Beteigeuze ist ein roter Überriese, der etwa 600 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Ihr Radius erreicht fast das 800-Fache des Sonnenradius. Diese Größe ermöglicht es Astronomen, mit ALMA, einem in Chile installierten Netzwerk von Radioteleskopen, Details ihrer Atmosphäre und ihrer Oberfläche zu erkennen, während die Oberfläche der meisten Sterne auf diese Weise nicht aufgelöst werden kann.
Neue Daten wurden 2023 mit der ausgedehntesten Konfiguration von ALMA gesammelt. Das Instrument beobachtete Millimeter- und Submillimeterwellen, die für unsere Augen unsichtbar sind. Bei diesen Wellenlängen untersuchen die Forschenden eine Region des Weltraums, die etwas größer ist als die Oberfläche des Sterns, wodurch er vollständig analysiert werden kann.
Computersimulation von Beteigeuze - C. Space Engine Pro
Das Ergebnis ähnelt keiner vollkommen regelmäßigen Kugel, wobei die Abweichungen des Radius etwa 6 % erreichen. Außerdem treten zwei wärmere Zonen auf, eine im Nordosten und eine im Südwesten. Die gemessene Durchschnittstemperatur liegt bei etwa 2.027 °C, und die hellste Zone ist ungefähr 800 °C wärmer.
Vor allem die Dauer dieser heißen Zonen ist überraschend. Das Team verglich diese Beobachtungen mit ähnlichen Daten aus dem Jahr 2015. Die heiße Zone im Nordosten befand sich nahezu am selben Ort und wies eine vergleichbare Intensität auf. Die Forschenden schätzen daher, dass dieselbe Struktur mindestens sieben Jahre lang bestanden haben könnte.
Um zu verstehen, warum dieses Ergebnis Fragen aufwirft, muss man unter die Oberfläche blicken. In einem Stern wie Beteigeuze steigen große Massen heißen Gases aus dem Inneren auf, während anschließend kältere Materie wieder absinkt. Diese Durchmischung wird Konvektion genannt. Die Bewegungen können Stoßwellen in der Atmosphäre erzeugen und die von ALMA entdeckten heißen Regionen bilden.
Karte der Isolinien von Beteigeuze. Die nominale Größe des Sterns wird durch den gestrichelten Kreis dargestellt.
Die derzeitigen Modelle sagen jedoch riesige konvektive Strukturen voraus, die weniger langlebig sind als die beobachtete. Die beiden heißen Zonen befinden sich außerdem in der Nähe der Pole von Beteigeuze. Eine stabilere Aktivität in diesen Regionen könnte eine Rolle spielen, aber die Beobachtungen erlauben noch keine eindeutige Schlussfolgerung.
Das weiter entfernte Gas hat sich seit 2015 deutlich verändert. Beobachtungen von Kohlenmonoxid und Siliziummonoxid zeigen eine unregelmäßige Hülle, die weit über die beobachtete Region hinausreicht. Die Forschenden fanden in diesen Daten außerdem keine eindeutigen Hinweise auf eine Rotation.
Neue Beobachtungen mit hoher Auflösung werden zeigen, ob die heiße Zone weiterhin vorhanden ist. Sie könnten auch ihre Verbindung zu den inneren Bewegungen und zum Masseverlust von Beteigeuze genauer bestimmen – zwei wichtige Phänomene in den letzten Lebensphasen dieses Sterns.