Wie sterbende Sterne Masse verlieren

Der rote Hyperriese VY Canis Majoris ist einer der größten bekannten Sterne in der Milchstraße. Er besitzt die 30- bis 40-fache Masse der Sonne und ist 300 000 Mal leuchtkräftiger. In seinem derzeitigen Zustand würde der Stern in unserem Sonnensystem die Umlaufbahn von Jupiter umfassen, da er sich in den letzten Phasen seines Lebens enorm ausgedehnt hat. Neue Beobachtungen von Astronomen zeigen, wie das hellleuchtende Licht des Sterns Materiewolken aufleuchten lässt, die ihn umgeben. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Erleuchteter Sternstaub durch helle Gebiete.
Nahaufnahme von rotem Riesen

Das internationale Forscherteam konnte beobachten, wie das Sternenlicht durch die umgebende Materie gestreut und polarisiert wird. Diese Messungen waren für die Bestimmung der Eigenschaften der Staubteilchen entscheidend. Auswertungen der Polarisationsmessungen ergaben, dass diese Staubkörner mit einem Durchmesser von 0,5 Mikrometern vergleichsweise großen Partikeln entsprechen. Körner dieser Größe sind etwa 50 Mal größer als die Staubteilchen, die sonst im interstellaren Raum gefunden wurden.

Während sie sich ausdehnen, verlieren massereiche Sterne große Mengen an Materie – jedes Jahr stößt VY Canis Majoris das 30-fache der Erdmasse von seiner Oberfläche in Form von Staub und Gas aus. Diese Materiewolke wird weiter nach außen gedrückt, bevor der Stern schließlich explodiert und einen Teil des Staubs vernichtet, während der Rest in den interstellaren Raum geschleudert wird. Diese Materie kann dann zusammen mit schwereren Elementen, die während der Supernovaexplosion entstanden sind, von der nächsten Generation an Sternen für die Entstehung von Planeten genutzt werden.

Wie die Materie der äußeren Atmosphäre in den Weltraum gestoßen wird, bevor der Stern explodiert, ist bisher noch nicht vollständig erklärt. Eine mögliche Ursache ist der Strahlungsdruck, also die Kraft, die vom Sternenlicht ausgeübt wird. Die neuen Beobachtungen unterstützen diese These.

„Massereiche Sterne leben ein kurzes Leben”, sagt Erstautor Peter Scicluna vom Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics in Taiwan, „wenn ihre letzten Tage gekommen sind, verlieren sie viel Masse.“ Die großen Staubkörner um den Hyperriesen sehen die Forscher als Bestätigung, dass der Strahlungsdruck für die nach außen gestoßene Materie verantwortlich ist. Die Staubkörner seien groß genug, um vom starken Strahlungsdruck des Sterns weggestoßen zu werden, bei kleineren reiche die Oberfläche nicht aus. Das würde den schnellen Massenverlust des Sterns erklären, so Scicluna.

Das Vorhandensein solch großer Staubkörner, die so nah am Stern beobachtet werden konnten, bedeutet, dass die Wolke tatsächlich das sichtbare Licht des Sterns streuen und durch den Strahlungsdruck vom Stern weggestoßen werden kann. Durch die Größe der Staubkörner dürfte ein Teil davon die Strahlung überleben, die im Sterben von Canis Majoris als Supernova erzeugt wird. Der Staub vermischt sich dann mit der interstellaren Materie in der Umgebung, was die Entstehung zukünftiger Sterngenerationen sowie der Planetenbildung begünstigt.