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VLT-Interferometer bildet tobende Winde in bekanntem massereichem Sternsystem ab
Niemals zuvor konnte das Sternsystem Eta Carinae so detailreich aufgenommen werden, wie es nun einem internationalen Forscherteam mit starker Beteiligung vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie gelang. Bei ihren Beobachtungen kamen neue Strukturen innerhalb des Doppelsternsystems zutage, die die Wissenschaftler nicht erwartet hätten, insbesondere im Bereich zwischen beiden Sternen, in denen die Winde beider Sterne mit hoher Geschwindigkeit aufeinanderprallen. Diese Entdeckung könnte neue Einblicke in das rätselhafte Sternsystem liefern und damit auch zu einem besseren Verständnis der Entwicklung besonders massereicher Sterne führen. Die Beobachtungen wurden mit dem Very Large Telescope Interferometer durchgeführt.
Unter der Leitung von Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn gelang einem Team aus Astronomen mit dem Very Large Telescope Interferometer (VLTI) am Paranal-Observatorium der ESO eine einzigartige Aufnahme des Sternsystems Eta Carinae im Carinanebel.
Dieses gewaltige Doppelsternsystem besteht aus zwei massereichen und sehr aktiven Sternen, die sich gegenseitig umkreisen und jeweils starke Sternwinde verursachen, die mit Geschwindigkeiten von bis zu zehn Millionen Kilometer pro Stunde ins All geschleudert werden [1]. Der Bereich zwischen den Sternen, in dem die Winde beider Sterne aufeinandertreffen, ist sehr turbulent und konnte bisher aufgrund seiner geringer Winkelausdehnung nicht näher untersucht werden.
Die enormen Kräfte, die im Doppelsternsystem Eta Carinae wirken, führen zu Phänomenen, die auch von der Erde aus sichtbar sind. In den 1830er Jahren konnten Astronomen einen starken Ausbruch in dem System beobachten. Heute weiß man, dass er vom größeren der beiden Sterne verursacht wurde, als dieser große Mengen an Gas und Staub innerhalb kürzester Zeit ausgestoßen hatte, was zu den markanten Flügeln geführt hat, die heute in dem System beobachtbar sind und als Homunculus-Nebel bezeichnet werden. Wenn die Winde beider Sterne mit ihren extrem hohen Geschwindigkeiten aufeinanderprallen, entstehen Temperaturen von Millionen von Grad und intensive Röntgenstrahlung.
Die Zone zwischen den Sternen, in dem die Winde aufeinandertreffen, ist von der Erde aus betrachtet so winzig – eintausendmal kleiner als der Homunculus-Nebel – dass Teleskope im Weltraum oder auf der Erde bisher nicht in der Lage waren, sie im Detail abzubilden. Dank der hohen Leistungsfähigkeit des Interferometrie-Instruments AMBER am VLT konnte das Forscherteam zum ersten Mal in diesen Bereich hineinblicken. Die in drei der vier beweglichen Hilfsteleskope am VLT einfallende Infrarotstrahlung wurde mit AMBER kombiniert, so dass die Auflösung diejenige eines der Hauptteleskope um das Zehnfache übersteigt. Damit entstand die schärfste jemals gemachte Aufnahme dieses Doppelsternsystems, die unerwartete Ergebnisse über dessen innere Struktur offenbarte.
Die neue VLTI-Aufnahme stellt klar eine gebläseförmige Struktur dar, die zwischen den beiden Eta Carinae-Sternen besteht. Beobachtet wurde sie in dem Bereich, in dem der starke Wind des kleineren, heißeren Sterns mit dem dichten Wind des größeren Sterns zusammenstößt.
“Damit sind unsere Träume wahr geworden, da wir nun Bilder mit extrem hoher Auflösung im Infrarotbereich zur Verfügung haben”, meint Gerd Weigelt. „Das VLTI-Teleskop bietet uns einzigartige Möglichkeiten, unser physikalisches Verständnis von Eta Carinae und einer Reihe von weiteren astronomischen Schlüsselobjekten zu vergrößern.“
Zusätzlich zu der gelungenen Abbildung dieses Bereichs machten es die spektralen Beobachtungen der Kollisionzone möglich, die Geschwindigkeiten der starken Sternwinde zu messen [2]. Mithilfe dieser Geschwindigkeiten konnte das Forscherteam genauere Computermodelle der inneren Struktur dieses faszinierenden Sternsystem erstellen, die in Zukunft dabei helfen werden, den Masseverlust während der Entwicklung dieser Art extrem massereicher Sterne besser zu verstehen.
Dieter Schertl vom MPIfR, Mitglied des Forscherteams, sieht Perspektiven für die Zukunft: “Die neuen VLTI-Instrumente GRAVITY und MATISSE werden es uns ermöglichen, interferometrische Bilder mit noch höherer Auflösung über einen größeren Wellenlängenbereich zu erhalten. Dieser weite Wellenlängenbereich ist erforderlich, um die physikalischen Eigenschaften vieler astronomischer Objekte abzuleiten.“
Endnoten
[1] Die beiden Sterne sind so massereich und hell, dass die Oberflächen durch ihre eigene Strahlung weggerissen und in den Weltraum geschleudert werden. Dieser Ausstoß stellarer Materie wird als „Sternwind“ bezeichnet und kann sich mit Millionen von Kilometern pro Stunde fortbewegen.
[2] Die Messungen basieren auf dem Doppler-Effekt. Astronomen nutzen den Doppler-Effekt (bzw. die Doppler-Verschiebung), um genau berechnen zu können, wie schnell sich Sterne oder andere astronomische Objekte auf die Erde zu oder von ihr weg bewegen. Diese Bewegung eines Objekts auf uns zu oder von uns weg verursacht eine leichte Verschiebung seiner Spektrallinien. Aus dieser Verschiebung kann die Geschwindigkeit der Bewegung berechnet werden.
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Dieses Bild stellt die beste Aufnahme des Eta-Carinae-Sternsystems dar, die je gemacht wurde. Die Beobachtungen wurden mit dem Very Large Telescope Interferometer durchgeführt und könnten in Zukunft dabei helfen, die Entwicklung extrem massereicher Sterne besser zu verstehen.
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Digitized Sky Survey-Aufnahme des Eta Carinae-Nebels
Dieses Farbkomposit des Carinanebels wurde aus Daten des Digitized Sky Survey 2 (DSS2) erstellt. Das Gesichtsfeld beträgt etwa 4,7° x 4,9°.
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Detaillierter Blick auf Eta Carinae
Diese Zusammenstellung zeigt den Carinanebel (linker Teil des Bildes), die Heimat des Eta-Carinae-Sternsystems. Dieser Teil wurde mit dem Wide Field Imager am MPG/ESO-2,2-Meter-Teleskop am La Silla-Observatorium beobachtet. Derste Inset zeigt die direkte Umgebung des Sterns: den Homunculus-Nebel, der durch die ausgestoßene Materie des Eta-Carinae-Systems entstanden ist. Dieses Bild wurde mit dem NACA Nahinfrarot-Instrument mit adaptiver Optik am Very Large Telescope der ESO aufgenommen. Das zweite Inset zeigt den innersten Teil des Systems aus Sicht des Very Large Telescope Interferometer (VLTI). Hierbei handelt es sich um die hochauflösendste jemals gemachte Aufnahme von Eta Carinae.
Quelle: ESO