Der Sternenhimmel im Februar 2023

Beitrag: Thomas Baer, Redaktion ORION

Objekt des Monats: Im Banne von Beteigeuze

Im Jahr 2020 herrschte unter den Astronomen Aufregung: Anlass dazu gab eine markante Helligkeitsabnahme des Orion-Schultersterns Beteigeuze. Es dauerte nicht lange, bis die ersten Medien über eine baldige Supernova spekulierten. Wir gehen der Sache hier einmal auf den Grund und fragen uns, wie wahrscheinlich und nah das Ende dieses Roten Überriesen wirklich ist, was es mit dem Helligkeitsrückgang auf sich hatte und ob wir uns vor einer möglichen Supernova zu fürchten brauchen.

Zum Einstieg: Beteigeuze oder auch Betelgeuse, was aus dem arabischen übersetzt so viel wie «Hand der Riesin» bedeutet, ist ein Roter Überriese. Um dies zu verdeutlichen, brauchen wir bloss auf einige Eckdaten zu schauen: Der Stern hat den rund 760-fachen Radius unserer Sonne, ihre 55’000-fache Leuchtkraft, und an seiner «Oberfläche» ist er mit 3’600 K nur etwa halb so heiss wie unser Tagesgestirn. Seine Masse schätzen die Astronomen auf bis zu 19 Sonnenmassen, sein Alter auf knapp 9 Millionen Jahre. Im Sternbild Orion trägt er zwar den «Titel» Alpha Orionis, ist aber nach Rigel nur der zweithellste Stern. Von blossem Auge ist seine leicht orange-gelbe Färbung deutlich wahrnehmbar.

Vor drei Jahren sank die scheinbare Helligkeit von Beteigeuze, von blossem Auge sichtbar, merklich. Rechts sehen wir eine Aufnahme mit derselben Belichtungszeit Anfang 2020. (Quelle: Wikipedia)

Was geschah Ende 2019 / Anfang 2020?

Ab Oktober 2019 beobachteten Astronomen, wie die scheinbare Helligkeit von Beteigeuze markant von 0^mag auf +1.6^mag zurückging. Seine Leuchtkraft sank auf 40 % des durchschnittlichen Wertes. Dies war der stärkste je registrierte Rückgang seiner Helligkeit, seit man mit präzisen Messungen begann. Beteigeuze zählt normalerweise immerhin zu den zehn hellsten Fixsternen, die wir am Nachthimmel sehen können. Damals aber übertrafen ihn nicht weniger als zwanzig Sterne an Helligkeit. Das Rätselraten war in Astronomenkreisen anfänglich gross. Während die einen eine Überlagerung mehrerer Helligkeitszyklen, wie sie bei Veränderlichen oft beobachtet werden, als mögliche Ursache sahen, wollten andere das Schwächere Leuchten als Vorzeichen einer unmittelbar bevorstehenden Supernova deuten. Erst Vergleichsaufnahmen des Very Large Telescope VLT konnten Aufschluss darüber geben, was wirklich geschah. Man entdeckte ausser der Leuchtkraftabnahme auch eine Formveränderung des Sterns.

Beteigeuze im Januar und im Dezember 2019, aufgenommen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte. (Quelle: ESO)

Wilde Spekulationen

Einige Astronomen vermuteten, dass irgendwelche, bislang noch nicht verstandene Vorgänge im Inneren des Überriesen für den Helligkeitsabfall verantwortlich sein könnte. Eine andere Theorie, die im Raum stand, ging von «kalter» Materie aus, die der Stern ausstiess. Doch Aufnahmen im Submillimeterbereich konnten eine Absorption ausschliessen. Als sich die Helligkeit von Beteigeuze im April 2020 wieder normalisierte, waren plötzlich Sternflecken (analog zu den uns bekannten Sonnenflecken) im Gespräch. Erst Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble lieferten eine plausible Erklärung: Tatsächlich entdeckte man, dass der Stern eine riesige heisse Materiewolke ausstiess, die sich abkühlte und als «Staubfilm» das Sternenlicht abschwächte (siehe Abbildung unten). Aufnahmen des VLT bestätigten diese Vermutung. Auf Bildern konnte man erkennen, dass die südliche Hemisphäre des Sterns sehr viel dunkler erschien und auch die Temperatur in diesem Bereich sehr viel tiefer war.

Wir sehen hier eine Darstellung zwischen der natürlichen Helligkeitsschwankung von Beteigeuze (hellblaue Kurve) und der tatsächlich gemessenen (rote Kurve) zwischen Januar 2019 und März 2020. In den oberen vier Bildern ist der Ausstoss der sich abkühlenden Materiewolke zu sehen. (Bild: NASA)

Wann explodiert Beteigeuze?

Dass der Rote Überriese als Supernova enden wird, ist sicher. Während unsere Sonne in rund 5 Milliarden Jahren als Roter Riese ihre äusseren «ausgebrannten» Hüllen abstossen und in Form eines Planetarischen Nebels enden wird, erfährt Beteigeuze ein dramatisches Ende! Sterne dieses Kalibers haben auch eine wesentlich kürzere Lebensdauer, da sie mit ihrem «Brennstoff» wenig haushälterisch umgehen. Aufgrund ihrer Grösse und dem gigantischen Druck im Inneren «verbrennt» ein solcher Überriese in Schalen immer schwerere Elemente.
Solange der Stern im Gleichgewicht ist, sich also Gravitation und Strahlungsdruck die Waage halten, passiert vorderhand nichts Aussergewöhnliches. Irgendwann aber kommt der Moment, wo selbst ein solcher Gigant von Stern ans Ende der Kernfusion gelangt; er kann aus «eigener Kraft» nicht immer noch schwerere Elemente durch Fusion bilden. In diesem Fall geht der Strahlungsdruck rapide zurück, der Stern implodiert gewissermassen unter seinem «eigenen Gewicht», und die Schockwellen zerreissen den Überriesen in Sekundenbruchteilen.
Vorübergehend steigt die Leuchtkraft auf das 16’000-fache. Wir auf der Erde würden dies bei Beteigeuze eindrücklich beobachten können! Der Stern würde von aktuell 0^mag auf bis zu –10.5^mag ansteigen und uns so hell erscheinen wie etwa der zu- oder abnehmende Halbmond. Andere Berechnungen gehen sogar von einem noch helleren Ereignis aus. So oder so: Es wäre spektakulär anzusehen!

Der Anblick einer Supernova wäre durchaus spektakulär. Beteigeuze würde vorübergehend so hell wie der Halbmond leuchten! (Bearbeitung: Thomas Baer, Redaktion ORION)

Hätte die Supernova Auswirkungen auf die Erde?

Für unsere Augen wäre die Beobachtung einer Supernova in 550 Lichtjahren Entfernung völlig unproblematisch. Verglichen mit unserer Sonne würde pro Sehzelle auf der Netzhaut bloss der Faktor (2.512)⁹, also 4000 Mal weniger Licht ankommen. Etwas anders sieht es aus, wenn wir das Ereignis durch ein Teleskop betrachten würden. Dies wäre ab 1000-facher Vergrösserung tatsächlich heikel.
Weiter ist die Frage berechtigt, ob wir die Strahlung einer solch «nahen» Supernova spüren würden. Hierzu haben Astrophysiker Berechnungen angestellt und sind zu folgendem Ergebnis gekommen: Eine Supernova müsste näher als 60 Lichtjahre entfernt stattfinden, damit sie die Biosphäre unserer Erde empfindlich schädigen könnte. Richtig gefährlich würde es, wenn die Sternexplosion zwischen 5 und 10 Lichtjahren geschähe. Dies würde das Ende des irdischen Lebens bedeuten. Doch auch hier dürfen wir aufatmen: Glücklicherweise befindet sich kein Überriese in solcher Nähe zu unserer Erde.

Wann müssen wir mit der «Beteigeuze-Supernova» rechnen?

Auch wenn niemand vorhersehen kann, wann ein Stern wie Beteigeuze explodiert, dürfen wir davon ausgehen, dass dies noch sicher mindestens 100’000 Jahre dauern wird. Das Ereignis selbst würden wir auf der Erde überdies erst 550 Jahre nach der eigentlichen Explosion wahrnehmen, denn solange wären Licht (und Strahlung) unterwegs zu uns.
Zurück bliebe eine «Sternleiche», ein sogenannter Neutronenstern. Dieser Stern wäre verglichen mit dem ehemaligen Beteigeuze ein Winzling von bloss noch wenigen Kilometern Durchmesser und mit einer unvorstellbaren Dichte. Könnten wir vom Neutronenstern Materie in der Grösse eines Tischtennisballs abschöpfen, so würde dieser Ball auf der Erde über 20 Milliarden Tonnen wiegen!

Astronomische Ereignisse im Februar 2023

Die schönsten Monatsereignisse im Überblick

Sonne	Im Februar ist das Hellwerden besonders rasch spürbar. Die Sonnenaufgänge verlagern sich während des Monats von 07:53 Uhr MEZ (am 1.) auf 07:09 Uhr MEZ am Monatsletzten. Die Sonnenuntergänge verspäten sich von 17:27 Uhr MEZ (am 1.) auf 18:09 Uhr MEZ am 28..
Komet	Am 1. Februar 2023 kommt uns Komet C/2022 E3 (ZTF) am nächsten. In den Tagen um die grösste Erdannäherung kann man ihn unter Umständen sogar von blossem Auge erahnen, sicher aber durch ein Fernglas oder ein Teleskop sehen. Am 6. Februar zieht er an der hellen Capella vorüber, am 12. begegnet er Mars und am 15. steht er neben Aldebaran im Stier.
Mond	Der Mond startet als grosser zunehmender Dreiviertelmond in den Monat. Am Abend des 1. Februars können wir ihn nahe des Sterns Al Nath und ein ganzes Stück östlich von Mars sehen. Am 5. Februar haben wir Vollmond. Noch einmal nach dem 7. Januar erleben wir einen recht kleinen Vollmond, da der Erdtrabant nur tags zuvor in Erdferne stand. Das Letzte Viertel verzeichnen wir am 13. Februar, den erdnahen Neumond am 20. Februar. Im letzten Monatsdrittel nimmt der Mond wieder zu: Das Erste Viertel verzeichnen wir am 27. Februar.
Merkur	Zu Monatsbeginn kann man den sonnenächsten Planeten in der Endphase seiner bescheidenen Morgensichtbarkeit im Südosten erspähen. Er eilt der Sonne nach und verringert im Laufe des Monats den Abstand zum Tagesgestirn, womit er unbeobachtbar wird.
Venus	Venus ist in ihrer Rolle als «Abendstern» angekommen. Sie dominiert die ersten Abendstunden nach Sonnenuntergang im Südwesten. Langsam schliesst sie immer näher zu Jupiter auf, dem sie zum Monatsende, respektive am Abend des 1. März 2023 eng begegnet.
Mars	Mars ist längst nicht mehr so auffällig wie noch vor zwei Monaten, und seine Helligkeit nimmt weiter ab. Nichtsdestotrotz kann man ihn noch gut im Sternbild Stier, weit nördlich von Aldebaran sehen. Er bewegt sich jetzt wieder rechtläufig vor den Sternen und wandert langsam durch die Stierhörner in Richtung Zwillinge.
Jupiter	Der grösste Planet des Sonnensystems ist noch in den Abendstunden über dem Südwesthorizont zu beobachten. Seine beste Beobachtungszeit ist allerdings vorbei. Wer den Planeten noch einmal ins Visier nehmen will, sollte dies in diesem Monat tun, denn im März wird Jupiter vorübergehend unsichtbar.
Saturn	Saturn hat sich vom Abendhimmel zurückgezogen und steht am 16. Februar 2023 in Konjunktion mit der Sonne. Damit bleibt der Ringplanet unbeobachtbar.
Uranus	Uranus kann teleskopisch noch bis in die ersten Nachtstunden hinein beobachtet werden.
Neptun	Neptun ist zu Beginn des Monats noch in den Abendstunden teleskopisch zu sehen, doch seine Präsenz endet spätestens ab der Monatsmitte.

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