V838 Monocerotis

V838 Monocerotis ist ein roter variabler Stern, auch bekannt als Nova Monocerotis 2002, im Sternbild Monoceros.

Der Stern liegt in einer Entfernung von etwa 20.000 Lichtjahren von der Erde. Berühmt wurde es 2002, als es einen großen Ausbruch erlebte und kurzzeitig zu einem der größten bekannten Sterne und einem der leuchtendsten Sterne der Milchstraße wurde, mit einer Leuchtkraft, die etwa 600.000 mal so hoch war wie die der Sonne.

Was den Stern bei der Ankunft der ersten Hubble-Bilder berühmt machte, war das Phänomen des Lichtechos, ein optisches Analogon zum Schallecho, das typischerweise durch schnell aufhellende Objekte wie Supernovae und Novae erzeugt wird.

Die meisten Sternenausbrüche werden durch Nova- oder Supernova-Explosionen verursacht.

Eine Nova ist eine thermonukleare Explosion, die auftritt, wenn ein Weißer Zwerg zu viel Material von einem binären Begleiter ansammelt. Es führt nicht zur Zerstörung des Sterns.

Eine Supernova hingegen entsteht entweder, wenn ein Weißer Zwerg explodiert, nachdem er zu viel Treibstoff von einem Begleiter angesammelt hat, oder wenn einem Stern im Kern der Treibstoff ausgeht, zu einem dichten Objekt zusammenbricht und dann nach außen explodiert.

Lichtecho

Die um V838 Monocerotis herum sichtbaren Staubschalen sind nicht das Ergebnis der sternförmig austretenden Materie, sondern des zirkumstellaren Staubs, der durch das Lichtecho des Sterns beleuchtet wird.

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Im Januar 2002 wurde ein stumpfer Stern in einer obskuren Konstellation plötzlich 600.000 mal leuchtender als unsere Sonne und ist damit vorübergehend der hellste Stern in unserer Milchstraßengalaxie. Der mysteriöse Stern, genannt V838 Monocerotis, ist längst wieder in Vergessenheit geraten. Aber Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops der NASA über ein Phänomen, das als “Lichtecho” um den Stern herum bezeichnet wird, haben bemerkenswerte neue Merkmale zutage gefördert. Diese Details versprechen, den Astronomen eine CAT-Scan-ähnliche Sonde der dreidimensionalen Struktur von Staubschalen um einen alternden Stern zur Verfügung zu stellen. Bild: NASA und das Hubble Heritage Team (AURA/STScI).

Das Lichtecho von V838 Monocerotis resultiert aus dem Licht des Vorläufersterns, der die nahegelegenen Wolken von Staub und Gas beleuchtet und reflektiert. Die Reflexion des Lichts erhöht die Länge des Lichtweges und führt dazu, dass das Licht hinter dem Sternenlicht zurückbleibt, das direkt zur Erde wandert. In der Tat ist das, was uns als expandierende Hülle aus ausgestoßenem Material erscheint, wirklich leicht von den sich ständig nach außen ausbreitenden Eruptionen. Die Oberfläche des Lichtechos hat eine elliptische Form mit dem Stern bei einem Fokus und der Erde bei dem anderen, und die Expansionsrate des Echos kann nicht verwendet werden, um den Abstand zum V838 Mon-System zu bestimmen.
Während die Hubble-Bilder von V838 Monocerotis eine sich ausdehnende Kugelschale aus ausgestoßenem Material zu zeigen scheinen, werden sie tatsächlich durch die Beleuchtung eines sich ständig erweiternden Ellipsoids gebildet. Das Licht, das direkt vom Stern ausgeht, gelangt zuerst zum Beobachter. Wenn der Stern jedoch von Staubwolken und interstellarem Material umgeben ist, wird etwas Licht von den Wolken reflektiert und dauert länger, bis es eintrifft, was zu einem Anblick von expandierenden Lichtringen um den Stern führt. Das Licht reflektiert interstellaren Staub, der sich meist hinter dem Stern befindet, wie er von der Erde aus beobachtet wird, nicht vor ihm.

Die seit dem ersten Ausbruch im Jahr 2002 aufgenommenen Bilder zeigen, dass sich der Staub um den Stern herum stark verändert. Der Staub selbst verändert sich jedoch nicht physisch oder wächst. Wir sehen nur einige Teile davon leuchten, bevor andere. Die Staubwolke selbst ist kaum in Bewegung. Es existierte wahrscheinlich vor dem Ausbruch.

V838 Monocerotis

Diese Bilder zeigen die Entwicklung des Lichtechos um den Stern V838 im Sternbild Monoceros. Sie wurden von der Hubble Advanced Camera for Surveys im November 2005 (links) und erneut im September 2006 (rechts) aufgenommen. Besonders auffällig sind die zahlreichen Wirbel und Verwirbelungen im interstellaren Staub. Möglicherweise sind sie durch die Auswirkungen von Magnetfeldern im Raum zwischen den Sternen entstanden. Bild: NASA, ESA und H. Bond (STScI)

Die Ursache für den Ausbruch des Sterns ist noch unbekannt. Es handelte sich zunächst um einen Standard-Nova-Ausbruch, stellte sich aber als etwas ganz anderes heraus. Der Ausbruch ließ den Stern auf eine absolute Größe von -9,8 aufhellen. Theorien deuten auf eine Fusion von Doppelstern oder Planeten und Sterntodprozessen als mögliche Gründe für den Ausbruch hin. Es ist noch unklar, was genau es war, der den Ausbruch verursacht hat und wo V838 Monocerotis auf das Niveau der Sternenevolution, wie wir sie kennen, fällt. Der Begleiterstern, ein heißblauer B-Hauptreihenstern, ist vollständig von der Staubwolke umgeben.

Die Aufhellung von V838 Monocerotis wurde zunächst als Folge der schnellen Expansion der äußeren Schichten des Sterns über einen Zeitraum von einigen Monaten mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit angenommen. Es ist jedoch noch nicht klar, ob die Nebligkeit um den Stern herum mit dem Stern selbst verbunden ist, wie sie bei früheren Ausbrüchen entstanden sein könnte. Einige Beweise deuten darauf hin, dass V838 Monocerotis ein junger Stern ist, der noch immer in den Nebel eingehüllt ist, in dem er sich gebildet hat, und dass die durch den Ausbruch erhellte Staubwolke schon lange vor dem Ausbruch des Sterns dort war.

Theorien im Laufe der Jahre schlugen eine Vielzahl von möglichen Gründen für den Ausbruch vor. Man schlug vor, dass V838 Monocerotis einen atypischen Nova-Ausbruch hatte, was unwahrscheinlich ist, da der Weiße Zwerg nicht genug Zeit gehabt hätte, sich abzukühlen und genügend Material vom Begleiter zu sammeln.
Eine andere Theorie schlug vor, dass das Lichtecho wirklich Staubhüllen sein könnten, die vom Stern bei früheren Eruptionen erzeugt wurden, und dass die plötzliche Aufhellung ein Heliumblitz war, der auftritt, wenn der Kern des Sterns die Heliumfusion entzündet, die den Stern zerstört, aber nicht zerstört. Die meisten Beweise deuten jedoch darauf hin, dass die Staubwolke um V838 Monocerotis durch interstellares Material und nicht durch den Ausbruch des Sterns gebildet wird.

In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere ähnliche Ausbrüche festgestellt. Der rote Stern M31-RV in der Andromeda-Galaxie (M31) wurde 1998 beim Ausbruch beobachtet und erreichte eine absolute Größe von -9,95, bevor er wieder in Vergessenheit geriet. Ein weiterer ähnlicher Ausbruch wurde 1994 in der Milchstraße beobachtet, als der Stern V4332 Sagittarii im Sternbild Sagittarius ausbrach. Der Stern, auch bekannt als Sakurais Objekt, war ein Weißer Zwerg, der nach einem sehr späten thermischen Impuls wiedergeboren wurde, was dazu führte, dass er zu einem roten Riesen zurückschwoll.

Eine der Theorien, die den Ausbruch von V838 Monocerotis erklären, schlug vor, dass das Ereignis als Ergebnis einer Fusion von zwei Hauptreihensternen stattgefunden hatte. Die Fusionstheorie ist plausibel und würde auch die mehrfachen Spitzen in der Lichtkurve während des Ausbruchs erklären. Computersimulationen haben auch ergeben, dass die aufgeblasene Hülle wahrscheinlich fast ausschließlich von dem kleineren Stern im Binärsystem stammt. Eine Fusion von zwei Sternen würde zur Bildung eines neuen, massiveren Sterns führen, der instabil war und sich dramatisch aufhellen und auch röten und erweitern könnte.

Fakten über V838 Monocerotis

V838 Monocerotis wurde am 6. Januar 2002 entdeckt. Zuvor ein unbekannter Stern, wurde er als variabler Stern bezeichnet, die 838. Variable im Monoceros-Konstellation. Der Ausbruch des Sterns glich zunächst dem einer Nova, weshalb der Stern auch die Bezeichnung Nova Monocerotis 2002 erhielt. Ein Nova-Ausbruch tritt ein, wenn ein Weißer Zwerg von einem nahen Begleiterstern genügend Wasserstoff auf seiner Oberfläche ansammelt.

Am 6. Februar 2002 erreichte der Stern die maximale scheinbare Helligkeit von 6,75 und begann dann schnell zu schwach zu werden. Als es jedoch im März und April wieder hell wurde, stellten die Astronomen fest, dass die durch den Ausbruch des Sterns entstandene Lichtkurve beispiellos war. Nach der Aufhellung im März und April im Infrarotbereich dimmte V838 Monocerotis wieder und kehrte vor dem Ausbruch wieder in die ursprüngliche Helligkeit zurück.
Der Abstand zu V838 Monocerotis wurde zunächst auf 1.900 bis 2.900 Lichtjahre geschätzt, bedingt durch eine falsche Interpretation des Lichtechos, das der Ausbruch erzeugte. Unter Berücksichtigung der visuellen Größe des Sterns vor dem Ausbruch nahmen Astronomen an, dass V838 Mon ein F-Zwerg war, ähnlich wie die Sonne. Der Stern ist jedoch deutlich massiver und leuchtender als die Sonne, und genauere Messungen mit einer Technik, die auf der Polarisation des reflektierten Lichts basiert, führten zu einem geschätzten Abstand von 20.000 Lichtjahren von der Erde. Im Jahr 2005 schlug ein Team von Wissenschaftlern vor, dass der Stern ein Überriese mit einer etwa 65-fachen Masse der Sonne und einem geschätzten Alter von nur 4 Millionen Jahren sei.

V838 Monocerotis Daten

Konstellation: Monoceros
Spektralklasse: M6.3
Koordinaten: 07h 04m 04.85s (Rektaszension), -03°50’50.1″ (Deklination)
Visuelle Größe: 15,74
Entfernung: 20.000 Lichtjahre (6.100 Parsecs)
Radius: 380 Sonnenradien
Temperatur: 3,270 K
Leuchtkraft: 15.000 solare Beleuchtungen
Bezeichnungen: V838 Monocerotis, V838 Mon, Nova Monocerotis 2002, GSC 04822-00039

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