Vier Augen sehen mehr als zwei - nach diesem Prinzip funktioniert auch die Interferometrie. Bei dieser astronomischen Methode wird ein Stern gleichzeitig durch zwei oder mehrere miteinander verbundene Teleskope beobachtet - aus der Kombination der Beobachtungsdaten mittels raffinierter mathematischer Berechnungen ergibt sich ein zweidimensionales Gesamtbild. "Dieses Bild ist natürlich nicht perfekt", erklärt Dr. Josef Hron vom Institut für Astronomie: "Aber man kann darauf recht gut die Form eines Sterns oder seine Oberflächenstruktur erkennen."
Technisch ausgereift
Während die Interferometrie schon seit den 1960er Jahren zu den Standardmethoden der Radioastronomie gehört, ist sie erst seit wenigen Jahren technisch auch für den Einsatz in der optischen Astronomie ausgereift. Besonders gut für interferometrische Oberflächenuntersuchungen geeignet ist just die Sternengruppe, mit der sich Josef Hron und sein Projektmitarbeiter Dr. Bernhard Aringer schon seit Jahren beschäftigen: Rote Riesen. Die großen, kühlen Sterne im Spätstadium ihrer Entwicklung stehen auch im Zentrum des kürzlich gestarteten Forschungsprojekts "Rote Riesen in 2D: Interferometrie und Sternatmosphären".
Materialdepot für neue Welten
Rote Riesen sind wegen ihrer extremen Größe - sie sind ungefähr so groß wie die Erdumlaufbahn - und ihrer geringen Temperatur leichter zugänglich als andere Sterne. "Gleichzeitig ist die Untersuchung der Riesen besonders spannend, da sie eine wichtige Rolle im kosmischen Materiezyklus spielen", so Aringer. Weil sie so kühl sind, können in ihrer Atmosphäre bereits relativ komplexe Moleküle entstehen. Rote Riesen produzieren nicht nur den Großteil des kosmischen Staubs, sondern auch etwa die Hälfte des im Universum vorhandenen Kohlenstoffs - also sowohl das Ausgangsmaterial für neue Welten als auch den Baustoff für das Leben, das die Sterne einmal besiedeln könnte.
Ein bisschen wie durchsichtige Quallen
So ein Roter Riese hat ein sehr kompliziertes Innenleben - trotz seiner gewaltigen Größe ist er im Kern ein Weißer Zwerg. Was als Oberfläche eines riesigen Sterns erscheint, sind eigentlich inhomogene und diffuse Schichten aus Gas und Staub - doppelt so groß wie der eigentliche Stern selbst. Aus diesem Grund haben Rote Riesen auch keinen scharfen Rand wie etwa die Sonne, sondern sehen mit ihrer dünnen, lichtdurchlässigen Hülle ein bisschen wie wabbelige Quallen aus.
Leichter als die Sonne
"Für die interferometrische Untersuchung ist einerseits besonders interessant, dass diese quallenartige Hülle konvektiv ist", erklärt Hron: "Das heißt, dass die Energie des Sterns nicht durch Strahlung, sondern durch Konvektion (d.h. das Zirkulieren von Gasballen) von innen nach außen transportiert wird." Dafür ist der hohe Temperaturunterschied zwischen Kern und Oberfläche verantwortlich -derselbe Prozess, der Blasen in kochendem Wasser zum Aufsteigen bringt, in Sternen aber noch wenig verstanden wird. "Ebenso spannend ist der in der Hülle erzeugte kosmische Staub, der durch die Sternstrahlung nach außen getrieben wird", so Hron weiter. Auf diese Weise geben die so groß erscheinenden Sterne, die in Wirklichkeit nicht einmal das Gewicht unserer Sonne auf die Waage bringen, zeit ihres Lebens fast die Hälfte ihres Materials an den Weltraum ab.
Das Licht am Ende des Universums
Darüber hinaus tragen Rote Riesen wesentlich zum Infrarotlicht einer Galaxie bei. Ein besseres Verständnis ihrer Eigenschaften könnte jene Studien vorantreiben, die sich mit der Frühgeschichte des Universums - der Zeit, in der die ersten Sterne und Galaxien entstanden sind - beschäftigen. "Wir liefern mit diesem Projekt die erweiternde Basis für solche Forschungen", sagt Hron: "Methodisch arbeiten wir dabei hauptsächlich mit dem Vergleich neuer Computermodelle mit interferometrischen Beobachtungsergebnissen und bereits publizierten Datensätzen."
Zentrale Rolle im galaktischen Lebenszyklus
Die Projektergebnisse sollen dem Institut für Astronomie der Universität Wien nicht nur ein Standbein in der internationalen Interferometrie-Forschung, sondern auch den Zugang zu Daten mit Instrumenten der nächsten Generation sichern. "Aus dem selben Grund beteiligen wir uns auch an der Planung des VLTI Spectro Imager, das ist ein neues Analyseinstrument, das die Europäische Südsternwarte für ihr Interferometer entwickeln will", so Hron.
Langfristig will der Astronom durch interferometrische Beobachtungstechniken das Verständnis für die Oberflächenstruktur, die chemische Zusammensetzung und den Massenverlust der Roten Riesen vorantreiben und damit gleichzeitig bestehende Modellrechnungen verbessern. Das ist deshalb wichtig, weil die "himmlischen Quallen" eine zentrale Rolle im Lebenszyklus einer Galaxie spielen. (br)
Das FWF-Projekt "Rote Riesen in 2D: Interferometrie und Sternatmosphären" unter der Leitung von Ass.-Prof. Dr. Josef Hron vom Institut für Astronomie startete im Juni 2007 mit einer Laufzeit von drei Jahren. Im Rahmen des Projekts ist eine Beteiligung an der Entwicklung des nah-Infrarot-Instruments " VLTI Spectro Imager" für das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) vorgesehen. |
