In dieser sehr Nahaufnahme von SPHERE ist der Stern selbst hinter einer verdunkelnden Scheibe verborgen. Die Kreuze sind Artefakte aufgrund von Merkmalen im Instrument. Bildnachweis: ESO
Mit dem Very Large Telescope der ESO hat ein Astronomenteam die bisher detailliertesten Bilder des Hyperriesensterns VY Canis Majoris aufgenommen. Diese neuen Beobachtungen zeigen, wie die unerwartet großen Staubpartikel, die den Stern umgeben, es ihm ermöglichen, eine enorme Menge an Masse zu verlieren, wenn er zu sterben beginnt. Dieser Prozess, der jetzt zum ersten Mal verstanden wird, ist notwendig, um solche gigantischen Sterne auf explosive Niedergänge wie Supernovae vorzubereiten.
VY Canis Majoris ist ein stellarer Goliath, ein roter Hyperriese, einer der größten bekannten Sterne in der Milchstraße. Es ist 30-40 mal die Masse der Sonne und 300.000 mal leuchtender. In seinem gegenwärtigen Zustand würde der Stern die Umlaufbahn des Jupiter umfassen und sich im Endstadium seines Lebens enorm ausgedehnt haben.
Die neuen Beobachtungen des Sterns verwendeten das SPHERE-Instrument am VLT. Das adaptive Optiksystem dieses Instruments korrigiert Bilder in höherem Maße als frühere adaptive Optiksysteme. Auf diese Weise können Merkmale, die sehr nahe an hellen Lichtquellen liegen, sehr detailliert gesehen werden. SPHERE zeigte deutlich, wie das brillante Licht von VY Canis Majoris Materialwolken um ihn herum beleuchtete.
Und mit dem ZIMPOL-Modus von SPHERE konnte das Team nicht nur tiefer in das Herz dieser Gas- und Staubwolke um den Stern blicken, sondern auch sehen, wie das Sternenlicht vom umgebenden Material gestreut und polarisiert wurde. Diese Messungen waren der Schlüssel zur Entdeckung der schwer fassbaren Eigenschaften des Staubes.
Eine sorgfältige Analyse der Polarisationsergebnisse ergab, dass es sich bei diesen Staubkörnern um vergleichsweise große Partikel mit einem Durchmesser von 0,5 Mikrometern handelt, die klein erscheinen mögen, aber Körner dieser Größe sind etwa 50-mal größer als der Staub, der normalerweise im interstellaren Raum zu finden ist.
Diese Videosequenz nimmt Sie mit auf eine Reise von einem weiten Blick auf den Himmel in eine Nahaufnahme eines der größten Sterne in der Milchstraße, VY Canis Majoris. Das endgültige Bild stammt vom SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile.
Während ihrer Expansion werfen massereiche Sterne große Mengen an Material ab — jedes Jahr sieht VY Canis Majoris das 30-fache der Masse der Erde in Form von Staub und Gas von ihrer Oberfläche ausgestoßen. Diese Materiewolke wird nach außen gedrückt, bevor der Stern explodiert, wobei ein Teil des Staubes zerstört und der Rest in den interstellaren Raum geworfen wird. Dieses Material wird dann zusammen mit den schwereren Elementen, die während der Supernova-Explosion entstehen, von der nächsten Generation von Sternen verwendet, die das Material für Planeten verwenden können.
Bis jetzt war es rätselhaft geblieben, wie das Material in den oberen Atmosphären dieser Riesensterne in den Weltraum verdrängt wird, bevor der Wirt explodiert. Der wahrscheinlichste Treiber schien immer der Strahlungsdruck zu sein, die Kraft, die Sternenlicht ausübt. Da dieser Druck sehr schwach ist, ist der Prozess auf große Staubkörner angewiesen, um eine ausreichend breite Oberfläche zu gewährleisten, um eine spürbare Wirkung zu erzielen.
„Massereiche Sterne leben ein kurzes Leben“, sagt Peter Scicluna vom Academia Sinica Institut für Astronomie und Astrophysik in Taiwan. „Wenn sie sich ihren letzten Tagen nähern, verlieren sie viel Masse. In der Vergangenheit konnten wir nur theoretisieren, wie dies geschah. Aber jetzt, mit den neuen SPHERE-Daten, haben wir große Staubkörner um diesen Hyperriesen gefunden. Diese sind groß genug, um durch den intensiven Strahlungsdruck des Sterns weggedrückt zu werden, was den schnellen Masseverlust des Sterns erklärt.“
Die großen Staubkörner, die so nahe am Stern beobachtet werden, bedeuten, dass die Wolke das sichtbare Licht des Sterns effektiv streuen und durch den Strahlungsdruck des Sterns gedrückt werden kann. Die Größe der Staubkörner bedeutet auch, dass ein Großteil davon wahrscheinlich die Strahlung überleben wird, die durch den unvermeidlichen dramatischen Untergang von VY Canis Majoris als Supernova erzeugt wird. Dieser Staub trägt dann zum umgebenden interstellaren Medium bei, füttert zukünftige Generationen von Sternen und ermutigt sie, Planeten zu bilden.
PDF-Kopie der Studie: Große Staubkörner im Wind von VY Canis Majoris