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Veränderliche Sterne
R Centauri
R Centauri ist ein langperiodischer Pulsationsveränderlicher des Mira-Typs im Sternbild Kentaur mit ungewöhnlichen Eigenschaften. Dieser Riesenstern befindet sich in einer Entwicklungsphase, die seinen Zustand und sein Verhalten verändern – und zwar auf einer Zeitskala von wenigen Jahren. R Centauri ist damit einer der seltenen Fälle, in denen sich innerhalb eines Menschenlebens Veränderungen an einem SternEin aus Gasen bestehender HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden., der selbst leuchtet. Während der meisten Zeit ihres Dasein werden Sterne durch zwei widerstreitende Kräfte im Gleichgewicht gehalten: durch die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit., die den Stern zusammenzudrücken sucht, und durch den Strahlungsdruck, der durch Kernfusionsprozesse im Inneren entsteht und die Gaskugel auseinanderzutreiben versucht. Unterschiede zwischen den Sternen und ihren Entwicklungswegen kommen im Wesentlichen durch ihre unterschiedliche MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. zustande. feststellen lassen – Sternentwicklung in Echtzeit sozusagen.
Während die hellen Sterne Alpha und Beta Centauri weiß und blau leuchten, glimmen die Sterne R und V766 Centauri in ihrer Umgebung in rötlichem Licht. (Bild: Uwe Reichert)
Ungewöhnliches Erscheinungsbild
Wir finden den Mirastern R Centauri im südöstlichen Bereich des Sternbilds Kentaur, im gleichen Areal wie die hellen Sterne Alpha und Beta Centauri (α und β Cen). Im Fernglas und auf Fotografien erscheint er rötlich. Dieser rote Riesenstern ist 3000 Lichtjahre von uns entfernt und gehört wegen seiner geringen Oberflächentemperatur von rund 3500 Kelvin zur Spektralklasse M.
Im Visuellen schwankt die scheinbare HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).Die HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit)., mit der ein HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden. dem Beobachter erscheint, also ein Maß für die empfangene Strahlung des Himmelsobjekts. Die heute übliche logarithmische Skala für die scheinbare HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). basiert auf den bereits seit der Antike gebräuchlichen Größenklassen, nach denen der hellste Stern 0. Größe, die mit Augen gerade noch erkennbaren Sterne 6. Größe haben. Heute ist die Einheit MagnitudeEinheit für die scheinbare oder absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). eines Gestirns. (Einheitenzeichen mag oder ein hochgestelltes m). Die historischen Begriffe „Größe“ für die HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). eines Sterns und „GrößenklasseEinheit für die scheinbare Helligkeit eines Gestirns. Da der historische Begriff „Größe“ für die Helligkeit eines Sterns nichts mit dessen physikalischer Größe zu tun hat, wird die Größenklasse heutzutage meistens mit Magnitude (Einheitenzeichen mag oder ein hochgestelltes m) bezeichnet. Auch der Begriff Helligkeitsklasse wird verwendet.“ für die Einheit der HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). werden nur noch selten benutzt, da sie nichts mit der physikalischen Größe eines Sterns zu tun haben., abgekürzt mag, üblich. Der Intensitätsunterschied zweier Sterne, die sich um genau 1 mag unterscheiden, beträgt einen Faktor 2,512. Ein Unterschied von 5 mag entspricht genau einem Intensitätsunterschied von 100. Objekte, die heller als 0 mag sind, haben negative Magnituden. So erreicht die Venus im größten Glanz −4,4 mag. von R Centauri zwischen einem Maximalwert von 5,2 mag und einem Minimalwert von 11,8 mag. Die Periode dieser Schwankung ist jedoch nicht konstant: Seit der Entdeckung des Sterns vor rund 150 Jahren hat die Periode um mehr als zehn Prozent abgenommen – von 568 Tagen Ende des 19. Jahrhunderts auf aktuell nur noch 500 Tage. Auch die Amplitude, also der Betrag der Helligkeitsänderung, hat sich verändert – sie beträgt jetzt nur noch etwa 3,5 Magnituden, und nicht mehr 6,5 Magnituden. Die LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. des Sterns schwankt somit nur noch um den Faktor 25, und nicht mehr um den Faktor 400, wie noch vor wenigen Jahrzehnten.
Die LichtkurveGrafische Darstellung des Helligkeitsverlaufs eines Himmelsobjekts mit veränderlicher HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). (zum Beispiel eines veränderlichen Sterns oder eines Kometen). zeigt zudem innerhalb einer Periode zwei Maxima und zwei Minima: Statt nach dem Durchlaufen des Maximalwerts kontinuierlich auf ihren niedrigsten Wert abzusinken, steigt die HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). noch einmal auf ein Zwischenmaximum an. Auf ein hohes Maximum folgt also ein erstes, hohes Minimum, dem wiederum ein zweites, niedriges Maximum und ein zweites, sehr tiefes Minimum folgen. In den letzten Jahren allerdings haben sich die Werte der Minima einander angeglichen. Die scheinbare HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).Die HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit)., mit der ein HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden. dem Beobachter erscheint, also ein Maß für die empfangene Strahlung des Himmelsobjekts. Die heute übliche logarithmische Skala für die scheinbare HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). basiert auf den bereits seit der Antike gebräuchlichen Größenklassen, nach denen der hellste Stern 0. Größe, die mit Augen gerade noch erkennbaren Sterne 6. Größe haben. Heute ist die Einheit MagnitudeEinheit für die scheinbare oder absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). eines Gestirns. (Einheitenzeichen mag oder ein hochgestelltes m). Die historischen Begriffe „Größe“ für die HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). eines Sterns und „GrößenklasseEinheit für die scheinbare Helligkeit eines Gestirns. Da der historische Begriff „Größe“ für die Helligkeit eines Sterns nichts mit dessen physikalischer Größe zu tun hat, wird die Größenklasse heutzutage meistens mit Magnitude (Einheitenzeichen mag oder ein hochgestelltes m) bezeichnet. Auch der Begriff Helligkeitsklasse wird verwendet.“ für die Einheit der HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). werden nur noch selten benutzt, da sie nichts mit der physikalischen Größe eines Sterns zu tun haben., abgekürzt mag, üblich. Der Intensitätsunterschied zweier Sterne, die sich um genau 1 mag unterscheiden, beträgt einen Faktor 2,512. Ein Unterschied von 5 mag entspricht genau einem Intensitätsunterschied von 100. Objekte, die heller als 0 mag sind, haben negative Magnituden. So erreicht die Venus im größten Glanz −4,4 mag. von R Centauri fällt nun kaum noch unter 9 mag.
Seine letzten Helligkeitsmaxima erreichte R Centauri Ende August 2020 (6,2 mag), im Mai 2021 (7,1 mag) und im Dezember 2021 (6,6 mag). Wer selbst Veränderliche am Südhimmel beobachten möchte, findet in diesem Mirastern ein lohnendes und vor allem wissenschaftlich äußerst interessantes Objekt. Die folgenden Abschnitte diskutieren die möglichen Ursachen des eigentümlichen Verhaltens.
Lichtkurve des Mira-Veränderlichen R Centauri von Mai 2020 bis Mai 2022. Die scheinbare Helligkeit des pulsierenden Sterns schwankte in diesem Zeitraum mit einer Periode von etwa 500 Tagen zwischen 6 mag und 9 mag. Jeder Messpunkt in dieser Lichtkurve entspricht einer visuellen Helligkeitsschätzung eines Amateurastronomen. Die nach rechts laufende Zeitachse ist in Einheiten von Tagen als Julianisches Datum markiert. (Bild: AAVSO)
Warum verhält sich R Centauri so eigentümlich?
Jeder Mirastern zeigt von Zyklus zu Zyklus leichte Schwankungen von Pulsationsperiode und Amplitude der Helligkeitsschwankung. Doch bei R Centauri ist auffällig, dass seine Periode seit 1950 kontinuierlich abnimmt: Pro JahrDie Dauer eines Umlaufs der Erde um die Sonne. Im bürgerlichen Sprachgebrauch der Zeitabschnitt, der in ganzen Tagen etwa einem Umlauf um die Sonne entspricht, also 365 Tage (366 Tage in einem Schaltjahr). Je nach Bezugspunkt am Himmel ergeben sich verschiedene Jahreslängen: Siderisches Jahr (Sternjahr): Das Zeitintervall, nach dem die mittlere Sonne bezüglich der Sterne wieder dieselbe Position am Himmel erreicht hat: 365,2563604167 Tage (365d 06h 09min 09,54sec). In diesem Zeitraum bewegt sich die Sonne um 360° relativ zu den Sternen. Tropisches Jahr (Sonnenjahr): Das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen der mittleren Sonne durch den Frühlingspunkt: 365,24219052 Tage (365d 05h 48min 45,261sec). Wegen der Präzession der Erdachse, die den Frühlingspunkt verschiebt, ist das tropische Jahr rund 20 Minuten kürzer als das siderische. In diesem Zeitraum bewegt sich die Sonne um 360° − 50,26″ relativ zu den Sternen. Da die mittlere ekliptikale Länge der Sonne auf den Frühlingspunkt bezogen wird, ist ein tropisches Jahr der Zeitraum, in dem die mittlere ekliptikale Länge der Sonne um 360° zunimmt. Anomalistisches Jahr: Das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen der Erde durch ihr Perihel: 365,259635864 Tage (365d 06h 13min 52,539sec). Wegen der Bahnstörungen durch die anderen Planeten, die das Perihel pro Jahr um 11,6 Bogensekunden verschieben, ist das anomalistische Jahr um knapp fünf Minuten länger als das siderische. In diesem Zeitraum bewegt sich die Sonne um 360° + 11,6″ relativ zu den Sternen. Kalenderjahr (bürgerliches Jahr): Die mittlere Länge des Jahres nach dem Gregorianischen Kalender: 365,2425 Tage (365d 05h 49min 12sec). Um in ganzen Tagen rechnen zu können, umfasst ein gewöhnliches Kalenderjahr 365 Tage, wobei nach einer Schaltregel gelegentlich ein weiterer Tag eingefügt wird, um das Kalenderjahr an das tropische Jahr anpassen zu können. verkürzt sich seine Periode um einen Tag Der Zeitraum, während dem die Sonne über dem Horizont steht. Die Dauer für eine Umdrehung der Erde um ihre Achse. Der Sterntag, die auf die Sterne bezogene Rotationsdauer der Erde (z.B. gemessen als die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meridiandurchgängen eines Sterns oder des Frühlingspunkts), ist mit 23 Stunden, 56 Minuten 4,091 Sekunden um knapp vier Minuten kürzer als der mittlere Sonnentag, der genau in 24 Stunden eingeteilt wird. Ursache dieser Differenz ist die Bahnbewegung der Erde um die Sonne: Während eines Tages hat sich die Erde auf ihrer Bahn ein Stück weiterbewegt. 1) Der Zeitraum, während dem die SonneDer Zentralkörper unseres Sonnensystems, ein Hauptreihenstern der Spektralklasse G2V. Die MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. der Sonne beträgt rund 2 · 1030 kg, ihr Radius 700 000 km, ihre Oberflächentemperatur 5778 Kelvin und ihre LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. 3,8 · 1026 W. MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. und LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. der Sonne dienen als Referenzmaßstab für andere Sterne. über dem HorizontAllgemein die Grenzlinie zwischen Himmel und Erde. (1) Der scheinbare Horizont (auch mathematischer oder astronomischer Horizont genannt) ist die Schnittlinie der durch die Augen des Beobachters gelegten waagrechten Ebene mit der Himmelssphäre. Im Horizontsystem des Beobachters teilt der Horizont als GroßkreisEin Kreis auf der Oberfläche einer Kugel, dessen Ebene durch den Kugelmittelpunkt geht. Ein Großkreis schneidet die Kugel in zwei gleiche Teile und ist zudem die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten auf der Kugeloberfläche. die Himmelssphäre in eine obere und eine untere Hälfte, deren oberer Pol der Zenit und deren unterer Pol der Nadir ist. (2) Der wahre Horizont (auch geozentrischer Horizont genannt) verläuft parallel zum scheinbaren Horizont, aber durch den Erdmittelpunkt. (3) Der natürliche Horizont (auch Landschaftshorizont genannt) ist die durch Berge, Bäume und Gebäude veränderte Grenzlinie zwischen Himmel und Erde. (4) Ein künstlicher Horizont ist in der Instrumententechnik ein Gerät oder Hilfsmittel, mit dem eine Horizontalebene (also eine zur Lotrichtung senkrechte Ebene) realisiert werden kann, wie etwa in der Luftfahrt zur Bestimmung der Raumlage oder in der Astronomie zur Justage von Messgeräten (mittels einer spiegelnden Quecksilberoberfläche). steht. (2) Die Dauer für eine Umdrehung der Erde um ihre Achse. Der Sterntag, die auf die Sterne bezogene Rotationsdauer der Erde (z.B. gemessen als die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meridiandurchgängen eines Sterns oder des Frühlingspunkts), ist mit 23 Stunden, 56 Minuten 4,091 Sekunden um knapp vier Minuten kürzer als der mittlere Sonnentag, der genau in 24 Stunden eingeteilt wird. Ursache dieser Differenz ist die Bahnbewegung der Erde um die SonneDer Zentralkörper unseres Sonnensystems, ein Hauptreihenstern der Spektralklasse G2V. Die MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. der Sonne beträgt rund 2 · 1030 kg, ihr Radius 700 000 km, ihre Oberflächentemperatur 5778 Kelvin und ihre LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. 3,8 · 1026 W. MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. und LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. der Sonne dienen als Referenzmaßstab für andere Sterne.: Während eines Tages hat sich die Erde auf ihrer BahnDer von einem natürlichen Himmelskörper oder einem künstlichen Objekt (wie Rakete, SatellitBegleiter, Trabant. (1) Ein künstlicher Raumflugkörper, der sich in einer Umlaufbahn um die Erde oder einen anderen Zentralkörper befindet. (2) Ein natürlicher Himmelskörper, der einen Planeten, Zwergplaneten oder Asteroiden als Zentralkörper umrundet. In diesem Fall spricht man auch von einem Mond (z.B. Marsmond oder Jupitermond). oder Raumsonde) zurückgelegte Weg im Raum. Im antriebslosen Fall unterliegt die Bahn nur dem Einfluss der Gravitation und kann mit Hilfe des newtonschen Gravitationsgesetzes bzw. mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie bestimmt werden. Bei künstlichen Objekten wird die Bahn auch durch die Rückstoßwirkung von Raketenmotoren (Startphase, Korrekturmanöver) und durch Reibungsbremsung an Planetenatmosphären beeinflusst. Von der wahren Bahn im Raum ist die scheinbare Bahn zu unterscheiden, die durch Projektion der wahren Bahn an die Himmelssphäre entsteht. ein Stück weiterbewegt.. Im gleichen Zeitraum ist die Amplitude der Pulsation deutlich kleiner geworden. Was sind die möglichen Ursachen?
Eine Hypothese: In R Centauri überlagern sich zwei verschiedene Moden der Pulsation, und der SternEin aus Gasen bestehender HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden., der selbst leuchtet. Während der meisten Zeit ihres Dasein werden Sterne durch zwei widerstreitende Kräfte im Gleichgewicht gehalten: durch die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit., die den Stern zusammenzudrücken sucht, und durch den Strahlungsdruck, der durch Kernfusionsprozesse im Inneren entsteht und die Gaskugel auseinanderzutreiben versucht. Unterschiede zwischen den Sternen und ihren Entwicklungswegen kommen im Wesentlichen durch ihre unterschiedliche MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. zustande. ist gerade dabei, sein Verhalten zu ändern. Während Mirasterne stets mit der Grundfrequenz pulsieren, könnte in R Centauri bald eine Oberschwingung die dominierende Pulsation sein. Dann wäre der SternEin aus Gasen bestehender HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden., der selbst leuchtet. Während der meisten Zeit ihres Dasein werden Sterne durch zwei widerstreitende Kräfte im Gleichgewicht gehalten: durch die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit., die den Stern zusammenzudrücken sucht, und durch den Strahlungsdruck, der durch Kernfusionsprozesse im Inneren entsteht und die Gaskugel auseinanderzutreiben versucht. Unterschiede zwischen den Sternen und ihren Entwicklungswegen kommen im Wesentlichen durch ihre unterschiedliche MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. zustande. im Begriff, sich von einem Veränderlichen des Mira-Typs zu einem halbregelmäßigen Veränderlichen zu entwickeln. Das beobachtete Doppelmaximum in der LichtkurveGrafische Darstellung des Helligkeitsverlaufs eines Himmelsobjekts mit veränderlicher HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). (zum Beispiel eines veränderlichen Sterns oder eines Kometen). – bei Mirasternen sehr selten – lässt sich immerhin mit zwei unterschiedlichen Pulsationsperioden von rund 500 und 250 Tagen modellieren. Für eine dominierende Periode um 500 Tage spricht allerdings der Umstand, dass jeweils kurz vor dem hohen Maximum der FarbindexEin Maß für die Farbe und damit für die Oberflächentemperatur eines Sterns. Gemessen wird der Unterschied in den scheinbaren Helligkeiten eines Sterns in verschiedenen Wellenlängenbereichen. Per Definition sind alle Farbindizes für weiße Sterne der Spektralklasse A0 gleich null. Blaue Sterne (Spektralklassen O oder B) haben einen negativen Farbindex, gelbe und rote (F, G, K, M) einen positiven. Durch ExtinktionDie wellenlängenabhängige Schwächung der Intensität einer Strahlung durch Materie, die gemeinsam durch AbsorptionDie Schwächung der Intensität einer Strahlung durch Materie, wobei sich ein Teil der Strahlungsenergie in andere Energieformen umwandelt. Diese Energieumwandlung ist ein wichtiger Unterschied zur Streuung, bei der die Schwächung der Intensität nur mit einer Richtungsänderung verbunden ist. Die gemeinsam durch Absorption und Streuung verursachte Minderung der Strahlungsintensität heißt Extinktion. Im Weltraum erfolgt die Absorption durch interstellare bzw. intergalaktische Materie, die fein im Raum zwischen den Sternen und Galaxien verteilt ist. Die Absorption ist im Allgemeinen von der Wellenlänge bzw. Energie der Strahlung abhängig und bestimmt sich aus den atomphysikalischen Eigenschaften der Materie. Der der Absorption entgegengesetzte Vorgang ist die Emission von Strahlung., Streuung, BeugungAblenkung von Wellen an Hindernissen wie etwa Kanten und Öffnungen. Im Falle von optischen Instrumenten beeinträchtigt die Beugung des Lichts die Abbildung; durch Interferenz von Wellen gleicher Wellenlänge entstehen Beugungsfiguren wie Beugungsscheibchen und Beugungsringe. In einem Beugungsgitter wird der Effekt gezielt genutzt, um einfallendes Licht je nach Wellenlänge unterschiedlich stark abzulenken und zu einem Spektrum auseinanderzuziehen.Ablenkung von Wellen an Hindernissen wie etwa Kanten und Öffnungen. Im Falle von optischen Instrumenten beeinträchtigt die BeugungAblenkung von Wellen an Hindernissen wie etwa Kanten und Öffnungen. Im Falle von optischen Instrumenten beeinträchtigt die Beugung des Lichts die Abbildung; durch Interferenz von Wellen gleicher Wellenlänge entstehen Beugungsfiguren wie Beugungsscheibchen und Beugungsringe. In einem Beugungsgitter wird der Effekt gezielt genutzt, um einfallendes Licht je nach Wellenlänge unterschiedlich stark abzulenken und zu einem Spektrum auseinanderzuziehen. des Lichts die Abbildung; durch Interferenz von Wellen gleicher Wellenlänge entstehen Beugungsfiguren wie Beugungsscheibchen und Beugungsringe. In einem Beugungsgitter wird der Effekt gezielt genutzt, um einfallendes Licht je nach Wellenlänge unterschiedlich stark abzulenken und zu einem Spektrum auseinanderzuziehen. und Reflexion hervorgerufen wird. Beispiel ist die Extinktion des Sternlichts beim Durchlaufen von interstellarer Materie. des Sternlichts (verursacht durch interstellaren Staub) wird der Farbindex vergrößert. B−V kleinere Werte annimmt als im übrigen Teil des Zyklus – der SternEin aus Gasen bestehender HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden., der selbst leuchtet. Während der meisten Zeit ihres Dasein werden Sterne durch zwei widerstreitende Kräfte im Gleichgewicht gehalten: durch die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit., die den Stern zusammenzudrücken sucht, und durch den Strahlungsdruck, der durch Kernfusionsprozesse im Inneren entsteht und die Gaskugel auseinanderzutreiben versucht. Unterschiede zwischen den Sternen und ihren Entwicklungswegen kommen im Wesentlichen durch ihre unterschiedliche MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. zustande. wechselt also eindeutig zwischen „blauen“ und „roten“ Maxima. Noch scheint also die Grundschwingung die maßgebende Pulsationsdauer zu sein.
Über einen Zeitraum von zehn Jahren zeigt die Lichtkurve des Mira-Veränderlichen R Centauri eine auffällige Struktur aus Doppelmaxima. Die beobachteten Werte (Punkte) lassen sich durch Überlagerung zweier Perioden der Länge 499 und 250 Tage anpassen (durchgezogene Kurve). Die nach rechts laufende Zeitachse ist in Einheiten von Tagen als Julianisches Datum markiert. (Bild: N. Vogt et al., 2016 ApJS 227 6)
| Name | R Centauri |
|---|---|
andere Bezeichnungen: |
HD 124601, HIP 69754, HR 5326 |
Objekttyp: |
Pulsationsveränderlicher vom Mira-Typ |
Sternbild: |
Kentaur |
Position (J2000.0): |
α = 14h 16m 34,3s, δ = −59° 54′ 49,3″ |
scheinbare Helligkeit: |
5,2 – 11,5 mag |
Periode: |
500 Tage |
Spektralklasse: |
M4e – M9,5 (M5IIe) |
Entfernung: |
900 pc = 3000 Lj |
R Centauri: Ein AGB-Stern mit Helium-Blitz
In der wissenschaftlichen Literatur wird aber eine andere Ursache als wahrscheinlicher angesehen: R Centauri könnte sich gerade in einer sehr kurzen Entwicklungsphase befinden, in der ein sogenannter Helium-Blitz die Vorgänge im Inneren des Sterns und damit auch sein Schwingungsverhalten verändert.
Als Mirastern gehört R Centauri zu den Roten Riesen mittlerer MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.., die in ihrer Entwicklung weit fortgeschritten sind. Im Hertzsprung-Russell-Diagramm (kurz: HRD), das Astronomen heranziehen, um Sterne verschiedener Entwicklungsstufen zu vergleichen, liegen Mirasterne auf dem asymptotischen Riesenast (englisch: Asymptotic Giant Branch, AGB). In diesem AGB-Stadium haben die Sterne die höchste LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. in ihrem stellaren Dasein erreicht. Die äußere, stark aufgeblähte Gashülle hat eine relativ geringe Dichte und eine niedrige Temperatur. Schwankungen in den ZustandsgrößenIn der Astronomie aus Beobachtungen ableitbare Größen, die den physikalischen Zustand von Sternen beschreiben. Zu den Zustandsgrößen gehören z.B. MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.., Radius, mittlere Dichte, Oberflächentemperatur, Spektraltyp, LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).., Schwerebeschleunigung, Magnetfeldstärke und chemische Zusammensetzung. dieser Gashülle führen zu den beobachteten Helligkeitsänderungen der Mirasterne.
Im Zentralbereich eines AGB-Sterns ist aller Wasserstoff und fast alles Helium verbraucht; dort haben sich überwiegend Kohlenstoff und Sauerstoff als „Asche“ der Heliumverbrennung angesammelt. Die Energiefreisetzung über die Fusion von leichten Atomkernen hat sich nun in zwei äußere Schalen verlagert – in eine dünne Schale mit Heliumbrennen und eine weitere mit Wasserstoffbrennen (siehe den Infokasten „Kurz erklärt: AGB-Sterne“ weiter unten). Wie dies im Detail abläuft, erklärt letztlich das Verhalten von R Centauri.
Explosionsartige Zündung der Heliumfusion
Die meiste Zeit verbringt ein AGB-SternEin aus Gasen bestehender HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden., der selbst leuchtet. Während der meisten Zeit ihres Dasein werden Sterne durch zwei widerstreitende Kräfte im Gleichgewicht gehalten: durch die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit., die den Stern zusammenzudrücken sucht, und durch den Strahlungsdruck, der durch Kernfusionsprozesse im Inneren entsteht und die Gaskugel auseinanderzutreiben versucht. Unterschiede zwischen den Sternen und ihren Entwicklungswegen kommen im Wesentlichen durch ihre unterschiedliche MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. zustande. in einer Phase, in der er seine EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden. überwiegend aus der Fusion von Wasserstoff in der schalenförmigen äußeren Brennzone bezieht. Nur in periodischen Abständen, wenn sich wieder genügend Helium als Produkt der Wasserstofffusion über dem Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern angesammelt hat, zündet das Heliumbrennen wieder neu, und zwar explosionsartig. Den zeitlichen Abstand zwischen solchen Zündungen schätzen die Astronomen auf 10.000 bis 100.000 Jahre.
Das explosionsartige Einsetzen der Heliumfusion – Heliumblitz genannt – erhöht die Temperatur in der dünnen Schale des Heliumbrennens abrupt. Die Folge ist ein thermischer Puls, der durch die oberen Schichten des Sterns läuft. Dieser hat Auswirkungen auf das Ausdehnungsverhalten und die LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. des Sterns. So bringt er die Fusion von Wasserstoff in der äußeren Brennzone zum Erliegen, weil durch die Expansion der Hülle die Dichte und die Temperatur unter die kritische Schwelle sinken. Dadurch sinkt die LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. des Sterns rapide. Erst wenn die in der Heliumbrennzone erzeugte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden. durch die viel langsameren Diffusionsprozesse an die Oberfläche gelangt, was Jahre dauert, steigt die LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. wieder.
Im Lauf von wenigen Hundert Jahren ebbt die Energieerzeugung in der Heliumschicht wieder ab, weil einerseits Helium verbraucht, andererseits aber kein Helium aus der ehemaligen Wasserstoffbrennzone nachgeliefert wird. Nun können die Dichte und die Temperatur in der äußeren Gashülle wieder steigen, bis erneut die kritischen Werte für die Wasserstofffusion erreicht werden. Nun schließlich übernimmt wieder die Wasserstoffbrennschicht den Großteil der Energieerzeugung, und der Zyklus beginnt von Neuem.
R Centauri: Periodenverkürzung durch Helium-Blitz?
Die Astronomen können zwar nicht in das Innere von R Centauri hineinschauen. Aber aus Modellrechnungen geht hervor, dass ein von einem Heliumblitz oberhalb des Kohlenstoff-Sauerstoff-Kerns ausgelöster thermischer Puls über einen langen Zeitraum hinweg die LeuchtkraftDie pro Sekunde von einem Stern abgestrahlte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden., die von der Größe und der Temperatur der strahlenden Oberfläche abhängig ist. Ein Maß für die Leuchtkraft ist die absolute HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit).. und die Massenverlustrate eines AGB-Sterns verändert. Beide Veränderungen wirken sich entscheidend auf die Periodendauer der Pulsationen aus.
Demnach könnte sich R Centauri in der Phase unmittelbar nach Zündung eines Helium-Blitzes in einer dünnen Schale um den Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern befinden. Oder wir sehen den SternEin aus Gasen bestehender HimmelskörperAllgemeiner Begriff für alle materiellen Objekte im Weltraum, wie zum Beispiel Sterne, Planeten, Kometen und Asteroiden., der selbst leuchtet. Während der meisten Zeit ihres Dasein werden Sterne durch zwei widerstreitende Kräfte im Gleichgewicht gehalten: durch die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit., die den Stern zusammenzudrücken sucht, und durch den Strahlungsdruck, der durch Kernfusionsprozesse im Inneren entsteht und die Gaskugel auseinanderzutreiben versucht. Unterschiede zwischen den Sternen und ihren Entwicklungswegen kommen im Wesentlichen durch ihre unterschiedliche MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. zustande. in einer Phase wenige Hundert Jahre später, nachdem die beim Helium-Blitz freigesetzte EnergieEine fundamentale physikalische Größe, welche die Fähigkeit eines Systems beschreibt, Arbeit zu verrichten. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt immer konstant (Energieerhaltungssatz), doch können einzelne Energieformen in andere umgewandelt werden. durch Diffusionsprozesse die Oberfläche des Sterns erreicht hat.
Eine genauere Eingrenzung wird wohl erst möglich sein, wenn die MasseDie Menge Materie, die ein Körper enthält. Sie ist eine grundlegende Eigenschaft der Materie und die Ursache der Anziehung von Materie über die GravitationDie Anziehungskraft (Schwerkraft), die allgemein zwischen materiellen Körpern wirkt. Massen ziehen einander mit einer Kraft an, die proportional dem Produkt der beiden Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist. Diesen Zusammenhang beschreibt das von Isaac Newton gefundene Gravitationsgesetz. Dieses ergibt sich als klassischer Grenzfall aus der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, die auch für relativistische Geschwindigkeiten gilt. Die Gravitation ist die schwächste der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, wirkt aber unendlich weit.. von R Centauri genauer bekannt ist. Denn diese geht als wichtige Größe in die Modellrechnungen ein. Unterdessen liefern Beobachtungen der LichtkurveGrafische Darstellung des Helligkeitsverlaufs eines Himmelsobjekts mit veränderlicher HelligkeitEin Maß für die Strahlung eines Himmelskörpers, ausgedrückt in Größenklassen oder der Einheit Magnitude. Unterschieden werden visuelle, scheinbare, absolute, fotografische und bolometrische Helligkeiten sowie Helligkeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich (z.B. Radiohelligkeit). (zum Beispiel eines veränderlichen Sterns oder eines Kometen). von R Centauri weitere essenzielle Daten, um auf das physikalische Verhalten dieses eigentümlichen Mirasterns rückschließen zu können.
R Centauri ist damit ein eindrucksvolles Beispiel, wie die von Amateurastronomen über lange Zeiträume hinweg gesammelten Helligkeitsdaten von veränderlichen Sternen zur astrophysikalischen Forschung beitragen.
Die Umgebung des Mira-Veränderlichen R Centauri (Fadenkreuz in der Bildmitte). Die Zahlen sind Helligkeiten von geeigneten Vergleichssternen in Magnituden, wobei das Komma bzw. der Dezimalpunkt weggelassen wurde, um Verwechslungen mit Sternen zu vermeiden. Beispiel: 107 = 10,7 mag. Die Kantenlänge des gezeigten Himmelsausschnitts ist 1°. (Bild: AAVSO)
Quellen:
G. Hawkins et al.: Stellar R Centauri: An Unusual Mira Variable in a He-Shell Flash. In: The Publications of the Astronomical Society of the Pacific 113, S. 501-506 (2001); DOI: 10.1086/319542
W.S.G. Walker und J. Greeves: R Centauri at Millenium’s End. In: The Journal of the American Association of Variable Star Observers 29, S. 105 (2001) (Abstract und PDF)
S. Uttenthaler: Period – mass-loss-rate relation of Miras with and without technetium. In: Astronomy & Astrophysics 556, A38 (2013); DOI: 10.1051/0004-6361/201321196
S. Uttenthaler et al.: Interplay between pulsation, mass loss, and third dredge-up: More Miras with and without technetium. In: Astronomy & Astrophysics 662, A120 (2019); DOI: 10.1051/0004-6361/201833794
N. Vogt: Determination of Pulsation Periods and other Parameters of 2875 Stars classified as Mira in the All Sky Automated Survey (ASA). In: The Astrophysical Journal Supplement Series 227, 6 (2016); DOI: 10.3847/0067-0049/227/1/6
I. Iben, jr.: Stellar Evolution Physics, Band 1: Physical Processes in Stellar Interiors. Cambridge University Press 2013
Kurz erklärt: AGB-Sterne
Name: Ein AGB-Stern ist ein weit entwickelter Stern mittlerer Masse, der sich zu einem Riesenstern hoher Leuchtkraft aufgebläht hat. Im Hertzsprung-Russell-Diagramm (kurz: HRD) liegen diese Sterne auf dem namensgebenden asymptotischen Riesenast (englisch: Asymptotic Giant Branch, AGB).
Alternierendes Schalenbrennen: Solche AGB-Sterne befinden sich in einem besonderen Entwicklungsstadium, das – je nach Anfangsmasse des Sterns – einige Hunderttausend bis einige Millionen Jahre dauert. Im Zentralbereich des Sterns hat sich überwiegend Kohlenstoff und Sauerstoff als „Asche“ der Heliumverbrennung angesammelt. Die Energiefreisetzung über die Fusion von leichten Atomkernen findet nun alternierend in zwei äußeren Schalen statt – in einer mit Heliumbrennen (etwa 10 % der Zeit) und einer mit Wasserstoffbrennen (etwa 90 % der Zeit).
Heliumblitz: In der Wasserstoff-Brennphase sammelt sich als Fusionsprodukt Helium über dem Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern an. Erreicht diese Helium-Schicht kritische Werte von Masse, Dichte und Temperatur, zündet die Helium-Brennphase explosionsartig. Durch die starke Aufheizung erhöht sich der Druck in der Heliumschicht, die nun die darüberliegenden Gasmassen nach außen drückt. Die Gashülle expandiert, kühlt sich dabei ab und die Wasserstofffusion in der äußeren schalenförmigen Brennzone erlischt.
Kontraktion und erneutes Wasserstoffbrennen: Es folgt nun eine Phase, in welcher der Stern seine Energie hauptsächlich durch die Fusion von Helium in einer dünnen Schicht bezieht. Dieser Prozess sammelt weiteren Kohlenstoff und Sauerstoff auf der Oberfläche des Kerns an, während kein frisches Helium von oben nachgeliefert wird. Infolgedessen klingt die Heliumfusion exponentiell ab. Durch die nachlassende Energieproduktion zieht sich die äußere Hülle wieder stärker zusammen, was es der Wasserstoffzone erneut erlaubt, die kritischen Werte für die Fusion von Wasserstoff zu erreichen.
Merkmale von AGB-Sternen: Das physikalische Verhalten von AGB-Sternen ist im Wesentlichen durch drei Vorgänge geprägt:
Ihre äußere Gashülle pulsiert stark, dehnt sich also abwechselnd aus und zieht sich wieder zusammen, was mit Veränderungen von Temperatur und Leuchtkraft einhergeht. Diese Pulsationen führen zu den beobachteten langperiodischen Helligkeitsänderungen der Mirasterne.
Die im Inneren durch Nukleosynthese entstandenen Elemente vermischen sich durch Gasströmungen im Stern und gelangen bis an die Oberfläche.
Wegen des großen Durchmessers des Sterns und der geringen Dichte der äußeren Gashülle strömt viel Materie als Sternwind in den interstellaren Raum. Auf diese Weise reichern AGB-Sterne die interstellare Materie mit schweren Elementen und Staubpartikeln an.