✨ Zwei massereiche Sterne sind uns knapp entkommen und hinterließen immer noch sichtbare Spuren

Unser Sonnensystem reist nicht durch einen leeren Raum, sondern ist von Wolken aus Gas und Staub umgeben. Astronomen haben kürzlich entdeckt, dass diese Wolken die Spuren einer nahen Begegnung mit zwei riesigen Sternen vor mehreren Millionen Jahren tragen. Diese Enthüllung öffnet ein neues Fenster in die Geschichte unserer Ecke der Galaxie und zu den Bedingungen, die das Leben auf der Erde beeinflusst haben könnten.

Um zu diesen Ergebnissen zu gelangen, hat ein Forscherteam die komplexen Bewegungen der Sonne, der benachbarten Sterne und der lokalen interstellaren Wolken rekonstruiert. Letztere erstrecken sich über etwa dreißig Lichtjahre und bewegen sich durch den Raum, genau wie unser Stern, der mit einer beeindruckenden Geschwindigkeit dahinrast. Laut Michael Shull von der University of Colorado Boulder ist das, als löse man ein Puzzle, bei dem sich alle Teile gleichzeitig bewegen. Ihr Modell ermöglichte es, den Vorbeizug zweier Sterne in unserer Nachbarschaft vor 4,4 Millionen Jahren zurückzuverfolgen.


Diese beiden Sterne, Epsilon und Beta Canis Majoris genannt, befinden sich im Sternbild Großer Hund und sind heute 400 Lichtjahre von uns entfernt. Zum Zeitpunkt ihres Vorbeizugs näherten sie sich der Sonne auf etwa dreißig Lichtjahre, eine für uns beträchtliche, aber in galaktischen Maßstäben relativ geringe Entfernung. Viel massereicher und heißer als unser Stern, strahlten sie damals vier- bis sechsmal heller als Sirius, der derzeit hellste Stern am Nachthimmel. Ihre intensive ultraviolette Strahlung hinterließ eine dauerhafte Spur in der nahen Umgebung, eine echte Ionisationsnarbe (siehe unten).

Diese Spur entspricht der Ionisation von Wasserstoff- und Heliumatomen in den interstellaren Wolken. Die Strahlung der Sterne riss Elektronen aus diesen Atomen heraus und verlieh ihnen eine positive elektrische Ladung. Wissenschaftler haben dieses Phänomen entdeckt, indem sie beobachteten, dass 20 % des Wasserstoffs und 40 % des Heliums in diesen Wolken ionisiert waren, ein ungewöhnlich hoher Anteil. Damit wurde ein altes Rätsel über die Zusammensetzung dieser gasförmigen Regionen gelöst.

Die Ionisation der Wolken kann nicht allein diesen beiden Sternen zugeschrieben werden. Die Forscher glauben, dass mindestens vier weitere Quellen ultravioletter Strahlung dazu beigetragen haben, darunter drei weiße Zwerge und die heiße lokale Blase. Letztere ist eine relativ leere Region des interstellaren Mediums, die vor langer Zeit durch die Supernova-Explosionen von etwa einem Dutzend Sterne entstanden ist. Diese Ereignisse heizten das Gas auf und emittierten Röntgen- und ultraviolette Strahlen, die ebenfalls die Wolken um das Sonnensystem ionisierten.

Die Wirkung dieser Ionisation ist nicht ewig. Im Laufe der Zeit nehmen die Atome wieder einen neutralen Zustand an, indem sie freie Elektronen einfangen, ein Prozess, der einige Millionen Jahre dauern könnte. Parallel dazu stehen die Sterne Epsilon und Beta Canis Majoris am Ende ihres Lebens. Im Gegensatz zur Sonne, die noch Milliarden von Jahren brennen wird, verbrauchen diese Riesen ihren Treibstoff viel schneller und sollten in kosmisch naher Zukunft als Supernova explodieren (Erklärung am Ende des Artikels).

Obwohl sie zu weit entfernt sind, um die Erde zu bedrohen, werden ihre Explosionen ein bemerkenswertes Himmelsschauspiel bieten und den Himmel spektakulär, aber ungefährlich erleuchten. Diese Studie ist in The Astrophysical Journal veröffentlicht.

Die Ionisation interstellare Wolken

Ionisation ist ein Prozess, bei dem Atome Elektronen verlieren oder gewinnen und so ihre elektrische Ladung verändern. Im Weltraum tritt dieses Phänomen häufig unter dem Einfluss energiereicher Strahlung auf, wie der ultravioletten Strahlung heißer Sterne. Wenn diese Strahlen auf Gaswolken treffen, können sie Elektronen aus Wasserstoff- und Heliumatomen herausreißen und sie in positiv geladene Ionen verwandeln. Diese Veränderung hinterlässt eine Signatur, die von astronomischen Instrumenten nachgewiesen werden kann.

Im Falle der lokalen interstellaren Wolken ist die beobachtete Ionisation besonders stark, mit hohen Anteilen für Helium. Dies deutet darauf hin, dass starke Strahlungsquellen auf diese Regionen eingewirkt haben. Die Ionisation beeinflusst die physikalischen Eigenschaften der Wolken, wie ihre Temperatur und Dichte, was wiederum die Entstehung neuer Sterne oder die Ausbreitung von Licht im Weltraum beeinflussen kann.

Ionisierte Atome kehren schließlich in einen neutralen Zustand zurück, indem sie freie Elektronen einfangen, ein Prozess, der Millionen von Jahren dauern kann. Während dieser Zeit bleiben die Wolken von dem Ereignis gezeichnet, das sie ionisiert hat, und bieten Wissenschaftlern so eine Möglichkeit, die Geschichte der stellaren Wechselwirkungen in unserer galaktischen Nachbarschaft nachzuvollziehen.

Das Verständnis der Ionisation hilft, Energieflüsse im Universum zu kartieren und abzuschätzen, wie sich kosmische Umgebungen im Laufe der Zeit entwickeln. Es ist ein wichtiges Element, um die Bedingungen zu verstehen, die in verschiedenen Regionen der Galaxie herrschen, auch um unser Sonnensystem herum.

Der Lebenszyklus massereicher Sterne

Massereiche Sterne wie Epsilon und Beta Canis Majoris haben eine kurze, aber intensive Existenz. Viel größer als die Sonne verbrennen sie ihren nuklearen Brennstoff in einem beschleunigten Tempo, was sie extrem heiß und leuchtkräftig macht. Ihre Oberflächentemperatur kann mehrere Zehntausend Grad erreichen, wobei sie eine starke ultraviolette Strahlung aussenden, die ihre Umgebung beeinflusst. Im Gegensatz zu kleineren Sternen zählt sich ihr Leben in Millionen statt in Milliarden von Jahren.

Am Ende ihres Lebens durchlaufen diese Riesen oft eine spektakuläre Explosion, die Supernova genannt wird. Dieses Ereignis setzt eine kolossale Energie frei, verteilt schwere Elemente im Weltraum und kann Stoßwellen erzeugen, die die umliegenden Gaswolken formen. Die Überreste dieser Explosionen, wie weiße Zwerge oder Neutronensterne, strahlen weiterhin Strahlung aus, die zur Ionisation des interstellaren Mediums beiträgt.

Supernovae spielen eine wichtige Rolle bei der chemischen Anreicherung der Galaxie, indem sie die Materialien liefern, die für die Entstehung neuer Sterne und Planeten notwendig sind. Ihre Untersuchung ermöglicht es Astronomen zu verstehen, wie sich Elemente wie Kohlenstoff oder Sauerstoff im Universum verbreiten und so zur Vielfalt der Sternsysteme beitragen.

Die Beobachtung dieser Prozesse hilft, die zukünftige Entwicklung unserer galaktischen Umgebung vorherzusagen. Zum Beispiel wird der bevorstehende Tod von Epsilon und Beta Canis Majoris in einer Supernova den irdischen Himmel gefahrlos erleuchten und eine seltene Gelegenheit bieten, ein solches Ereignis aus relativ naher Entfernung zu beobachten.