Wenn Sie in einer klaren Winternacht den Sternenhimmel betrachten, ist es schwer, das Sternbild Orion, den Jäger, mit seinem Schild in einem Arm und dem anderen Arm, der hoch in den Himmel gestreckt ist, zu übersehen. Ein leuchtend roter Punkt namens Beteigeuze markiert Orions Schulter, und die seltsame Verdunkelung dieses Sterns fasziniert Himmelsgucker seit Tausenden von Jahren. Aborigines haben es vielleicht sogar in ihre mündlichen Geschichten eingearbeitet.Heute wissen Astronomen, dass Beteigeuze in der Helligkeit variiert, weil es ein sterbender, roter Überriesenstern mit einem Durchmesser ist, der etwa 700 mal größer ist als unsere Sonne. Eines Tages wird der Stern als Supernova explodieren und der Menschheit eine himmlische Show geben, bevor er für immer von unserem Nachthimmel verschwindet. Diese Explosion erklärt, warum Astronomen aufgeregt waren, als Beteigeuze 2019 dramatisch zu dimmen begann. Der 11. hellste Stern fiel um das Zweieinhalbfache. Könnte Beteigeuze das Ende seines Lebens erreicht haben? Obwohl unwahrscheinlich, erregte die Idee einer Supernova am Himmel der Erde die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit. Und jetzt geben neue Simulationen den Astronomen eine genauere Vorstellung davon, was Menschen sehen werden, wenn Beteigeuze irgendwann in den nächsten 100.000 Jahren explodiert.

Astronomen verwendeten ein Softwareprogramm namens MESA+STELLA, um zu simulieren, was Menschen sehen könnten, wenn der Stern Beteigeuze explodiert. Dazu gehörten auch Beobachtungen, die während der Supernova 1987A gesammelt wurden, die in der Großen Magellanschen Wolke explodierte. (Kredit: Jared Goldberg / University of California, Santa Barbara /MESA+STELLA)

Supernova von der Erde aus gesehen

Mit all den Spekulationen darüber, wie eine Beteigeuze-Supernova von der Erde aus aussehen würde, Universität von Kalifornien, Santa Barbara, Der Astronom Andy Howell hatte die Berechnungen auf der Rückseite der Hüllkurve satt. Er stellte das Problem einem Paar von UCSB-Doktoranden, Jared Goldberg und Evan Bauer, vor, die genauere Simulationen der sterbenden Tage des Sterns erstellten. Die Astronomen sagen, dass es immer noch Unsicherheit darüber gibt, wie sich die Supernova entwickeln würde, aber sie konnten ihre Genauigkeit anhand von Beobachtungen während der Supernova 1987A, dem nächsten bekannten Stern, der seit Jahrhunderten explodiert, erhöhen.

Das Leben auf der Erde wird unversehrt bleiben. Aber das bedeutet nicht, dass es unbemerkt bleiben wird. Goldberg und Bauer fanden heraus, dass Beteigeuze, wenn es explodiert, mehr als drei Monate lang so hell wie der Halbmond scheint – neunmal schwächer als der Vollmond.

„All diese Helligkeit würde sich auf einen Punkt konzentrieren“, sagt Howell. „Es wäre also dieses unglaublich intensive Leuchtfeuer am Himmel, das nachts Schatten wirft und das man tagsüber sehen kann. Jeder auf der ganzen Welt wäre neugierig darauf, weil es unvermeidlich wäre.“Menschen könnten die Supernova etwa ein Jahr lang am Tageshimmel sehen“, sagt er. Und es wäre nachts mit bloßem Auge für mehrere Jahre sichtbar, wenn die Supernova-Nachwirkungen schwächer werden.“Bis es vollständig verblasst, wird Orion seine linke Schulter vermissen“, fügt Sarafina Nance hinzu, eine Doktorandin der University of California, Berkeley, die mehrere Studien über Beteigeuze veröffentlicht hat.

Dieses Vergleichsbild zeigt den Stern Beteigeuze vor und nach seiner beispiellosen Verdunkelung. Die Beobachtungen, die im Januar 2019 und Dezember 2019 mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der ESO aufgenommen wurden, zeigen, wie stark der Stern verblasst ist und wie sich seine scheinbare Form verändert hat. (Quelle: ESO/M. Montargès et al.)

Die Beteigeuze-Show

Über die Sternenexplosion muss man sich keine Sorgen machen. Eine Supernova muss extrem nahe an der Erde geschehen, damit die Strahlung dem Leben schadet — nach einigen Schätzungen vielleicht nur einige Dutzend Lichtjahre. Beteigeuze liegt weit außerhalb dieses Bereichs, wobei jüngste Studien darauf hindeuten, dass es ungefähr 724 Lichtjahre entfernt liegt, weit außerhalb der Gefahrenzone.

Aber die Supernova könnte die Erde immer noch auf überraschende Weise beeinflussen. Zum Beispiel weist Howell darauf hin, dass viele Tiere den Mond zur Navigation nutzen und durch künstliches Licht verwirrt werden. Das Hinzufügen eines zweiten Objekts, das so hell wie der Mond ist, könnte störend sein. Nicht nur die Tierwelt würde gestört, ironischerweise hätten es die Astronomen selbst schwer.

„Astronomische Beobachtungen sind schon schwierig, wenn der Mond hell ist“, sagt Howell. „Es würde für eine Weile keine’dunkle Zeit’geben.“

Selbst das Studium von Beteigeuze wäre eine einzigartige Herausforderung. Das helle Licht würde ihre Instrumente überwältigen. „Wir konnten es nicht mit den meisten bodengebundenen Teleskopen oder den meisten im Weltraum beobachten, wie Swift oder dem Hubble-Weltraumteleskop“, fügt er hinzu. Stattdessen müssten sie ihre Teleskope modifizieren, um weit weniger Licht zu sammeln. Und wenn Beteigeuze den Widrigkeiten trotzt und zu unseren Lebzeiten explodiert, sagen Astronomen, dass es reichlich Warnung geben wird. Instrumente auf der Erde würden Neutrinos oder Gravitationswellen, die durch die Explosion erzeugt werden, bereits einen Tag im Voraus erkennen.“Stellen Sie sich vor, ein guter Teil der Welt bleibt auf und starrt Beteigeuze an, wartet darauf, dass die Lichtshow beginnt, und ein Jubel steigt um den Planeten, wenn er es tut“, sagt Howell.

Diese Collage vergrößert das Sternbild Orion (links) auf eines der schärfsten Bilder, die jemals von Beteigeuze aufgenommen wurden (ganz rechts). (Quelle: ESO, P. Kervella, Digitized Sky Survey 2 und A. Fujii)

Um einen sterbenden Stern zu fangen

Aber für Wissenschaftler muss Beteigeuze nicht explodieren, um interessant zu sein. Es ist groß und hell, so dass es relativ einfach zu studieren.“Aus astronomischer Sicht ist es faszinierend, weil wir einen Stern, der sich dem Ende seines Lebens nähert, ziemlich genau untersuchen können“, sagt Nance. „Es gibt eine faszinierende Physik in der inneren Struktur von Beteigeuze.“Ihre beste Vermutung, was gerade vor sich geht, ergibt sich aus dem, was Astronomen bereits über den Stern und andere wie ihn wissen. Wie Nance erklärt, zeigt diese Forschung, dass sich die Helligkeit von Beteigeuze aus einer Reihe von Gründen ändern könnte. Einige Astronomen vermuten sogar, dass mehrere verschiedene Dimmmechanismen gleichzeitig ablaufen. Als ihr Kernbrennstoff gegen Ende ihres Lebens ausgeht, beginnen rote Überriesensterne aufzublähen und bilden wachsende Hüllen aus Gas und Staub. Und wenn diese Hülle größer wird, wächst die Helligkeit des Sterns. Aber das ist nicht der einzige Weg, wie ein Stern wie Beteigeuze dimmen und aufhellen kann. Rote Überriesensterne haben auch enorme konvektive Zellen auf ihren Oberflächen — wie viel größere Versionen von denen auf unserer Sonne — wo Turbulenzen heißes Material aus dem Inneren des Sterns aufsteigen lassen. Sobald es die Oberfläche erreicht, bricht ein Teil dieses Materials heftig in den Weltraum aus wie ein riesiger, radioaktiver Rülpser, der vorübergehend seine Helligkeit verändern kann.

Und das Dimmen von Beteigeuze könnte sogar ein Beweis dafür sein, dass es kurz vor der Explosion steht. Wenn Material von der Oberfläche eines sterbenden Sterns ausbricht, kollidiert es normalerweise, wodurch es heller leuchtet. Nance sagt jedoch, dass es möglich ist, dass dieses Material den Stern stattdessen verhüllt und ihn dunkler macht.

Was auch immer die Ursache sein mag, das seltsame Verhalten sollte letztendlich neue Einblicke in die sterbenden Tage roter Überriesensterne bieten. Und die Menschheit wird einen Sitz in der ersten Reihe haben.“Beteigeuze bietet Astronomen eine großartige Kulisse, um diese letzten Stadien der Kernverbrennung zu untersuchen, bevor sie explodiert“, sagt Nance.