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ALMA-Teleskop zeigt Gasring vom letzten Ausbruch eines sterbenden Sterns
Auch am Ende ihres Lebens stoßen Sterne nicht gleichmäßig Materie aus. Radiobeobachtungen des Sterns IRAS 06530-0213 zeigen einen riesigen Gasring, der wahrscheinlich auf seinen letzten thermischen Puls zurückgeht. Weitere, jüngere Strukturen verraten, wie der Materieausstoß danach über Jahrtausende abebbte und wieder zunahm. Der mögliche Einfluss eines Begleitsterns bleibt allerdings rätselhaft.
Pasadena (U.S.A.). Wenn ein Stern mit geringer bis mittlerer Masse seinen Fusionsbrennstoff weitgehend verbraucht hat, bläht er sich zum Roten Riesen auf und verliert allmählich seine äußeren Schichten. Später kann aus diesem Gas ein Planetarischer Nebel mit auffällig zweilappiger Form entstehen, während der Sternenkern als Weißer Zwerg zurückbleibt.
Zwischen Riesenstadium und Planetarischem Nebel liegt eine kurze Übergangsphase. Viele der abgestoßenen Gashüllen leuchten dann noch nicht im sichtbaren Licht. Ihre räumliche Verteilung kann dennoch erkennen lassen, wie und wann der Stern zuvor Materie verloren hat.
Ein internationales Team mit dem Astronomen Dr. Raghvendra Sahai vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) hat nun die Gashülle von IRAS 06530-0213 mit dem Teleskopverbund Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) untersucht. Die Forscher kartierten die Strahlung verschiedener Moleküle, darunter Kohlenmonoxid, und erfassten anhand ihrer Spektrallinien auch die Bewegung des Gases. So konnten sie mehrere unterschiedlich alte Strukturen des Nebels voneinander unterscheiden.
Rund um das Zentrum zeichnet sich ein nahezu kreisrunder Gasring ab. In drei Dimensionen dürfte er Teil einer dünnen kugelförmigen Hülle sein. Ihr mittlerer Radius entspricht rund 16.950-mal dem Abstand zwischen Erde und Sonne.
Aus den gemessenen Geschwindigkeiten schätzen die Wissenschaftler, dass der Ring vor ungefähr 6.000 Jahren entstand. Als Auslöser halten sie einen thermischen Puls für wahrscheinlich. Bei einer solchen Episode verstärkt sich das Heliumbrennen in einer Schale um den Sternenkern vorübergehend, was den Materieausstoß eines alternden Riesensterns verändern kann.
Die äußere Hülle wirkt noch annähernd rund. Nahe am Stern hat sich dagegen bereits eine zweilappige Gaswolke mit einem dichten, ringförmigen Gürtel gebildet. Beide Formen dokumentieren nach Ansicht des Teams unterschiedliche Stadien auf dem Weg vom Roten Riesen zum kompakten Sternrest.
Die Entstehung des äußeren Rings war offenbar nicht der letzte stärkere Materieausstoß. Den Berechnungen zufolge verlor der Stern danach etwa 2.145 Jahre lang nur vergleichsweise wenig Gas. Anschließend nahm der Ausstoß erneut zu und erreichte vor dem Ende der Riesenphase zeitweise eine besonders hohe Rate.
Zurück blieb ein Geflecht aus gebogenen Gasfilamenten zwischen Außenhülle und zentralem Nebel. Nach den Modellrechnungen enthält dieser Bereich etwa 0,12 bis 0,25 Sonnenmassen an molekularem Gas und damit mehr Materie als jede der anderen einzeln untersuchten Strukturen. Ihre unterschiedlichen Abstände und Bewegungen lassen die zeitlich getrennten Episoden des Massenverlusts erkennen.
Die beiden Gaslappen nahe dem Stern sind nach Schätzung der Forscher hingegen nur wenige Jahrhunderte alt. Aus ihrer Ausdehnung und der des inneren Gürtels schließen sie, dass der Stern möglicherweise vor höchstens rund 700 Jahren seine Riesenphase beendet hat. Diese Zeitangabe hängt allerdings davon ab, wann die inneren Strukturen entstanden sind und wie sich das Gas seitdem bewegt hat.