbstkalibrations-Methode. Die daraus erhaltenen Bilder vereinen räumliche Information mit Geschwindigkeitsinformation und spannen über zwei räumliche und eine Geschwindigkeitskoordinate ein dreidimensionales Bild auf. Damit zeigen die Aufnahmen nicht nur die Struktur der Materie in der unmittelbaren Umgebung des Sterns, sondern auch deren Bewegung. Diese kinematische Information hat in den Daten bisher gefehlt.

„Unser neues 3D-Bild lokalisiert den Bereich der Staubbildung in der unmittelbaren Umgebung von HD 62623 mit hoher Genauigkeit und zeigt außerdem die Rotation des Gases um den Zentralstern“, sagt Anthony Meilland. „Diese Rotation folgt den Keplerschen Gesetzen – ganz analog zur Bewegung der Planeten um die Sonne.“ Die Ursache für die rotierende Gasscheibe ist mit hoher Wahrscheinlichkeit ein naher Begleitstern mit ungefähr derselben Masse wie die Sonne.

Wegen seiner mehr als tausendfach geringeren Leuchtkraft gegenüber HD 62623 lässt sich ein solcher Begleiter nicht direkt nachweisen; seine Existenz verrät sich aber durch die Materielücke zwischen Gasscheibe und zentralem Stern. Mit einem solchen Begleiter wären die exotischen Eigenschaften von HD 62623 gut zu erklären. In unserer Milchstraße gibt es bereits einen ähnlichen Fall: den von einem komplexen Nebel umgebenen alten Monsterstern Eta Carinae am südlichen Firmament.

Die neue 3D-Bildtechnik entspricht der bekannten Integralfeld-Spektroskopie. Im Gegensatz dazu ermöglicht sie jedoch eine 15-fach höhere Winkelauflösung, die der Auffindung von detaillierten Strukturen in den Bildern zugute kommt. Die Integralfeld-Spektroskopie erlaubt es, aus jedem Pixel Informationen über die Natur des Gases und die dort herrschenden Geschwindigkeiten herauszulesen. Außerdem messen die Astronomen zusätzlich für jeden Punkt in dem Bild auch die Geschwindigkeit entlang der Sehlinie auf uns zu oder von uns weg.

„Mit dieser Leistungsfähigkeit erlaubt VLTI die Beobachtung einer ganzen Reihe von Himmelsobjekten, die so kompakt sind, dass sie auch von den größten Einzelteleskopen nicht mehr aufgelöst werden können“, sagt Florentin Millour. „Damit können wir die Untersuchung von Scheiben oder Jets bei jungen Sternen angehen, oder auch die Zentralregionen aktiver Galaxien ins Visier nehmen.“

Das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) auf dem Cerro Paranal in Chile umfasst eine Reihe von Teleskopen: vier von je 8,2 Meter Durchmesser (UTs) und vier von je 1,8 Meter Durchmesser (ATs). Der Astronomical Multi-BEam Recombiner (Amber) ist eines der Wissenschaftsinstrumente am VLTI – ein interferometrisches Instrument, das die Strahlen von drei Einzelteleskopen miteinander verbindet und im nahinfraroten Spektralbereich zwischen einem und 2,5 Mikrometer arbeitet. Es wurde gebaut in Zusammenarbeit zwischen dem Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble, dem Laboratoire d'Astrophysique Universitaire de Nice und dem Observatoire de la Côte d'Azur, weiterhin dem Observatorio Astrofisico di Arcetri (Florenz) und dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie (Bonn).

Dr. Norbert Junkes | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/1051794/Riesenstern_Staubscheibe

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Mit Diamant und Laser kleinste Magnetfelder im Gehirn messen // Quantensensorik am Fraunhofer IAF
25.09.2018 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF

nachricht Mögliche Heimatsterne für das interstellare Objekt 'Oumuamua'
25.09.2018 | Max-Planck-Institut für Astronomie

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: Kupfer-Aluminium-Superatom

Äußerlich sieht der Cluster aus 55 Kupfer- und Aluminiumatomen aus wie ein Kristall, chemisch hat er jedoch die Eigenschaften eines Atoms. Das hetero-metallische Superatom, das Chemikerinnen und Chemiker der Technischen Universität München (TUM) hergestellt haben, schafft die Voraussetzung für die Entwicklung neuer, kostengünstiger Katalysatoren.

Chemie kann teuer sein. Zum Reinigen von Abgasen beispielsweise benutzt man Platin. Das Edelmetall dient als Katalysator, der chemische Reaktionen...

Im Focus: Hygiene im Handumdrehen – mit neuem Netzwerk „CleanHand“

Das Fraunhofer FEP beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von Prozessen und Anlagen zur Reinigung, Sterilisation und Oberflächenmodifizierung. Zur Bündelung der Kompetenzen vieler Partner wurde im Mai 2018 das Netzwerk „CleanHand“ zur Entwicklung von Systemen und Technologien für saubere Oberflächen, Materialien und Gegenstände ins Leben gerufen. Als Partner von „CleanHand“ präsentiert das Fraunhofer FEP im Rahmen der Messe parts2clean, vom 23.-25. Oktober 2018, in Stuttgart, am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik (Halle 5, Stand C31), das Netzwerk sowie aktuelle Forschungsschwerpunkte des Institutes im Bereich Hygiene und Reinigung.

Besonders um die Hauptreisezeiten gehen vermehrt Testberichte und Studien über die Reinheit von europäischen Raststätten, Hotelbetten und Freibädern durch die...

Im Focus: Hygiene at your fingertips with the new CleanHand Network

The Fraunhofer FEP has been involved in developing processes and equipment for cleaning, sterilization, and surface modification for decades. The CleanHand Network for development of systems and technologies to clean surfaces, materials, and objects was established in May 2018 to bundle the expertise of many partnering organizations. As a partner in the CleanHand Network, Fraunhofer FEP will present the Network and current research topics of the Institute in the field of hygiene and cleaning at the parts2clean trade fair, October 23-25, 2018 in Stuttgart, at the booth of the Fraunhofer Cleaning Technology Alliance (Hall 5, Booth C31).

Test reports and studies on the cleanliness of European motorway rest areas, hotel beds, and outdoor pools increasingly appear in the press, especially during...

Im Focus: Neue Therapien bei Gefäßerkrankungen

Auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Angiologie (DGA) vom 12. bis 15. September in Münster stellten Gefäßspezialisten aus ganz Deutschland die neuesten Therapien bei Gefäßerkrankungen vor. Vor allem in den Bereichen periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) und venöse Verschlusskrankheiten wie die Tiefe Venenthrombose (TVT) gibt gute Neuigkeiten für die Patienten. Viele der 720 Gefäßspezialisten, die an der Jahrestagung teilnahmen, stellten neueste Studienergebnisse vor.

Millionen Menschen leiden in Deutschland unter Gefäßerkrankungen, allein rund fünf Millionen unter der „Schaufensterkrankheit“, medizinisch periphere...

Im Focus: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fachkonferenz "Automatisiertes und autonomes Fahren"

25.09.2018 | Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

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

Kupfer-Aluminium-Superatom

25.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mit Diamant und Laser kleinste Magnetfelder im Gehirn messen // Quantensensorik am Fraunhofer IAF

25.09.2018 | Physik Astronomie

Proof of Concept: Gentherapie bei mitochondrialen Erkrankungen

25.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

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