• vom 10.02.2013, 12:30 Uhr

Forschung

Update: 11.02.2013, 14:29 Uhr

Astronomie

Kosmische Schwergewichte




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Von Christian Pinter

  • Österreichische Nanosatelliten sollen am 25. Februar zu ihrer Weltraummission aufbrechen: Sie messen die Licht- und Durchmesserschwankungen von Riesensternen, um zu ergründen, was das All zusammenhält.

Eigentlich sollen die beiden österreichischen BRITE-Satelliten (das Kürzel steht für BRIght Target Explorer) am 25. Februar 2013 ins All entlassen werden. Doch womöglich wird der Start noch ein weiteres Mal verschoben, wie schon so oft im letzten Jahr. Man setzt auf eine indische Rakete mit dem prosaischen Namen "PSLV-CA". Sie fungiert quasi als Sammeltaxi und hebt gleichzeitig noch vier weitere Satelliten aus Indien, Kanada und Dänemark in den Orbit. Das spart Kosten. Auch die ersten heimischen Erdbegleiter sind leicht in der Raketenspitze zu verstauen: Jeder dieser Würfel weist eine Kantenlänge von nur 20 cm auf - und ist mit sieben Kilo Masse ein "Fliegengewicht".

Astronom Werner W. Weiss mit dem 1:1-Modell eines österreichischen "BRITE"-Satelliten.

Astronom Werner W. Weiss mit dem 1:1-Modell eines österreichischen "BRITE"-Satelliten.© Foto: Thomas Kallinger Astronom Werner W. Weiss mit dem 1:1-Modell eines österreichischen "BRITE"-Satelliten.© Foto: Thomas Kallinger

Die Teleskoplinsen besitzen Durchmesser von nur 30 mm. Handelsübliche Ferngläser trichtern oft mehr Licht ein. Doch hinter der bescheiden dimensionierten Optik sitzt ein sehr präziser CCD-Sensor. Der registriert jede Helligkeitsänderung der anvisierten Sterne akribisch und erfasst winzige, höchst verräterische Variationen des Sternenlichts.


Das störende, atmosphärisch bedingte Funkeln gibt es in einer Flughöhe von 800 Kilometer längst nicht mehr; es würde zu unliebsamen Fluktuationen der Messergebnisse führen. Einer der beiden Satelliten misst Helligkeiten im roten, der andere im blauen Spektralbereich. Jeder strebt eine Genauigkeit von mindestens einem Promille an.

Blendende Sterne mit schwankendem Licht
Später werden baugleiche Modelle aus Polen und Kanada nachfolgen. Im All treffen sie auf Konkurrenz: "Kepler" und andere Weltraumteleskope halten ebenfalls Ausschau nach subtilen Veränderungen im Sternenlicht. Die wollen aber möglichst viele Sternchen erfassen; ihre Optiken sind daher für schwache Lichtpunkte optimiert. Die 500 hellsten Sterne würden sie "blenden". Für diese besonders glänzenden Lichter steigen nun die Österreicher in den Ring. Ihre Mission besteht darin, mindestens zwei Jahre lang Messergebnis um Messergebnis zur Erde zu funken.

Diese beiden sogenannten "Nanosatelliten" entsprangen der Zusammenarbeit von Universitäten in Graz, Wien und Toronto. Die Technische Universität Graz beherbergt das Kontroll- und Datenzentrum. Was die himmelskundliche Seite anbelangt, führt Professor Werner W. Weiss vom Institut für Astronomie in Wien die Feder.

Trotz ihres Durchmessers von 1,4 Millionen Kilometern gilt unsere Sonne als "gelber Zwergstern". Astronomen teilten sie dieser informellen Klasse zu, bevor sich 95 Prozent aller Sterne als noch viel schmächtiger entpuppten: So lauern überall, auch in unserer unmittelbaren Nachbarschaft, Rote Zwerge. Sie sind deutlich kühler. Mangels Leuchtkraft zeigt sich keiner von ihnen dem freien Auge. Selbst unsere Sonne wäre schon aus 85 Lichtjahren Abstand nicht mehr ohne optische Hilfsmittel auszumachen.

Ganz anders verhält es sich etwa mit dem Stern Deneb. Trotz seiner Distanz von satten 1400 Lichtjahren bildet er den auffälligsten Lichtpunkt im Sternbild Schwan. Denn dieser Superriese strahlt mit der Kraft von einigen zehntausend Sonnen. Fast alle Sterne, die wir mit bloßem Auge am Nachthimmel erblicken, gleißen in Wahrheit stärker als unsere Sonne. Die BRITE-Mission wendet sich diesen "Athleten des Lichts" zu.

Die Vertreter der kosmischen "Schwer-" und "Superschwergewichtsklasse" rafften schon bei ihrer Geburt extra viel Wasserstoff an sich. Seither presst sie das eigene Übergewicht brutal zusammen. Drucke und Temperaturen in Rekordhöhe zwingen sie, im Zentrum unverhältnismäßig viel Strahlung zu erzeugen.

Nach außen drängend, verhindert nur diese Strahlung den Kollaps des Sterns. Auch dessen Oberfläche wird immens erhitzt. Während man auf der Sonne 5500 Grad C messen würde, sind es auf den Sternen Atair, Sirius, Regulus oder Spica 8000 bis 20.000 Grad. Diese Hitze verrät sich durch eine äußerst zarte Blautönung im Sternenweiß.

Mit der Hitze schnellt die Leuchtkraft dramatisch hoch. Ein Stern mit 15 Sonnenmassen strahlt wie 10.000 Sonnen. Noch eine Massenverdopplung, und seine Kraft steigt auf das 400.000-Fache. Ein solcher Riese gibt pro Sekunde so viel Licht ab, wie unsere Sonne in viereinhalb Tagen. Gerade die heißesten Sterne wirbeln dabei oft in atemberaubendem Tempo um ihre Achse. Regulus ist dadurch arg abgeplattet; es fehlte nicht viel, und die Fliehkraft risse den Löwenstern auseinander. Die Wega im Sternbild Leier schafft ihre Pirouette in 17 Stunden; unsere schmächtige Sonne braucht dazu fast vier Wochen.

Fusionsprozesse bis zum stellaren Burnout
Im Sonnenkern fusioniert Wasserstoff zu Helium. Später wird aus dem Helium noch Kohlenstoff geschmiedet. Auch Sauerstoff entsteht. Dann ist Schluss, zumindest bei unserer Sonne. Erst die extremen Zentraltemperaturen der massereicheren Sterne ermöglichen weitere, allerdings immer kurzlebigere Fusionsprozesse. Dabei wird die "Asche" der aktuellen Fusionsrunde zum Brennstoff für die jeweils nächste.

Bei steigenden Temperaturen zünden dann zunehmend weiter außen liegende Schalen der Sternenhülle. Dort wiederholen sich nach und nach jene Prozesse, die zuvor im Zentrum abliefen. Immer flinker verändert der alternde Stern solcherart seine Chemie. Und bald ähnelt er im Aufbau einer Zwiebel.

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Dokument erstellt am 2013-02-08 12:11:06
Letzte Änderung am 2013-02-11 14:29:15


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