Beteigeuze - Der rote Riese am Rande der Supernova

0:00 Herzlich Willkommen zu einer neuen Folge von Schlafreise durch das Universum. Deinen Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Podcastreihen wie Schlafreise durch das Periodensystem der Elemente oder Wissensreise durch die Geschichte heute nehmen wir dich mit zu einem der bekanntesten Sterne am Nachthimmel, ein leuchtender roter Riese, der so groß ist, dass er an der Stelle unsere Sonne platziert bis zur Umlaufbahn des Jupiter reichen würde.

0:29 Ein Stern, der am Ende seines Lebens steht und jeden Moment explodieren könnte. Wir reisen zu Betagoize, der roten Schulter des Orion, lehne dich zurück, schließe die Augen und lass dich treiben zu diesem sterbenden Giganten, der uns zeigt, wie spektakulär das Ende eines massereichen Sterns sein kann. Betagoize ist der zehnthellste Stern am Nachthimmel, obwohl seine Helligkeit stark schwankt, er markiert die rechte Schulter des Sternbild Orion.

0:58 Des Jägers im Winter dominiert Orion den Nachthimmel auf der Nordhalbkugel und Beta Geuze ist unverkennbar als der rötliche Stern links oben im Sternbild zu sehen. Der Name Beta Geuze stammt aus dem Arabischen, die gängigste Interpretation ist Jad Ajafza, die Hand des zentralen arabische Astronomen des Mittelalters. Katalogisierten den Stern und sein Name wurde durch mehrere Sprachen und Übersetzungen verzerrt, bis er die Form annahm, die wir heute kennen.

1:30 Beteigeuze ist ein roter Überriese der Spektralklasse m 1 bis m zweiten, das bedeutet, er ist kühl für einen Stern, seine Oberflächentemperatur beträgt nur etwa 3500 Kelvin, verglichen mit 5778 Kelvin bei unserer Sonne. Diese niedrige Temperatur gibt ihm seine charakteristische rote Farbe. Heiße Sterne leuchten blau oder weiß, kühle Sterne rot oder Orange.

1:59 Die Entfernung zu betalgeuze wurde lange debattiert, aber moderne Messungen durch die Gaia Mission und andere Methoden legen sie bei etwa 548 Lichtjahren fest. Mit einer Unsicherheit von etwa 75 Lichtjahren, das ist relativ nah für so einen hellen Stern, die meisten Sterne, die wir mit bloßem Auge sehen. Sind innerhalb von ein paar 100 Lichtjahren die Größe von Betalgeuze ist atemberaubend.

2:24 Sein Radius beträgt etwa 764 Sonnenradien, das sind 532000000 Kilometer, wenn man Betalgeuze anstelle der Sonne in unserem Sonnensystem setzen würde, würde seine Oberfläche die Umlaufbahnen des Jupiters erreichen und sogar überschreiten. Merkur, Venus, Erde, Mars, alle inneren Planeten wären im Inneren des Sternes verschluckt.

2:50 Selbst der Asteroidengürtel wäre innerhalb seiner Photosphäre das Volumen von Metageuze ist etwa 450 mal größer als das der Sonne, doch trotz dieser enormen Größe ist seine Masse nur etwa 16 bis 19 Sonnenmassen, das bedeutet, die durchschnittliche Dichte ist extrem niedrig, nur etwa ein Millionstel der Dichte der Sonnenatmosphäre. Betagoize ist im Wesentlichen ein gigantisches Vakuum mit heißem Kern.

3:19 Die Leuchtkraft von Betagoize hingegen ist immens, er strahlt etwa 90000 bis 150000 mal mehr Energie ab als die Sonne, abhängig von seiner variablen Helligkeit. Der Großteil dieser Energie liegt im Infrarotbereich, weil der Stern so kühl ist. Wenn unser Auge für Infrarot genauso empfindlich wäre, für für sichtbares Licht.

3:42 Würde Betajoize als einer der hellsten Objekte am Nachthimmel erscheinen? Betajoize ist ein pulsierender, veränderlicher Stern, seine Helligkeit schwankt Halbregelmäßig mit einer Hauptperiode von etwa 420 Tagen und mehreren kürzeren Perioden. Diese Pulsationen sind das Ergebnis innerer Prozesse, der Stern dehnt sich aus und zieht sich zusammen, angetrieben von Instabilitäten in seinem Inneren. Seine steinbare Helligkeit variiert typischerweise zwischen Magnituden von 0,0 und 1,3, was ihn manchmal zum hellsten Stern im Orion macht, manchmal nur zum Zweithellsten nach Riegel. Ende 2019 Anfang 2020 erlebte Betaigolze ein beispielloses Abdunkeln, seine Helligkeit fiel auf Magnitude 1,6 der dunkelste Wert, der seit über einem

4:33 Jahrhundert beobachtet wurde. Astronomen auf der ganzen Welt richteten ihre Teleskope auf den Stern. Spekulationen kursierten. Stand eine Supernova unmittelbar bevor. Die Erklärung, die sich herauskristallisierte, war weniger dramatisch, aber dennoch faszinierend. Betalgoize hatte eine massive Wolke aus Staub und Gas ausgestoßen, die sich vor dem Stern positionierte und sein Licht blockierte, kombiniert mit den normalen Helligkeitsschwankungen.

5:07 Führte dies zu einer ungewöhnlich starken Abdunkelung bis Mitte 2020, hatte betal Goize seine normale Helligkeit wieder erreicht. Dieser Vorfall illustriert die Dynamik von Betal Goize der Stern verliert kontinuierlich Masse durch einen starken Sternwind, etwa eine Erdmasse pro Jahr wird ins All gestoßen, das sind etwa 10 hoch -6 Sonnenmassen pro Jahr. Dieser Massenverlust ist typisch für rote Überriesen. Und trägt zur Anreicherung des interstellaren Mediums mit schweren Elementen bei.

5:41 Betagoizel hat eine ausgedehnte, asymmetrische Atmosphäre interferometrische Beobachtungen zeigen helle und dunkle Flecken auf seiner Oberfläche, gigantische konvektive Zellen, ähnlich denen auf der Sonne, aber unvorstellbar größer, eine einzelne Konvektionszelle auf Betagoizel könnte größer sein als die gesamte Erdumlaufbahn. Diese Zellen transportieren Energie aus dem Inneren nach außen und tragen zur Variabilität und zum Massenverlust bei.

6:12 Die innere Struktur von Bitalgoize ist Komplex, im Zentrum befindet sich ein Kern aus Eisen und schweren Elementen, umgeben von Schalen, in denen verschiedene Fusionsprozesse ablaufen, der Stern fusioniert nicht mehr Wasserstoff zu Helium wie die Sonne, sondern hat diese Phase längst abgeschlossen. Jetzt fusioniert er Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff und in noch tieferen Schichten werden schwerere Elemente bis hinauf zu Eisen erzeugt.

6:43 Eisen ist das Ende der Linie die Fusion von Eisen zu schwereren Elementen verbraucht Energie, anstatt sie freizusetzen, sobald der Eisenkern eine kritische Masse erreicht, etwa 1,4 Sonnenmassen, wird er gravitativ instabil, er kollabiert in Sekundenbruchteilen. Die äußeren Schichten stürzen nach innen, prallen am Kern ab oder werden durch Neutrinos weggeblasen. Und der Stern explodiert als Kernkollap Supernova vom Typ 2. Aber wann wird Beta Golze zur Supernova? Die Antwort ist leider frustrierend ungenau, irgendwann in den nächsten 100000 Jahren, das könnte morgen sein oder eben in 100000 Jahren auf menschlichen Zeitskalen ist das eine gewaltige Unsicherheit.

7:30 Auf Stellaren Zeitskalen ist es ein Augenblick, das Alter von Bitalgoize wird auf etwa 8 bis 10000000 Jahre geschätzt, massereiche Sterne wie Bitalgoize leben schnell und sterben jung, die Sonne mit ihrer einen Sonnenmasse wird etwa 10 Milliarden Jahre leben Bitalgoize mit etwa 18 Sonnenmassen verbrennt ihren Brennstoff so schnell, dass sie nur etwa 10000000 Jahre lebt, sie ist bereits in ihrer Endphase. Wenn Bitalgeuze explodiert, würde spektakulär sein. Eine Supernova eines Sterns dieser Masse könnte eine absolute Magnitude von etwa 17 erreichen, aus 548 Lichtjahren Entfernung würde sie eine scheinbare Magnitude von etwa 11 oder 12 haben, das ist etwa so hell wie der zunehmende Halbmond.

8:22 Bitalgeuze würde tagsüber sichtbar sein, ein heller Punkt am Tageshimmel. Nachts wäre sie hell genug, um Schatten zu werfen. Die Supernova würde über Wochen hinweg sichtbar bleiben, langsam verblassend über Monate, es wäre das astronomische Ereignis des Jahrtausends, Wissenschaftler würden jedes verfügbare Teleskop auf Bitei Golze richten, Neutrino Detektoren würden den Ausbruch von Neutrinos messen, der der optischen Supernova einige Stunden vorausgehen würde, ein direkter Blick auf die Kernkollapsphysik.

8:56 Für die Erde wäre die Supernova völlig ungefährlich. 548 Lichtjahre sind weit genug entfernt, dass wir keine schädliche Strahlung abbekommen würden. Die kritische Distanz, für die eine gefährliche Supernova liegt bei etwa 25 bis 50 Lichtjahren, Bitalgoize ist also mehr als 10 mal weiter entfernt, wir könnten das Schauspiel in völliger Sicherheit genießen, nach der Explosion würde ein Neutronenstern oder möglicherweise sogar ein schwarzes Loch zurückbleiben. Umgeben von einem expandierenden Supernova Überrest. Dieser Überrest würde für Tausende von Jahren sichtbar sein, ein leuchtendes Nebelgebirge, das langsam ins interstellare Medium diffundiert. Biteigeuze ist Teil einer losen Assoziation junger Sterne, der sogenannten Orion OB 1

9:49 Assoziation. Diese Sterne entstanden alle aus demselben riesigen Molekülwolkengebilde vor etwa 10 bis 12000000 Jahren. Der orionnebel m 42, sichtbar als verschwommener Fleck im Schwert des Orion, ist eine aktive Sternentstehungsregion in derselben Assoziation hierzu haben wir bereits eine Folge gemacht, du kannst diese in deinem Podcast Player finden. Bitai Goyze und seine Geschwistersterne sind ältere Mitglieder bereits in späteren Evolutionsstadien. Die Bewegung von Bitai Goyze durch den Weltraum ist ebenfalls bemerkenswert.

10:30 Der Stern bewegt sich mit etwa 30 Kilometern pro Sekunde relativ zur lokalen Ruhemasse. Diese Bewegung erzeugt eine Bugwelle im interstellaren Medium. Eine gekrümmte Schockfront aus komprimiertem Gas, Infrarotteleskope wie Spitzer und Herschel haben diese Struktur abgebildet, die sich über mehrere Lichtjahre erstreckt. Vitaigoyce verliert durch seinen Sternwind kontinuierlich Masse, und dieser Wind interagiert mit dem umgebenden Medium. Das erzeugt eine komplexe schalenförmige Struktur um den Stern.

11:05 Teleskope haben mehrere konzentrische Schalen entdeckt, die möglicherweise von früheren Ausbrüchen oder Pulsationsphasen stammen. Die Chemie um Vitalgeuze ist reich, der Stern projiziert und injiziert schwere Elemente, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Silizium, Eisen, diese Elemente kondensieren zu Staubkörnern im kühleren äußeren Teil der ausgestoßenen Hülle. Dieser Stern wird Teil des interstellaren Mediums und könnte schließlich in neue Sterne und Planeten eingebaut werden, die Elemente in deinem Körper, der Kohlenstoff, das Eisen, der Sauerstoff wurden einst in Sternen wie Biteigoize geschmiedet, Biteigoize ist einer von wenigen Sternen, deren Oberfläche direkt abgebildet werden kann, die meisten Sterne sind so weit entfernt, dass

12:00 selbst die größten Teleskope sie nur als Lichtpunkte sehen. Aber Bitalgoitze ist groß und nah genug, dass inferometrische Techniken eine Scheibe auflösen können. Das Very Large Telescope in Chile und andere Instrumente haben Bilder von dem Stern erstellt, die helle und dunkle Flecken auf seiner Oberfläche zeigen.

12:21 Diese Beobachtungen offenbaren eine dynamische, chaotische Oberfläche, es ist kein gleichmäßiger Ball aus leuchtendem Gas. Pitalgeuze ist ein Kessel aus konvektierenden Turbulenzen mit Regionen, die Kaiser oder Kühler, heller oder dunkler sind. Die genaue Kartierung dieser Strukturen hilft Astronomen, die Physik von Überriesen zu verstehen.

12:47 Es gibt keine anderen Planeten um Pitalgeuze, soweit wir wissen, als Pitalgeuze sich zu einem roten Überriesen ausdehnte, hätte sie alle inneren Planeten verschluckt. Selbst äußere Planeten, falls sie existierten, wären wahrscheinlich durch Gezeitenkräfte oder durch intensive Strahlung zerstört worden.

13:07 Bitalgeuze ist ein Stern am Ende, nicht ein System, das Leben beherbergen könnte kulturell hat der Stern eine lange Geschichte, antike Kulturen auf der ganzen Welt erkannten Orion als propidentes Sternbild, die alten Ägypter assoziierten Orion mit Osiris. Griechen sahen den Jäger Orion bestraft von einem Skorpion. Verschiedene indigene Kulturen hatten ihre eigenen Mythen über diesen Stern Bitalgoize als einer der hellsten Sterne im Orion war oft Teil dieser Geschichten in der modernen Popkultur ist der Stern dank des Films Beetle Juice und der Romanreihe Per Anhalter durch die Galaxis bekannt geworden. Der Stern ist Synonym für kosmische Exotik geworden. Die wissenschaftliche Bedeutung

13:56 dieses Sterns liegt in der Rolle als Laboratorium für Sternphysik sie ist einer der am besten untersuchten roten Überriesen. Wir können Prozesse studieren, die in den meisten Sternen zu tief im Inneren ablaufen, um beobachtet zu werden. Biteigoize zeigt uns, wie massereiche Sterne ihre letzten Tage verbringen, die bevorstehende Supernova, wann auch immer sie kommt, wird ein wissenschaftlicher Glücksfall sein. Wir haben noch nie eine Supernova in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft beobachtet. Die letzte nahe Supernova war SN 1987 a in der großen Magellanischen Wolke, etwa 168000 Lichtjahre entfernt. Bitalgeuze ist mehr als 300 mal näher die Datenmenge und Qualität, die wir sammeln

14:40 könnten, wäre beispiellos die. Neutrino Observatorien würden Tausende von Neutrinos detektieren, verglichen mit den etwa 20 von SN 1987 a. Gravitationswellendetektoren könnten vielleicht ein Signal aufnehmen, wenn der Kollaps asymmetrisch ist. Optische Röntgen, Radio und Infrarotteleskope würden jede Phase der Explosion dokumentieren. Es wäre ein Lehrbuchfall für die Generationen von Astronomen. Und nach der Explosion?

15:17 Der Nachthimmel würde sich verändern, Orion würde anders aussehen, die rote Schulter wäre verschwunden, ersetzt durch einen langsam verblassenden Nebel. Für Jahrtausende würden Menschen zu diesem Fleck am Himmel blicken und sich erinnern, dort stand einmal ein stern Pythagorze lernt uns über das Ende großer Dinge, Sterne, selbst die mächtigsten sind nicht ewig, sie werden geboren, leben ihr Leben und sterben. Bitalgoize zeigt uns, dass selbst die spektakulären Enden Teile des natürlichen Zyklus sind, die Elemente, die sie ins All streuen, werden neue Generationen von Sternen und Planeten bilden.

15:58 Der Tod eines Sternes ist der Beginn von etwas Neuem für uns hier auf der Erde ist Bitalgoize eine Erinnerung an kosmische Zeitstrahlen der Stern ist könnte vor 548 Jahren explodiert sein und das Licht ist gerade jetzt auf dem Weg zu uns oder wird in 100000 Jahren explodieren und niemand, der heute lebt, wird es sehen. Kosmische Ereignisse kümmern sich nicht um menschliche Zeitpläne, aber hier jetzt ist Peter Golze noch da, ein leuchtender roter Punkt am Winterhimmel, ein Beweis dafür. Dass das Universum dynamisch, lebendig und sich ständig am verändern ist.

16:41 Und hier sind wir auf einem kleinen Planeten, der einen ruhigen, stabilen Stern umkreist. Einen Stern, der uns noch etwa 5 Milliarden Jahre treu bleiben wird. Unsere Sonne wird nie zu Supernova, sie ist nicht massereich genug, sie wird zu einem roten Riesen werden, ja, in etwa 5 Milliarden Jahren.

17:01 Sie wird sich ausdehnen. Merkur und Venus verschlucken vielleicht auch die Erde, aber dann wird sie ihre äußeren Schichten abstoßen, einen planetaren Nebel bilden und als weißer Zwerg enden. Ein sanfter Tod, verglichen mit der Explosion, die Biteigeuze erwartet. Wir leben in einer ruhigen Zeit um einen ruhigen Stern, das ist ein Segen, es ist die Stabilität, die wir brauchen, um leben, Zivilisation und Kultur zu entwickeln.

17:29 Bitalgeuze in all ihrer Pracht ist ein Ort der Gewalt und des Chaos. Unsere Sonne, bescheiden und beständig, ist ein Ort der Ruhe und unsere Erde geschützt, genährt in perfekter Balance, ist das kostbarste Geschenk von allen, gute Nacht, und wenn du heute Nacht zum Himmel blickst und den Orion siehst, suche nach dem rötlichen Stern an seiner Schulter, das ist Bitalgeuze ein sterbender Riese, aber hier.

17:57 Auf unserer lebendigen Welt unter unserem treuen Stern kannst du in Frieden ruhen.