Abenteuer Astronomie

Helle Flecken auf der Oberfläche von Beteigeuze

Ein Bild von Beteigeuze mit 9 Millibogensekunden Auflösung bei 1,6µm Wellenlänge, rekonstruiert mit dem MIRA-Verfahren aus Messungen mit dem IOTA-Interferometer. Eine völlig unabhängige Rekonstruktion mit dem WISARD-Algorithmus lieferte ein praktisch identisches Bild des 44 Millibogensekunden großen roten Überriesen mit zwei großen hellen Flecken. Der obere ist noch aufgelöst (und 11 Millibogensekunden lang), der andere nicht. [Haubois et al.]

Kaum ein Stern wird so oft mit modernen Verfahren für hoch auflösende optische Abbildung angepeilt wie α Orionis: Abgesehen von R Doradus ist sein Scheibchen mit rund 0,045″ Durchmesser das größte irgendeines bekannten Sterns, Beteigeuze ist sehr hell und damit auch für exotische Techniken geeignet, die viele Photonen erfordern — und es hat sich herausgestellt, dass die Atmosphäre dieses roten Überriesen ausserordentlich komplex ist und aus mindestens sieben Komponenten besteht. Über der eigentlichen Photosphäre liegen noch mehrere Gas- und Staubhüllen, während der Stern selbst heftige Konvektion mit großen Zellen erlebt: An deren direkter Abbildung haben sich schon viele Astronomen versucht, sei es mit einzelnen Großteleskopen und Tricks zur Ausschaltung der Luftunruhe oder aber optischen Interferometern, bei denen das Licht mehrerer kleiner Teleskope — die dutzende von Metern auseinander stehen — wellengenau zusammengeführt wird. Gemessen werden dabei nur Interferenzmuster und ihr Kontrast (»Visibilities« im Fachjargon): Noch einmal so kompliziert ist es anschließend, aus den Mustern zuverlässige Informationen über extrem kleinskalige Strukturen des Beobachtungsobjekts zu gewinnen, wobei jeweils einige plausible Annahmen über seine Gestalt nötig sind.

Richtige zweidimensionale Bilder sind immer noch die Ausnahme, aber der Infrared Optical Telescope Array (IOTA) auf dem Mt. Hopkins in Arizona ist mit seinen drei Teleskopen dazu in der Lage — oder besser: war es, denn IOTA wurde Anfang 2007 stillgelegt und demontiert. Bis zu 38 Meter Basislinie zwischen je zwei Teleskopen konnten realisiert werden, und der Strahlenvereiniger IONIC führte das Licht aller drei Teleskope jeweils paarweise zusammen. Beteigeuze stand im Oktober 2005 auf dem Programm, und nun liegen rekonstruierte Bilder der Sternoberfläche im nahinfraroten H-Band vor: Um sich — und den Betracher — von der Realität etwaiger Strukturen zu überzeugen, wurden dazu zwei ganz verschiedene mathematische Verfahren angewendet, die aber ein nahezu identisches Ergebnis lieferten (Abb.): Der Stern hat 44,3±0,2 Millibogensekunden Durchmesser, eine klare Randverdunklung und ist von zirkumstellarem Staub umgeben, der bis zu 4% der Gesamtstrahlung beiträgt. Vor allem aber sind zwei helle Flecken zu erkennen, wo die Temperatur rund 500K über den 3600K der sonstigen Oberfläche liegt: Einer wird räumlich nicht aufgelöst und muss kleiner als 9 Millibogensekunden sein, der andere aber ist mit 11 Millibogensekuden ein Viertel so groß wie der Stern selbst und trägt 9% zu seiner Strahlung bei 1,6µm bei (der andere 5%). Bei den hellen Flecken kann es sich eigentlich nur um die Riesenkonvektionszellen handeln, die die Theorie der Überriesen erwarten lässt und die auch andere optische Verfahren schon gesichtet haben. Dank konkreter Größenmessung der Zellen werden sich die Atmosphärenmodelle verbessern lassen.

Daniel Fischer