Im Sternbild des Orion ist etwas Seltsames im Gange. Im Oktober 2019 begann der rote Stern Betelgeuse – der die rechte Schulter des Orion markiert (oder links, wie wir es sehen) – ungewöhnlich schwach zu werden. Im Januar und Februar 2020 erreichte er ein Rekordtief – etwa 40 Prozent seiner üblichen Helligkeit.
Wir wissen, dass Betelgeuse ein reifer Stern ist und eines Tages in einer Supernova explodieren wird. Aber diese Verdunkelung hat zu Spekulationen geführt, dass eine Supernova unmittelbar bevorstehen könnte. Könnte dies ein Moment der Ruhe sein, bevor der Stern in einem kosmischen Todesstoß erlischt?
Die Verdunkelung von Betelgeuse (der Name des Sterns hat seinen Ursprung im Arabischen, und es gibt keinen Konsens darüber, wie man die westliche Version ausspricht, aber „Beet-el-joos“ ist eine der häufigeren Varianten – wie im Film Beetlejuice von 1988 populär gemacht) ist nicht völlig unerwartet.
Es handelt sich um einen so genannten „variablen“ Stern, dessen Helligkeit schwankt. Im Fall von Betelgeuse folgt diese Fluktuation einem etwa 420-tägigen Zyklus, und – passend zu diesem Zyklus – gibt es nun Anzeichen dafür, dass der Stern langsam wieder heller wird.
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„Aber selbst wenn Betelgeuse auflebt, lässt es uns immer noch mit Fragen zurück“, sagt Dr. Emily Levesque, eine Astronomin, die die Physik massereicher Sterne an der University of Washington untersucht. „Es ist so viel schwächer als normal – viel mehr als wir erwarten würden.“
Betelgeuse ist ein Roter Überriese – die volumenmäßig größte Klasse von Sternen im Universum. Er hat einen Radius von rund 600 Millionen Kilometern: Würde man Betelgeuse in die Mitte des Sonnensystems setzen – dort, wo sich die Sonne befindet – würde er fast bis zum Jupiter reichen und Merkur, Venus, Erde und Mars verschlingen.
Rote Überriesen entstehen, wenn einem massereichen Stern der Wasserstoff in seinem Kern ausgeht und er Wasserstoff nicht mehr durch Kernfusion in Helium umwandeln kann. An diesem Punkt beginnt sich der Kern zusammenzuziehen, was die Innentemperatur des Sterns erhöht und eine Hülle aus Wasserstofffusion um den Kern zündet, wodurch sich die äußeren Schichten des Sterns ausdehnen und abkühlen.
Die Temperatur im Kern von Betelgeuse ist so heiß, dass das Helium dort begonnen hat, zu Kohlenstoff zu fusionieren. Sobald das Helium aufgebraucht ist, arbeitet sich der Kern schnell durch schwerere Elemente bis hin zu Eisen. An diesem Punkt kann der Stern keine Energie mehr erzeugen, so dass der Kern kollabieren wird. Die äußeren Schichten werden folgen, vom Kern abprallen und in einer Supernova explodieren.
Warum verdunkelt sich Betelgeuse?
Könnte das Verdunkeln also ein Zeichen für eine bevorstehende Supernova sein? Levesque gibt zu, dass wir noch sehr wenig darüber wissen, was ein Stern in den letzten Tagen und Wochen vor seiner Explosion tut. Aber sie sagt, dass die beste Schätzung dafür, wann Betelgeuse sterben wird, je nachdem, wo die Wissenschaftler denken, dass er in seinem Lebenszyklus ist, in 100.000 Jahren ist.
„Eine Supernova morgen ist nicht völlig unmöglich“, sagt sie, „Aber es ist unwahrscheinlich.“
Was ist also für die jüngste Verdunkelung verantwortlich? Der übliche 420-tägige Pulsationszyklus von Betelgeuse – der durch Variationen in der Größe des Sterns verursacht wird – kann nicht allein für die Verdunkelung verantwortlich sein, sagt Levesque, also gibt es wahrscheinlich mindestens einen anderen Mechanismus.
Eine Möglichkeit ist, dass der Stern verdeckt wird und dadurch dunkler erscheint.
„Wir wissen, dass Sterne wie Betelgeuse periodisch Masse von ihrer Oberfläche abwerfen, die sich zu Staub um den Stern verdichtet“, sagt sie. „Das würde unsere Sicht effektiv blockieren.“
„Wir wissen auch, dass Rote Überriesen große Konvektionszonen auf ihrer Oberfläche haben“, sagt sie weiter. Heißes Gas aus dem Inneren des Sterns steigt zur Oberfläche auf, wo es abkühlt und wieder absinkt. Änderungen in dieser Zirkulation könnten die Oberflächentemperatur des Sterns und damit seine Helligkeit verändern – eine weitere mögliche Erklärung für das, was vor sich geht.
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Was auch immer Betelgeuse derzeit tut, es steht außer Frage, dass er irgendwann explodieren wird.
„Es wird absolut unübersehbar sein“, sagt Levesque. „Der Stern ist nur ein paar hundert Lichtjahre entfernt, daher wird das Licht der Supernova unglaublich hell sein – vergleichbar mit der Venus oder dem Mond.“
Wir werden ihn als Lichtpunkt am Himmel sehen – sogar tagsüber – und unsere Teleskope werden in der Lage sein, den nebligen ‚Supernova-Überrest‘ in seiner ganzen Pracht zu sehen. Aber keine Sorge: Obwohl Betelgeuse uns relativ nahe ist, ist er noch weit genug entfernt, um keine Gefahr durch die hochenergetische Strahlung der Supernova darzustellen. Was Betelgeuse betrifft, so wird er höchstwahrscheinlich zu einem ultradichten Neutronenstern werden.
In der Zwischenzeit sammeln die Astronomen so viele Daten wie möglich.
„Je mehr dieser Roten Überriesen wir untersuchen, desto besser sollten wir herausfinden, in welchem Stadium ihrer Entwicklung sie sich befinden und wann sie wahrscheinlich sterben werden“, sagt Levesque.
„Wir wissen, dass Sterne wie dieser die meisten Elemente im Universum erzeugen – sowohl wenn sie leben als auch wenn sie als Supernovae sterben. Wenn wir verstehen, wie das funktioniert, erfahren wir mehr darüber, wie sich der Aufbau des Universums entwickelt hat. Diese Sterne waren die Keimzelle der Chemie, die das Leben ermöglichte.“
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