Chile: Alternder Stern bläst Materie von sich

Mit dem Radioteleskop ALMA ist Astronomen eine eindrucksvolle und schöne Aufnahme gelungen, die eine Blase aus Materie zeigt, die von dem exotischen roten Stern U Antliae ausgestoßen wurde. Mit den Beobachtungen ist es den Forschern möglich, besser zu verstehen, wie sich Sterne während ihrer späten Lebensphasen entwickeln. Maßgeblich beteiligt waren Wissenschaftler der Universität Wien.

Im lichtschwachen südlichen Sternbild Luftpumpe (lat. Antlia) kann man bei genauer Beobachtung mit dem Fernglas einen tiefroten Stern ausmachen, der von Woche zu Woche leicht seine Helligkeit variiert. Dieser sehr ungewöhnliche Stern trägt den Namen U Antliae und neue Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben jetzt eine bemerkenswert dünne, kugelförmige Schale zum Vorschein gebracht, die den Stern umgibt.

U Antliae ist ein sogenannter Kohlenstoffstern, ein kühler und sehr heller Stern in der Endphase seines Lebens. Er befindet sich im Hertzsprung-Russell-Diagramm, mit dessen Hilfe Astronomen Sterne klassifizieren, auf dem sogenannten asymptotischen Riesenast. Vor etwa 2700 Jahren durchlief U Antliae eine kurze Phase, in der der Stern sehr viel Masse verloren hat. Während dieser Zeit, die nur wenige hundert Jahre dauerte, wurde die Materie, die heutzutage in den neuen ALMA-Daten als Schale erscheint, mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Die Untersuchung dieser Schale im Detail zeigt auch einige Hinweise auf feine und dünne Gaswolken, die man als Filamentunterstrukturen bezeichnet.

Die eindrucksvolle Aufnahme war nur durch ALMAs einzigartige Fähigkeit möglich, bei unterschiedlichen Wellenlängen im Millimeter- und Submillimeterbereich scharfe Bilder aufzunehmen. Dem Radioteleskop, das auf dem Chajnantor-Plateau in der chilenischen Atacamawüste steht, gelang es deshalb in der Schale um U Antliae viel feinere Strukturen abzubilden, als es bislang möglich war.

Die neuen ALMA-Daten bestehen nicht nur aus einem einzigen Bild: ALMA erzeugt einen dreidimensionalen Datensatz (einen Datenkubus), wobei jede Ebene bei einer etwas anderen Wellenlänge aufgenommen wurde. Aufgrund des Doppler-Effekts bedeutet dies, dass verschiedene Ebenen des Datenwürfels Bilder von Gas zeigen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zum Beobachter hin oder von diesem weg bewegen. Die Schale ist unter anderem deshalb so bemerkenswert, weil sie sehr symmetrisch rund und auch bemerkenswert dünn ist. Durch die Darstellung der verschiedenen Geschwindigkeiten können die Forscher diese kosmische Blase in virtuelle Scheiben schneiden, ähnlich wie es mithilfe der Computertomographie bei einem menschlichen Körper möglich ist.

Die chemische Zusammensetzung der Schalen und Atmosphären von Sternen wie U Antliae zu kennen und zu verstehen, wie sich die Schalen durch Massenverlust gebildet haben, ist entscheidend, um genau verstehen zu können, wie sich Sterne im frühen Universum sowie Galaxien entwickelt haben. Die Schalen um solche Sterne enthalten zahlreiche chemische Verbindungen, die auf Kohlenstoff und anderen Elementen basieren. Sie tragen aber auch dazu bei, Materie zu recyceln und sind für bis zu 70% des Staubs zwischen den Sternen verantwortlich.