Beteigeuze

In klaren Winternächten dominiert im Süden das prächtige Sternbild Orion, der Himmelsjäger. In ihm gibt es zwei sehr helle Sterne: Einmal den bläulich leuchtenden Rigel und den deutlich rötlich leuchtenden Beteigeuze.

Angeregt durch ein Monatsthema in einem älteren Himmelsjahr habe ich mich Anfang Januar 2011 mit diesem Stern beschäftigt und über ihn einen Kurzvortrag bei der Sternwarte Kronshagen gehalten. Das zusammengetragene Wissen habe ich hier zusammengestellt.

Beteigeuze hat eine scheinbare Helligkeit von etwa 0,3 mag am Himmel. Der Satellit Hipparchos maß eine Parallaxe von 0,00763 Bogensekunden. Dies entspricht einer Entfernung von 427 Lichtjahren. Allerdings hat dieser Wert eine gewisse Toleranz. Heute wird die Entfernung zu Beteigeuze mit etwa 640 Lichtjahren angegeben.

Wenn Beteigeuze aber 640 Lichtjahre von uns entfernt ist, warum sehen wir ihn dann überhaupt noch so hell? Seine rötliche Farbe zeugt von einer eher kühleren Oberflächentemperatur, womit er nicht sehr heiß und entsprechend hell sein kann. Der Grund für die hohe scheinbare Helligkeit muß also woanders zu suchen sein.

Albert Abraham Michelson bestimmte im Jahr 1920 mit seinem selbstgebauten Interferometer den scheinbaren Durchmesser von Beteigeuze zu 0,047 Bogensekunden. Bei einer Entfernung von 640 Lichtjahren würde das einen Durchmesser von knapp 7 Astronomischen Einheiten oder 1 Milliarde Kilometer entsprechen! Stünde Beteigeuze an Stelle unserer Sonne, würde dieser Stern bis über die Marsbahn hinausreichen.

Ein roter Überriese

Beteigeuze ist ein sogenannter roter Überriese. Sein Durchmesser ist 662mal größer als der der Sonne! Im Innern von Beteigeuze würde die Sonne über 160 Millionenmal hineinpassen! Und damit haben wir auch den Grund, warum Beteigeuze trotz seiner großen Entfernung von 640 Lichtjahren immer noch so hell an unserem Himmel erscheint: Seine Oberfläche ist nämlich riesengroß! Und eine große Oberfläche kann erheblich mehr Licht abstrahlen als eine kleine aber sehr heiße Oberfläche.

Als Vergleich braucht man nur einmal das Bild oben alleine in einem dunklen Raum auf dem Monitor anzeigen zu lassen. Deckt man den roten Riesen mit einem Stück Karton ab, bringt der kleine weiße Punkt oben links im Bild kaum Licht in den Raum. Nimmt man den Karton dagegen weg, wird der Raum von dem Licht des roten Riesen deutlich mehr erhellt.

Aus einer Entfernung von 32,6 Lichtjahren (10 Parsec) gesehen, würde Beteigeuze sogar mit einer Helligkeit von -5,1 mag am Himmel strahlen. Seine wahre Leuchtkraft ist etwa 60.000mal so groß wie die der Sonne.

Beteigeuze gehört zur Spektralklasse M2, womit er deutlich rötlich leuchtet. Seine Oberflächentemperatur liegt bei 3.100 Grad C. Beteigeuze hat etwa 20mal soviel Masse wie die Sonne. Bei seiner gigantischen Größe muß seine Dichte enorm gering sein. Sie beträgt nicht mehr als 1/10.000 der Dichte der Luft auf Meereshöhe. Daher sprechen die Astronomen auch gerne von einem roten Vakuum. Auch ist der Rand von Beteigeuze nicht so scharf ausgeprägt wie bei der Sonne. Die äußere Gashülle reicht viele Millionen Kilometer in den Raum. Die meiste Masse von Beteigeuze ist in einem kleinen und sehr dichten Kern konzentriert.

Helle Flecken auf der Oberfläche

Beteigeuze ist einer der ganz wenigen Sterne, die wir mit modernen Teleskopen als Scheibe sehen können, während die anderen Sterne nur Lichtpunkte sind.

So hat im Jahr 1996 das Hubble-Weltraumteleskop Beteigeuze im Ultraviolettbereich fotografiert und einen hellen, großen Fleck auf seiner Oberfläche entdeckt. Niemand wußte damals, was dieser Fleck bedeutet und wie er entstanden ist.

Im Jahr 2010 hat das internationale Astronomenteam um Xavier Haubois und Guy Perrin vom Observatoire de Paris auf Beteigeuze hellere und dunklere Bereiche nachgewiesen. Diese Flecken sind sehr warscheinlich durch Konvektion entstanden, also dem Wärmetransport durch sich bewegende Materie. Es wurden zwei Flecken gefunden, die etwa 500 Grad heißer sind als die übrige Oberfläche. Der größte Fleck hat einen Durchmesser, der anderthalb mal so groß ist wie der Abstand der Erde von Sonne!

Ein pulsierender Stern

Im Jahr 1836 fand John Herschel heraus, daß die Helligkeit von Beteigeuze in unregelmäßigen Abständen zwischen 0,3 mag und 1,2 mag schwankt. Die Periode liegt zwischen 5,7 und 6,4 Jahren. Dieser Hauptperiode ist eine weitere zwischen 150 und 300 Tagen überlagert.

Diese Helligkeitsschwankungen haben einen einfachen Grund: Beteigeuze pulsiert! Er bläht sich auf und zieht sich zusammen. Wenn Beteigeuze sich aufgebläht hat, würde er, an die Stelle der Sonne gesetzt, bis weit über die Jupiterbahn hinausreichen!

Das Pulsieren hängt mit Beteigeuzes Kern zusammen. In ihm ist die meiste Materie versammelt. Der Kern ist dabei zwiebelschalenartig aufgebaut. Durch Kernfusion werden immer höhere Elemente erzeugt. Ist der Kernbrennstoff verbraucht, gehen Temperatur und Gasdruck zurück und die Schwerkraft gewinnt langsam die Oberhand, wodurch der Kern zusammenschrumpft. Dabei erhitzt er sich wieder und es setzt die nächste Fusionsstufe ein. Das kann so bis zum Eisen weitergehen. Eisen ist das höchste Element, das aus Kernfusion entstehen kann. Dies ist nur bei sehr massiven Sternen wie z. B. bei Beteigeuze möglich, denn es müssen dazu im Kern Temperaturen von etwa 3 Milliarden Grad vorhanden sein.

Ein Kandidat für eine baldige Supernova

Beteigeuzes Kern besteht im Innern aus Eisen. Damit befindet er sich in einem fortgeschrittenen Lebensstadium. Solche massiven Sterne wie Beteigeuze enden mit einer gigantischen Explosion - Supernova genannt. Daher ist Beteigeuze ein Kandidat, der vor einer Supernova steht. Das "kurz" kann aber auch noch 1.000 Jahre bedeuten, was heute niemand sagen kann.

Wenn Beteigeuze als Supernova explodiert, würde er an unserem Himmel deutlich heller wie der Vollmond strahlen und das über Wochen, bis die Helligkeit wieder langsam zurückgeht und er schließlich für das bloße Auge am Himmel verschwunden ist. Passiert das im Winterhalbjahr, würde er nachts den Himmel derart aufhellen, daß es gar nicht richtig dunkel werden würde ähnlich wie bei Vollmond. Würde die Supernova im Sommerhalbjahr aufleuchten, hätten wir über Wochen zwei Sonnen am Himmel, da die Supernova auch deutlich am Taghimmel zu sehen wäre.

Es kann auch sehr gut sein, daß Beteigeuze bereits zur Supernova explodiert ist, und das diese Lichtbotschaft, die ja immerhin 640 Jahre zu uns braucht, hier noch gar nicht angekommen ist. In diesem Fall würden wir ihn noch Nacht für Nacht völlig ahnungslos als rötlichen Stern sehen. Wann diese Lichtbotschaft hier ankommt, weiß natürlich niemand, es kann schon morgen Nacht sein, aber auch erst in 1.000 Jahren...

Jahre nach der Supernovaexplosion von Beteigeuze würde der helle rötliche Stern im Sternbild Orion fehlen und unsere Nachkommen in alten Schriften lesen bzw. auf alten Bilder sehen können, wie das Sternbild Orion einst mal ausgesehen hat...