Wochenendrebell

Weltverbesserung | Wissenschaft | Autismus | Groundhopping Podcast

Friday, April 3, 2020

Betelgeuse – Der beste Stern der Milchstraße

Betelgeuse ist ein faszinierender Stern und es gibt so viel über ihn zu erzählen, dass das unmöglich in einen Beitrag passt. Dennoch möchte ich versuchen, zu zeigen, warum Betelgeuse mit Abstand der interessanteste Stern ist, den wir kennen.

Betelgeuse, Beteigeuze, Alpha Orionis,…

Allein die Namensgebung dieses Sterns ist wahnsinnig sympathisch. Es kursieren so viele mögliche Schreibweisen, dass ich einige davon bereits auswendig lernen musste, um zu wissen, wann in einer Abhandlung von Betelgeuse die Rede ist. Zunächst muss man wissen, das der Stern vor allem im morgenländischen Kulturkreis verankert war, so tauchte er das erste Mal im Buch der Konstellationen der Fixsterne des persischen Astronomen Asophi auf.

Asophi lebte 10. Jahrhundert, Europa war zu dieser Zeit im tiefsten Mittelalter, das wissenschaftliche Zentrum der Welt war Persien. So hatte Asophi bereits zu dieser Zeit Gebilde wie die Andromedagalaxie und die Große Magellansche Wolke entdeckt, die von europäischen Gelehrten erst viele Jahrhunderte später wiederentdeckt wurden. Unter diesen Aufzeichnungen war auch Betelgeuse, beziehungsweise يد الجوزاء, was auf Arabisch soviel wie “Hand der Riesin” bedeutet.

Transkribiert ins Lateinische bedeutet das “Betelgeuse”. Jedoch machte man bei der Transkription einen Fehler, man verwechselte den Arabischen Buchstaben يـ, wie er in يد الجوزاء vorkommt mit dem ähnlich aussehenden Buchstaben بـ. So wurde es fehlerhaft zu “Beteigeuze”. Dieser historische Rechtschreibfehler hat sich in den folgenden Jahrhunderten in fast allen europäischen Sprachen verankert, sodass er heute längst häufiger benutzt wird als die korrekte Bezeichnung. In der folgenden Tabelle habe ich einfach mal 15 der unzähligen Bezeichnungen gesammelt und ihre Nutzung erläutert. Der offizielle Name im Deutschen ist jedoch weiterhin die korrekte Transkription “Betelgeuse”.

Name Herkunft
Betelgeuse Korrekte Transkription ins Lateinische und offizielle Bezeichnung
Beteigeuze Fehlerhafte Transkription ins Lateinische
Betelgeza Slowenisch
Бетельгейзе Russisch
Bait al-Dschauza In der Renaissance gebräuchlich
Alpha Orionis Bayer-Bezeichnung
HD 39801 Henry-Draper-Katalog
al-Dhira Arabisch für „der Arm“
al-Mankib Arabisch für „die Schulter“
al-Yad-al-Yamin Arabisch für „die rechte Hand“
Betelgez/Бетелгез Serbisch
Ied Algeuze „Orions Hand“
HIP 27989 Hipparcos-Katalog
Besn Persisch
Beetlejuice  „Betelgeuse“ (und „Käfersaft“) auf Englisch

Und selbst die Bayer-Bezeichnung, die aus der modernen Astronomie stammt, ist irgendwie seltsam. Sie besteht meistens aus dem Sternbild und einem griechischen Buchstaben, der angibt, an welcher Stelle der Stern in der Helligkeit in seinem Sternbild steht. Aus dem Namen “Alpha Orionis” würde man demnach folgern, Betelgeuse sei der hellste Stern des Sternbilds Orion, doch tatsächlich ist er nur der zweithellste. Der hellste ist eigentlich Rigel, der jedoch “Beta Orionis” genannt wird. Das liegt zum einen an der überragenden kulturellen Bedeutung Betelgeuses, aber auch an seinen physikalischen Eigenschaften.

Ein Roter Überriese

Betelgeuse ist nämlich auch astronomisch kein gewöhnlicher Stern, um das festzustellen muss man lediglich zum Himmel schauen, dann wird man sehen, dass der Stern im Gegensatz zu den meisten anderen in einem tiefen, dunklen, flammenden Rot strahlt. Das liegt daran, dass es sich bei Betelgeuse um einen sogenannten Roten Überriesen handelt, das sind extrem massereiche frühere bläuliche O-Sterne in der Spätphase ihrer Entwicklung.

Um zu verstehen, was derzeit in Betelgeuse vorgeht, muss man verstehen, wie Sterne funktionieren: Sie werden von zwei Kräften stabil gehalten, zum einen ihrer eigenen Gravitation, welche die Materie nach Innen drückt und zum anderen vom durch die Kernfusion erzeugten Strahlungsdruck, der nach Außen gerichtet ist.

Sind beide Kräfte im Gleichgewicht, so ist es auch der Stern, dann befindet er sich in der sogenannte Hauptreihenphase. Zu dieser Zeit war Betelgeuse noch ein bläulicher O-Stern. Doch sobald der Kernbrennstoff in seinem Innern knapp wird, lässt auch der Strahlungsdruck nach, die Kräfte sind nicht mehr im Gleichgewicht. Die Gravitation presst den Stern zusammen, sodass die Temperatur in seinem Innern aufgrund des Gasgesetzes steigt und nun ausreicht, um auch noch schwerere Kerne zu verschmelzen und die Temperatur in seinen äußeren Schalen zumindest für die Verschmelzung von Wasserstoffatomen ausreicht.

Dadurch wird nun also mehr Energie als vorher erzeugt und der Stern wird größer, dabei dehnt er sich bis auf 1.500 Sonnenradien aus. In dieser Phase befindet sich Betelgeuse derzeit und das bedeutet, er ist wirklich groß. So groß, dass der Stern von der Erde aus mit Teleskopen als ausgedehnte Scheibe mit erkennbaren Oberflächenstrukturen zu sehen ist, so groß, dass er bis über die Bahn des Jupiters reichen würde, wäre er in unserem Sonnensystem und so groß, dass die Sonne etwa eine Milliarde Mal in ihn passen würde. Und da es in großen Sternen kaum Konvektionsströme gibt, die den Wasserstoff im Stern vermengen, fusionieren sie nur wenige Millionen Jahre bevor sie die Hauptreihe verlassen.

Kurz vor der Explosion

In diesem Zustand ist er jedoch extrem instabil, seine Größe und Leuchtkraft variieren stark. Das ist auch der Grund für die irreführende Bezeichnung im Bayer-Katalog, denn manchmal ist Betelgeuse von der Erde aus tatsächlich heller als Rigel. Doch seine Tage sind gezählt, die Fusion zu immer schweren Elementen ist nicht unbegrenzt möglich, ab dem Element Eisen ist für das Ingangsetzen der Reaktion mehr Energie nötig, als dabei entsteht. Ist dies erreicht, explodiert der Stern endgültig in einer gigantischen Supernova.

Dass Betelgeuse kurz vor seiner Explosion steht, ist nichts neues. Doch “kurz” ist in der Astronomie immer relativ und bedeutet in diesem Fall irgendwann in den nächsten paar 100.000 Jahren. In den letzten Monaten kam Betelgeuse öfter in die Medien, da sich offenbar andeutete, die Supernova stünde nach menschlichen Maßstäben “kurz” bevor. Dies deutet man daraus, dass sich Sterne sehr kurz vor ihrer Explosion noch einmal abdunkeln. Dies ist bei Betelgeuse derzeit extrem auffällig und sogar mit bloßem Auge zu beobachten.

Normalerweise ist er unter den hellsten zehn Sternen am Nachthimmel, doch aktuell gehört er nicht mal mehr zu den 20 hellsten Sternen. Das kann bedeuten, dass die Explosion kurz bevorsteht, muss es aber nicht und inzwischen sieht es eher schlecht für eine baldige Supernova aus. Denn wie bereits gesagt, ist Betelgeuse sowieso ein veränderlicher Stern, seine Helligkeit variiert in zwei parallel verlaufenden Zyklen. Wenn die Minima beider Zyklen zusammenfallen, kann es auch zu einer starken Verdunklung kommen und es muss nichts mit dem baldigen Ableben des Sterns zutun haben.

Heller als der Vollmond

Doch eines nicht allzu fernen Tages wird Betelgeuse sicher explodieren und das wird spektakulär. Supernovae überhaupt sind sehr selten, zumindest solche, die wir von der Erde beobachten können, in der Menschheitsgeschichte gab es gerade mal ein paar Dutzend. Und bereits am Namen und der Entstehungsgeschichte des Worts “Supernova” kann man sehen, wie diese Phänomene von der Erde aus erscheinen. 

Der Begriff wurde nämlich vom berühmten Astronomen Tycho Brahe geprägt als er die Supernova SN 1572 beobachtete. Dabei handelte es sich um ein plötzlich neu aufleuchtendes Licht am Himmel, Brahe interpretierte es als neuen Stern und nannte ihn daher stella nova.

Zwar sieht man daran, dass Brahe keine Ahnung hatte, was SN 1572 war, denn eigentlich ist es das Gegenteil eines neuen Sterns, nämlich das Ende eines alten Sterns. Dennoch war diese Beobachtung eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ereignisse aller Zeiten, denn sie markierte das Ende des Jahrtausende alten Weltbildes, welches von Aristoteles geprägt wurde und den Kosmos als unveränderlich und ewig darstellte. SN 1572 zeigte, dass auch die Dinge im All entstehen und vergehen. Doch alle Supernovae der letzten Jahrhunderte fanden in tausenden, Millionen oder Milliarden Lichtjahren Entfernung statt und waren höchstens bei genauem Hinsehen als schwache Lichter sichtbar.

Die Supernova, die Betelgeuse verursachen wird, spielt jedoch in einer ganz anderen Liga, immerhin ist der Stern “nur” knapp 640 Lichtjahre entfernt. Eine Explosion wäre von der Erde aus nicht zu übersehen. Für wenige Wochen wird Betelgeuse so stark leuchten wie eine ganze Galaxie. Am Nachthimmel wird er so hell wie der Vollmond und die Explosion mit bloßem Auge zu sehen sein. Er wird so leuchtstark, dass man ihn selbst tagsüber am Himmel sehen wird. Zweifellos wird es ein spektakulärer Anblick, der einmalig in der gesamten Menschheitsgeschichte ist.

Keine Gefahr für die Erde

Eine Supernova ist die gewaltigste Explosion, die es im Universum gibt, sie setzt große Mengen an Energie und Strahlung frei. Wäre Betelgeuse uns noch etwas näher, könnte eine Explosion verheerende Folgen haben. Vermutlich gab es etwa im Ordovizium eine Supernova, die eines der großen sechs Massenaussterben der Erdgeschichte verursacht hat. Daher beobachten Wissenschaftler Supernovae in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft häufig mit Sorge.

Der Großteil der Strahlung wird jedoch an den Polen des Sterns emittiert und bei Betelgeuse wissen wir, dass keiner der Pole der Erde zugewandt ist. Ein Massenaussterben ist trotz der relativen Nähe zur Erde also ausgeschlossen, dennoch könnte es in kleinem Umfang zu einer Schädigung der Ozonschicht und einem höheren Hautkrebsrisiko kommen, es müssten also entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden.

Kultureller Einschnitt

Viel mehr dürften wir uns jedoch darauf freuen, natürlich auch die Wissenschaftler. Eine Supernova in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft wäre eine großartige Gelegenheit, mehr über diese Endphase großer Sterne zu erfahren. In erster Linie wäre es jedoch ein kulturelles Großereignis. Betelgeuse war aus unserer Perspektive schon immer da und hat die Menschheit seit Anbeginn der Zeit begleitet.

Die Menschen der Steinzeit blickten zu ihm empor und fragten sich, was wohl dieses rote Licht sei, im alten Ägypten sah man in dem Stern eine Gottheit, im antiken Griechenland erzählte man sich mythische Geschichten über ihn, im Mittelalter blickten erste kluge Köpfe in den Himmel und erforschten den Stern, lange galt er als Zeichen für Krieg und aufgrund der Tatsache, dass er als erster Stern des Orion über dem Horizont aufgeht, sah man ihn als Ankündiger – und nun wäre er mit wenigen Wochen weg. Das legendäre Sternbild Orion wäre zerstört.

Ein solches Ereignis würde uns allen das erste Mal vor Augen führen, dass das Universum nicht unvergänglich ist. Der scheinbar ewige Sternhimmel würde ich verändern und das direkt vor unseren Augen. Wenn Betelgeuse dann eines Tages von der Bildfläche verschwindet, womöglich in gar nicht so ferner Zukunft, wird es auch irgendwie etwas wehmütig machen. Da, wo wir früher den hellen roten Stern Betelgeuse gesehen haben, werden wir dann nichts mehr sehen. Doch in Wahrheit wird auch dann dort der Überrest Betelgeuses in Form eines Neutronensterns sein.

Die Hüllen des Sterns werden einen bunten Nebel ähnlich dem Katzenaugennebel bilden, der sich in einigen Jahrtausenden verflüchtigt. Wobei ich persönlich mich erstmal daran gewöhnen müsste “Betelgeuse, der Neutronenstern” zu sagen. Sicherlich gibt es dann auch wieder einige schöne neue Bezeichnungen.

Hat Betelgeuse Planeten?

Natürlich hat Betelgeuse Planeten. Zumindest wenn es nach Per Anhalter durch die Galaxis geht. Oder nach Der Planet der Affen. Oder nach Betelgeuze des Comiczeichners Leo. Und in Lottergeist Beetlejuice müssen die Toten, bevor sie ins Jenseits kommen, 125 Jahre in einem Haus verweilen und wenn sie versuchen zu entkommen, landen sie nicht im Außenbereich, sondern auf dem von Sandwürmern bevölkerten Saturn – doch die kunstbegeisterte Delia richtet sich das Haus mit furchtbarer abstrakter Kunst ein, sodass die anderen den Exorzisten und Poltergeist Beetlejuice (Englisch für Betelgeuse) rufen, um sie zu verjagen – ein Meisterwerk von Film.

Auch in der Realität sind Planeten um Betelgeuse jedoch denkbar. Bewohnte Welten sind jedoch eher unwahrscheinlich, zwar gibt es in großer Entfernung zum Stern ebenfalls eine bewohnbare Zone, doch Betelgeuse ist so kurzlebig, dass sich diese ständig verschiebt, sodass ein Planet gar nicht die für die Entstehung von Leben benötigte Zeit bewohnbar ist.

Zudem ist es sehr schwer, Planeten um Riesensterne zu entdecken, denn wenn die Planeten vor dem Stern herziehen, verdecken sie natürlich bei großen und hellen Sternen nur einen ganz kleinen Teil des Lichtes und fallen damit nicht auf. Daher sind auch noch keine Planeten um Betelgeuse bekannt. Und wir alle wissen ja nun, was mit den Planeten früher oder später passieren wird, sollten sie denn da sein…

Ein kosmischer Straftäter?

Betelgeuse hütet ein weiteres Geheimnis, der Stern dreht sich nämlich etwa 150-mal schneller, als er es Berechnungen zufolge tun sollte. Die wahrscheinlichste Erklärung dafür ist, dass Betelgeuse einst ein Doppelsternsystem bildete. Laut Forschern der University of Texas deuten kleine Gashüllen um den Stern herum darauf hin, dass vor etwa 100.000 Jahren ein großes Objekt Betelgeuse aus dem Gleichgewicht brachte und mit ihm kollidierte.

Diese Kollision gab ihm neuen Drehimpuls. Vermutlich hat Betelgeuse bei seiner Expansion zum Roten Überriesen, die nämlich etwa zum selben Zeitpunkt stattfand, seinen Nachbarstern von der Masse der Sonne regelrecht verschlungen. Solche kosmischen Kannibalen sind im Kosmos keine Seltenheit.

Wie weit ist Betelgeuse entfernt?

Die Entfernungsbestimmung ist eine weitere Besonderheit des Sterns. Obwohl er nämlich so groß und nah ist, war es bisher unmöglich die Entfernung zu ihm zu bestimmen – eigentlich paradoxerweise sogar wegen seiner Größe und Nähe. Man misst die Entfernung zu einem Himmelskörper meistens über die sogenannte Parallaxe. Von unterschiedlichen Orten aus gesehen, scheinen Objekte an unterschiedlichen Positionen zu stehen. Wenn wir beispielsweise unseren Daumen vor das Gesicht halten und abwechselnd ein Auge schließen, dann scheint der Daumen hin und herzuspringen, weil wir ihn von unterschiedlichen Orten betrachten – auch wenn zwischen unseren Augen nur wenige Zentimeter liegen.

Dabei fällt zudem auf, dass die scheinbare Veränderung der Position kleiner wird, je weiter entfernt der Daumen von uns ist. Bei Sternen ist das eigentlich recht ähnlich, nur das die Entfernung natürlich so groß ist, dass die paar Zentimeter zwischen unseren Augen nicht ausreichen. Um auch nur eine winzig kleine Veränderung des Ortes festzustellen, müssen die Orte schon Millionen Kilometer auseinander liegen und selbst dann benötigt man hochpräzise Messinstrumente, um die Veränderung festzustellen.

Dies ist möglich, denn die Erde bewegt sich ja auch durchs Sonnensystem und wenn wir ein halbes Jahr warten, befindet sie sich am entgegengesetzten Punkt ihrer Bahn. Wenn wir also die Position des Stern zu unterschiedlichen Zeitpunkten bestimmen, werden wir sehen, dass sie sich etwas verändert. Je weiter der Stern dann entfernt ist, desto geringer ist die scheinbare Veränderung der Position – also desto geringer ist die Parallaxe. Aus der Größe der Parallaxe lässt sich also die Entfernung bestimmen. Doch wie bereits gesagt, ist Betelgeuse durch seine Nähe und seine Größe als Scheibe zu sehen und der scheinbare Durchmesser der Scheibe ist größer als die Parallaxe selbst.

Der Satellit Hipparcos hat bisher die überzeugendsten Messwerte, man geht derzeit von etwa 640 Lichtjahren aus, es könnten jedoch auch 150 Lichtjahre mehr oder weniger sein. Es gibt also noch viel zu erforschen bevor sich Betelgeuse eines Tages verabschiedet. Im Jahr 2023 werden wir eine Gelegenheit dafür bekommen, denn am 12.Dezember diesen Jahres wird der Asteroid (319) Leona Betelgeuse bedecken und solche Bedeckungen sind für Wissenschaftler immer eine gute Gelegenheit. Wenn man davon ausgeht, dass (319) Leona einen Durchmesser von 68 Kilometern hat (vermutlich ist es etwas weniger, aber das spielt kaum eine Rolle), wird er am Himmel fast dieselbe scheinbare Größe haben wie Betelgeuse, was noch präzisere Untersuchungen ermöglichen wird.

Die Messungen, die man während der Bedeckung anstellen wird, sind mit der jetzigen Technologie unmöglich, man wird zum Beispiel mehr über die Helligkeitsverteilung und die Strukturen auf der Oberfläche von Betelgeuse erfahren. Großflächige Beobachtungsprogramme für dieses Ereignis sind bereits geplant. Schließlich sollten wir dankbar dafür sein, dass es Betelgeuse noch gibt und wir ihn erforschen können. Denn irgendwann wird auch das vorbei sein – wie alles im Universum.

Show More

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.