Astronomen finden Begleitstern von Beteigeuze

Beteigeuze ist einer der Schultersterne des Orion und einer der hellsten Sterne am Nachthimmel. Jetzt haben Astronomen einen Partnerstern dieses Roten Überriesen entdeckt. Mithilfe des Gemini North Telescope auf Hawaii gelang es ihnen, diesen sehr viel kleineren, lichtschwächeren Begleiter erstmals nachzuweisen und abzubilden. Diese Entdeckung erklärt, warum Beteigeuze im Rhythmus von knapp sechs Jahren seine Helligkeit verändert. Der neuentdeckte Begleitstern ist nur rund 1,5 Sonnenmassen schwer und leuchtet bläulich. Anders als Beteigeuze steht er noch am Anfang seines Lebenszyklus. Dennoch wird dieser Stern nicht lange überdauern, weil die Schwerkraft seines weit massereicheren Partners ihn immer weiter anzieht. Schon in rund 10.000 Jahren wird Beteigeuzes Begleitstern daher von den Gezeitenkräften des Roten Überriesen zerstört werden, wie die Astronomen berichten.

Beteigeuze liegt nur 650 Lichtjahre von uns entfernt im Sternbild Orion. Der Rote Überriese hat den rund 700-fachen Durchmesser und die mehr als zehntausendfache Leuchtkraft unserer Sonne. Am Nachthimmel leuchtet er als der zehnthellste Stern. Beteigeuze ist zwar erst rund zehn Millionen Jahre alt und damit nach stellaren Maßstäben noch jung. Dennoch nähert er sich schon seinem Ende: Aufgrund seiner großen Masse von 16 bis 19 Sonnenmassen hat er seinen Fusionsbrennstoff schnell verbraucht und sich bereits enorm aufgebläht. Astronomen gehen davon aus, dass der Überriese schon bald in einer Supernova explodieren könnte, wann genau das der Fall sein wird, ob in wenigen Jahren, Jahrhunderten oder doch Jahrtausenden, ist aber unbekannt. 2019 sorgte Beteigeuze für Aufsehen, weil seine Helligkeit plötzlich sehr stark abnahm. Astronomen sahen dies zunächst als erstes Vorzeichen einer Supernova, weitere Beobachtungen ergaben dann jedoch, dass ein gewaltiger Plasmaausbruch eine verdunkelnde Staubwolke erzeugt hatte.

Aufgespürt dank Speckle-Imaging

Jetzt haben Astronomen die Lösung eines weiteren Rätsels rund um Beteigeuze gefunden. Denn neben einem auf internen Prozessen beruhenden Aktivitätszyklus von rund 400 Tagen zeigt der Überriese auch Helligkeitsschwankungen, die in einem längeren Takt von knapp sechs Jahren schwanken. Diese sogenannten langen sekundären Perioden (LSP) dieses und einiger anderer Überriesen sind mit bekannten Mechanismen und Zyklen der Sternaktivität nicht erklärbar. Deshalb vermuten Astronomen schon länger, dass Beteigeuze möglicherweise einen Begleitstern besitzt. Ersten Indizien zufolge müsste dieser den Roten Überriesen eng umkreisen, rund 20-mal leichter und rund eine Million Mal lichtschwächer sein. Das könnte erklären, warum dieser kleine, nahe Partnerstern trotz der intensiven, jahrzehntelangen Beobachtungen des prominenten Riesensterns noch nicht entdeckt wurde: Der viel hellere, größere Beteigeuze überstrahlt ihn komplett.

Dennoch ist es nun einem Team um Steve Howell vom Ames Research Center der NASA gelungen, den Begleitstern des Beteigeuze nachzuweisen und erstmals direkt abzubilden. Möglich wurde dies durch eine günstige Position der beiden Sterne im Juni 2024, die zu diesem Zeitpunkt von uns aus gesehen einen besonders großen Abstand hatten Um den lichtschwachen Begleiter neben dem hellen Überriesen aufzuspüren, nutzten die Astronomen den sogenannten Speckle-Imager am Gemini North Telescope auf Hawaii. Dieses Instrument erlaubt es, sehr viele Aufnahmen mit kurzer Belichtungszeit direkt hintereinander zu erstellen – quasi ultrakurze Schnappschüsse. Diese Bilder werden dann so miteinander kombiniert, dass die Störeffekte der Erdatmosphäre herausgerechnet werden können und besonders scharfe, kontrastreiche Aufnahmen entstehen.

(Video: NOIRLab Astro)

Jung, bläulich und bald zerstört

Durch diese Technik gelang es dem Astronomenteam, den lange gesuchten Partnerstern von Beteigeuze abzubilden. Es ist das erste Mal, dass ein eng umkreisender Partnerstern eines Überriesen sichtbar gemacht werden konnte. „Die hohe Winkelauflösung von Gemini North und seine scharfen Kontraste haben es möglich gemacht, Beteigeuzes Begleiter direkt nachzuweisen“, erklärt Howell. Die Aufnahmen bestätigen, dass der Partnerstern des Beteigeuze weniger als ein Zehntel der Masse des Roten Überriesen aufweist, er ist nur rund 1,5 Sonnenmassen schwer. Im sichtbaren Licht erscheint der Begleiter zudem sechs Magnituden lichtschwächer als Beteigeuze und leuchtet nicht rötlich, sondern eher bläulich weiß, wie die Astronomen berichten. Der Nachweis dieses kleinen Begleitsterns liefert nun auch die Erklärung für die langperiodischen Helligkeitsschwankungen von Beteigeuze: Sein kleiner, dunklerer Begleiter zieht regelmäßig vor seinem größeren, helleren Partner vorbei und beeinflusst dabei dessen Helligkeit. „Die Lösung des Jahrhunderte alten Betelgeuse-Problems ist ein eindrucksvolles Highlight und wird lange in Erinnerung bleiben“, kommentiert Martin Still, Programmdirektor für das Gemini Observatorium von der US National Science Foundation.

Die im Vergleich zu Beteigeuze geringe Masse des neuentdeckten Partnersterns hat für diesen mehrere Konsequenzen. Zum einen hat sich der Begleiter weit langsamer entwickelt als der Rote Überriese: Während dieser schon das Ende seines stellaren Lebenszyklus erreicht hat, ist der Begleitstern noch ein heißer, bläulicher Jungstern, dessen Kernfusion gerade erst richtig angefangen hat. Dennoch sind auch seine Tage gezählt: Die starke Anziehungskraft seines größeren Partners zieht den kleineren Begleitstern immer näher an Beteigeuze heran. Nach Schätzungen der Astronomen könnte der kleinere Partner dem Überriesen schon in den nächsten 10.000 Jahre so nahe kommen, dass er von dessen enormen Gezeitenkräften zerrissen wird.

Quelle: Steve Howell (Ames Research Center, Kalifornien) et al., The Astrophysical Journal Letters, doi: 10.3847/2041-8213/adeaaf

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© wissenschaft.de – Nadja Podbregar