Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

16. Juli 2021 – Bereits vor einem Jahr veröffentlichte Messdaten des James Clerk Maxwell Teleskops auf Hawaii und des ALMA-Radioteleskops in Chile enthalten keine Hinweise auf das Spurengas Phosphin in der Wolkendecke der Venus. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forscherteam, zu dem ein Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen zählt, das die Messdaten jetzt sorgfältig geprüft hat. Ihre Analyse ist ein Beitrag zur wissenschaftlichen Diskussion um den Fund von Phosphin in der Venus-Atmosphäre, von dem Forscherinnen und Forscher 2020 berichtet hatten. Das giftige Spurengas Phosphin ist auf der Erde als Stoffwechselprodukt von Bakterien bekannt und könnte auf biologische Prozesse in der Venus-Atmosphäre hindeuten. Die neue Auswertung der Daten sowie eine Stellungnahme der britischen Kolleginnen und Kollegen erscheint heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy.

Die Venus ist kein angenehmer Ort: Ein extremer Treibhauseffekt sorgt auf ihrer Oberfläche für durchschnittliche Temperaturen von etwa 460 Grad Celsius. Selbst wenn unser Nachbarplanet in seiner kühleren Vergangenheit Lebensformen auf der Oberfläche beherbergt hat, dürfte es wasserbasiertes Leben dort heute schwer haben. Die dichte Wolkendecke, die den Planeten in einer Höhe von 50 bis 70 Kilometern umgibt, kommt schon eher als Lebensraum in Frage. Dort herrschen erträglichere Temperaturen zwischen etwa -20 und 65 Grad Celsius. Allerdings sind die Wolken Schauplatz heftig tobender Winde und enthalten große Mengen ätzender Schwefelsäure. Stark spezialisierte Bakterien könnten sich dennoch diesen extremen Bedingungen angepasst haben und dort überdauern, spekulieren Forscherinnen und Forscher seit Langem.

Beflügelt wurden solche Überlegungen im vergangenen Jahr durch eine Veröffentlichung einer Forschergruppe um Jane Greaves von der Cardiff University, die in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Astronomy erneut für Diskussionen sorgt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hatten damals Messdaten der Radioteleskope JCMT (James Clerk Maxwell Teleskope) und ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ausgewertet und berichteten vom Fund winziger Mengen des Gases Phosphin, einer Verbindung aus einem Phosphor- und drei Wasserstoffatomen, die auch als Monophosphan bezeichnet wird. Greaves und ihre Koautorinnen und Koautoren schlossen nicht-biologische Ursprünge des Gases wie etwa Blitze oder Meteoriten aus; stattdessen kämen wie auf der Erde Bakterien als Quelle in Frage.

Die Originalstudie hat eine breite wissenschaftliche Diskussion angestoßen. So argumentierten Forscher von der Cornell University in den USA vor Kurzem, Phosphin könne auf vulkanische Aktivitäten auf der Venus zurückzuführen sein. Allerdings ist es mehreren Forschergruppen bisher nicht gelungen, den Phosphin-Fund zu bestätigen – weder durch unabhängige Messungen etwa durch die ESA-Raumsonde Venus Express, noch durch erneute Analyse der Originaldaten. Die Forscherinnen und Forscher um Jane Greaves haben ihren zunächst gefundenen Wert von 20 Teilen Phosphin pro Milliarden in der Zwischenzeit nach unten korrigiert, halten am Fund des Gases aber fest.

Nun hat eine weitere Gruppe von Expertinnen und Experten für planetare Atmosphären um Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center der NASA die Originaldaten noch einmal geprüft. Hinweise auf Phosphin finden sie nicht. Ihre Analyse ergibt, dass das seltene Spurgengas mit Schwefeldioxid verwechselt worden sein könnte, das in der Atmosphäre der Venus in großen Mengen vorkommt.

„Winzige Mengen von Spurengasen in den Atmosphären weit entfernter Planeten zweifelsfrei aufzuspüren, ist ausgesprochen kompliziert“, sagt Paul Hartogh vom MPS, einer der Koautoren der aktuellen Neu-Auswertung. Informationen zur Zusammensetzung einer Planetenatmosphäre findet sich verschlüsselt in der elektromagnetischen Strahlung, die von dort emittiert wird. Jede Molekülsorte, die vertreten ist, strahlt Radiowellen einer charakteristischen Wellenlänge ab. Teleskope wie JCMT und ALMA zerlegen die Gesamtstrahlung in ihre einzelnen Wellenlängen, ähnlich wie ein Prisma sichtbares Licht in einzelne Farben aufspaltet. Die charakteristischen Signale der Moleküle werden so sichtbar. 

Allerdings liegen die Wellenlängen mancher Molekülsorten sehr eng beieinander. Dies ist bei Phosphin und Schwefeldioxid der Fall. Zudem spielt der Atmosphärendruck eine Rolle. Je tiefer in der Atmosphäre sich die Moleküle finden, desto höher ist der Druck und desto öfter stoßen die Moleküle mit anderen zusammen. Dies sorgt dafür, dass sie neben Strahlung ihrer charakteristischen Wellenlängen auch solche mit eng benachbarten Wellenlängen emittieren. Moleküle mit sehr ähnlichen Signalen zu unterscheiden, wird so erschwert.

Auch die Eigenheiten des jeweiligen Teleskops müssen berücksichtigt werden. „Zwischen dem unverfälschten Signal aus der Venus-Atmosphäre und uns steht immer das Instrument“, so Hartogh. So enthalten die Messdaten aller Teleskope ein gewisses Grundrauschen: Das Teleskop zeigt statistisch fluktuierende, geringe Intensitäten von Strahlung jeder Wellenlänge an. Die sehr schwachen Signale seltener Spurengase können in diesem Grundrauschen nahezu oder komplett versinken. Zudem können systematische Fehlerquellen im Instrument selbst die Messdaten verzerren.

„Für die Radioastronomie ist Venus ein sehr helles und somit schwieriges Objekt“, erklärt Hartogh. Die Messdaten von unserem Nachbarplaneten enthalten deshalb deutlich stärkere Störungen als im Idealfall. „Umso wichtiger ist es, Datenanalysemethoden, die sehr schwache Signale herausfiltern sollen, mit äußerster Vorsicht anzuwenden“, fügt er hinzu.

Dass sich winzigste Mengen von Phosphin-Molekülen in den Venuswolken tummeln, können die Forscherinnen und Forscher nicht ausschließen. Die Konzentrationen wären aber so gering, dass sie sich mit JCMT und ALMA nicht aufspüren lassen.

Abhilfe könnte die ESA-Mission JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) schaffen, die im September nächsten Jahres ins All starten und auf ihrem Weg ins Jupitersystem der Venus einen Besuch abstatten soll. Wie Modellrechnungen zeigen, wird das JUICE-Instrument SWI (Submillimeter Wave Instrument), das unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut wurde, in der Lage sein, tausendfach geringere Phosphin-Konzentrationen zu detektieren. Die Forscherinnen und Forscher werden mit Sicherheit genau hinschauen.

Originalveröffentlichung

G. L. Villanueva et al.:
No evidence of phosphine in the atmosphere of Venus from independent analyses,
Nature Astronomy, 16. Juli 2021, DOI

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• Planet Venus

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Quelle: ESON.

„Als wir die ersten Hinweise auf Phosphin im Spektrum der Venus erhielten, war das ein Schock“, sagt Teamleiterin Jane Greaves von der Universität Cardiff im Vereinigten Königreich, die die ersten Anzeichen von Phosphin bei Beobachtungen am James Clerk Maxwell-Teleskop (JCMT), das vom Ostasiatischen Observatorium betrieben wird, in Hawai’i entdeckte. Für die Bestätigung ihrer Entdeckung war der Einsatz von 45 Antennen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Chile erforderlich, einem empfindlicheren Teleskop, an dem die Europäische Südsternwarte (ESO) als Partner beteiligt ist. Beide Einrichtungen beobachteten die Venus bei einer Wellenlänge von etwa 1 Millimeter, viel größer als das menschliche Auge sehen kann – nur Teleskope in großer Höhe können sie effektiv messen.

Das internationale Team, dem Forscher aus dem Vereinigten Königreich, den USA und Japan angehören, schätzt, dass Phosphin in den Wolken der Venus in einer geringen Konzentration von nur etwa zwanzig Molekülen pro Milliarde vorliegt. Infolge ihrer Beobachtungen führten sie Berechnungen durch, um festzustellen, ob diese Mengen aus natürlichen, nicht-biologischen Prozessen auf dem Planeten stammen könnten. Einige Ideen schlossen Sonnenlicht, von der Oberfläche nach oben gewehte Mineralien, Vulkane oder Blitze ein, aber nichts davon konnte auch nur annähernd genug davon erzeugen. Es stellte sich heraus, dass diese nicht-biologischen Quellen höchstens ein Zehntausendstel der Phosphinmenge ausmachten, die die Teleskope sahen.

Um die beobachtete Menge an Phosphin (das aus Wasserstoff und Phosphor besteht) auf der Venus zu erzeugen, müssten die Organismen auf der Erde nach Angaben des Teams nur mit etwa 10% ihrer maximalen Produktivität arbeiten. Es ist bekannt, dass Erdbakterien Phosphin herstellen: Sie nehmen Phosphat aus Mineralien oder biologischem Material auf, fügen Wasserstoff hinzu und stoßen schließlich Phosphin aus. Sämtliche Organismen auf der Venus dürften sich sehr von ihren Verwandten auf der Erde unterscheiden, aber auch sie sollten in der Lage sein, das Phosphin in der Atmosphäre herzustellen.

Obwohl die Entdeckung von Phosphin in den Wolken der Venus eine Überraschung war, sind die Forscher von ihrer Entdeckung überzeugt. „Zu unserer großen Erleichterung waren die Bedingungen am ALMA für Folgebeobachtungen gut, als die Venus in einem geeigneten Winkel zur Erde stand. Die Verarbeitung der Daten war jedoch schwierig, da ALMA normalerweise nicht nach sehr subtilen Effekten in sehr hellen Objekten wie der Venus sucht“, sagt Teammitglied Anita Richards vom britischen ALMA-Regionalzentrum und der Universität Manchester. „Am Ende stellten wir fest, dass beide Observatorien das Gleiche gesehen hatten – eine schwache Absorption bei der richtigen Wellenlänge durch Phosphingas, wobei die Moleküle von den darunter liegenden wärmeren Wolken angestrahlt werden“, fügt Greaves hinzu, der die heute in Nature Astronomy veröffentlichte Studie leitete.

Ein weiteres Teammitglied, Clara Sousa Silva vom Massachusetts Institute of Technology in den USA, hat Phosphin als „Biosignatur“-Gas für sauerstofffreies Leben auf Planeten um andere Sterne erforscht, weil die normale Chemie so wenig davon produziert. Sie kommentiert: „Phosphin auf der Venus zu finden, war ein unerwarteter Erfolg! Die Entdeckung wirft viele Fragen auf, z.B. wie etwaige Organismen dort überleben könnten. Auf der Erde können einige Mikroben bis zu etwa 5 % Säure in ihrer Umgebung vertragen – aber die Wolken der Venus bestehen fast vollständig aus Säure.“

Das Team hält ihre Entdeckung für bedeutsam, weil sie viele alternative Wege zur Herstellung von Phosphin ausschließen können, räumt aber ein, dass es noch viel Arbeit erfordert, das Vorhandensein von „Leben“ zu bestätigen. Obwohl die hohen Wolken der Venus Temperaturen von bis zu angenehmen 30 Grad Celsius erreichen, sind sie außerordentlich säurehaltig – etwa 90 %ige Schwefelsäure – und stellen alle Mikroben, die dort zu überleben versuchen, vor große Probleme.

Der ESO-Astronom und ALMA European Operations Manager Leonardo Testi, der an der neuen Studie nicht teilgenommen hat, erläutert: „Die abiotische Produktion von Phosphin auf der Venus ist nach unserem derzeitigen Verständnis der Phosphinchemie in der Atmosphäre von Gesteinsplaneten ausgeschlossen. Die Bestätigung der Existenz von Leben in der Venusatmosphäre wäre ein bedeutender Durchbruch für die Astrobiologie. Daher ist es unerlässlich, diese aufregenden Ergebnisse mit theoretischen und beobachtenden Studien weiterzuverfolgen, um die Möglichkeit auszuschließen, dass Phosphin auf Gesteinsplaneten auch einen anderen chemischen Ursprung haben könnte als auf der Erde.“

Weitere Beobachtungen der Venus und von Gesteinsplaneten außerhalb unseres Sonnensystems, auch mit dem demnächst in Betrieb gehenden Extremely Large Telescope der ESO, könnten helfen, Hinweise darauf zu sammeln, wie Phosphin auf ihnen entstehen kann, und zur Suche nach Anzeichen von Leben außerhalb der Erde beitragen.

Weitere Informationen:
Diese Untersuchung wurde unter dem Titel „Phosphine Gas in the Cloud Decks of Venus“ in Nature Astronomy veröffentlicht.

Das Team besteht aus Jane S. Greaves ( School of Physics & Astronomy, Cardiff University, UK [Cardiff]), Anita M. S. Richards (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester, UK), William Bains (Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, USA [MIT]), Paul Rimmer (Department of Earth Sciences and Cavendish Astrophysics, University of Cambridge und MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK), Hideo Sagawa (Department of Astrophysics and Atmospheric Science, Kyoto Sangyo University, Japan), David L. Clements (Fachbereich Physik, Imperial College London, GB [Imperial]), Sara Seager (MIT), Janusz J. Petkowski (MIT), Clara Sousa-Silva (MIT), Sukrit Ranjan (MIT), Emily Drabek-Maunder (Cardiff und Royal Observatory Greenwich, London, GB), Helen J. Fraser (School of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, UK), Annabel Cartwright (Cardiff), Ingo Mueller-Wodarg (Imperial), Zhuchang Zhan (MIT), Per Friberg (EAO/JCMT), Iain Coulson (EAO/JCMT), E’lisa Lee (EAO/JCMT) und Jim Hoge (EAO/JCMT).

Ein von einigen Teammitgliedern verfasstes Begleitpapier mit dem Titel „The Venusian Lower Atmosphere Haze as a Depot for Desiccated Microbial Life“: A Proposed Life Cycle for Persistence of the Venusian Aerial Biosphere“, wurde im August 2020 in Astrobiology veröffentlicht. Eine weitere verwandte Studie von einigen dieser Autoren, „Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres“, wurde im Januar 2020 in Astrobiology veröffentlicht.

Das ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), eine internationale astronomische Einrichtung, ist eine Partnerschaft der ESO, der U.S. National Science Foundation (NSF) und der National Institutes of Natural Sciences (NINS) Japans in Zusammenarbeit mit der Republik Chile. ALMA wird von der ESO im Namen ihrer Mitgliedstaaten, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem National Research Council of Canada (NRC) und dem National Science Council of Taiwan (NSC) sowie von der NINS in Zusammenarbeit mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan und dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) finanziert. Bau und Betrieb von ALMA werden von der ESO im Namen ihrer Mitgliedstaaten geleitet; vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das von Associated Universities, Inc. (AUI) im Namen Nordamerikas und vom National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) im Namen Ostasiens geleitet wird. Das Gemeinsame ALMA-Observatorium (JAO) sorgt für die einheitliche Leitung und Verwaltung des Baus, der Inbetriebnahme und des Betriebs von ALMA.

Mit einem Durchmesser von 15 m (50 Fuß) ist das James Clerk Maxwell-Teleskop (JCMT) das größte astronomische Einzelteleskop der Welt, das speziell für den Betrieb im Submillimeter-Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums entwickelt wurde. Das JCMT wird zur Untersuchung unseres Sonnensystems, von interstellarem und zirkumstellarem Staub und Gas, entwickelten Sternen und weit entfernten Galaxien eingesetzt. Es befindet sich im Wissenschaftsreservat von Maunakea, Hawai’i, in einer Höhe von 4092 m (13 425 Fuß). Das JCMT wird vom East Asian Observatory im Auftrag von NAOJ; ASIAA; KASI; CAMS sowie dem National Key R&D Program of China betrieben. Zusätzliche finanzielle Unterstützung wird vom STFC und den teilnehmenden Universitäten im Vereinigten Königreich und in Kanada bereitgestellt.

Über die ESO:
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Planet Venus

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Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie.

29. Juni 2020 – Beteigeuze, der helle Stern im Sternbild Orion, faszinierte Astronomen in den letzten Monaten wegen seines ungewöhnlich starken Helligkeitsabfalls. Wissenschaftler haben eine Reihe von Szenarien diskutiert, um das Verhalten von Beteigeuze zu erklären. Nun hat ein Team unter der Leitung von Thavisha Dharmawardena vom Max-Planck-Institut für Astronomie gezeigt, dass höchstwahrscheinlich ungewöhnlich große Sternflecken auf der Oberfläche von Beteigeuze dafür verantwortlich waren. Ihre Ergebnisse schließen die bisherige Vermutung aus, dass von Beteigeuze ausgestoßener Staub den Stern verdunkelte. Die Ergebnisse werden heute in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Rote Riesensterne wie Beteigeuze unterliegen häufigen Helligkeitsschwankungen. Der markante Abfall der Leuchtkraft von Beteigeuze auf etwa 40 % seines Normalwertes zwischen Oktober 2019 und April 2020 kam für die Astronomen jedoch überraschend. Wissenschaftler haben verschiedene Szenarien entwickelt, um diese mit dem bloßen Auge wahrnehmbare Veränderung des knapp 500 Lichtjahre entfernten Sterns zu erklären. Einige Astronomen spekulierten gar über eine unmittelbar bevorstehende Supernova. Eine internationale Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Thavisha Dharmawardena vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, hat nun gezeigt, dass Temperaturschwankungen der Photosphäre, also der leuchtenden Oberfläche des Sterns, die Helligkeit veränderte. Die plausibelste Quelle für solche Temperaturänderungen sind gigantische kühle Sternflecken, ähnlich wie Sonnenflecken, die jedoch 50 bis 70 % der Sternoberfläche bedecken.

„Gegen Ende ihres Lebens werden Sterne zu Roten Riesen“, erklärt Dharmawardena. „Hervorgerufen durch den zur Neige gehenden Vorrat an Brennstoff verändern sich die Prozesse, mit denen die Sterne Energie freisetzen. In der Folge blähen sie sich auf, werden instabil und pulsieren mit Perioden von Hunderten oder sogar Tausenden Tagen, was wir als Schwankung der Helligkeit wahrnehmen.“ Beteigeuze ist ein sogenannter Roter Überriese, ein Stern, der im Vergleich zu unserer Sonne etwa die 20-fache Masse hat und etwa 1000-mal größer ist. Befände er sich im Zentrum des Sonnensystems, würde er fast die Umlaufbahn von Jupiter erreichen.

Wegen seiner Ausdehnung ist die Schwerkraftwirkung auf der Sternoberfläche geringer als auf einem Stern gleicher Masse aber kleinerem Radius. Die äußeren Schichten des Sterns werden daher relativ leicht durch die Pulsationen abgestoßen. Das freigesetzte Gas kühlt ab und entwickelt sich zu Verbindungen, die Astronomen Staub nennen. Deswegen sind Rote Riesensterne eine wichtige Quelle von schweren Elementen im Universum, aus denen sich schließlich Planeten und Lebewesen entwickeln. Astronomen haben bisher die Erzeugung von lichtabsorbierendem Staub als die wahrscheinlichste Ursache für den starken Helligkeitsabfall angesehen.

Um diese Hypothese zu testen, werteten Thavisha Dharmawardena und ihre Kollaborationspartner neue und archivierte Daten des Atacama Pathfinder Experiments (APEX) und des James Clerk Maxwell-Teleskops (JCMT) aus. Diese Teleskope messen Strahlung aus dem Spektralbereich der Submillimeterwellen (Terahertz-Strahlung), deren Wellenlänge tausendmal größer ist als die des sichtbaren Lichts. Für das Auge unsichtbar nutzen Astronomen sie bereits längere Zeit, um interstellaren Staub zu untersuchen. Insbesondere kühler Staub leuchtet bei diesen Wellenlängen.

„Was uns überraschte: Beteigeuze wurde auch im Bereich der Submillimeterwellen um 20 % dunkler“, berichtet Steve Mairs vom East Asian Observatory, der an der Studie mitgearbeitet hat. Ein solches Verhalten ist erfahrungsgemäß nicht mit der Anwesenheit von Staub vereinbar. Für eine präzisere Bewertung berechnete die Forschungsgruppe, welchen Einfluss Staub auf die Messungen in diesem Spektralbereich haben würde. Es stellte sich heraus, dass eine Abnahme der Helligkeit im Submillimeterbereich tatsächlich nicht auf eine Zunahme der Staubproduktion zurückgeführt werden kann. Vielmehr muss der Stern selbst die von den Astronomen gemessene Helligkeitsänderung verursacht haben.

Physikalische Gesetze besagen, dass die Leuchtkraft eines Sterns von seinem Durchmesser und besonders stark von seiner Oberflächentemperatur abhängt. Verringert sich nur die Größe des Sterns, sinkt die Helligkeit in allen Wellenlängen gleich stark. Temperaturänderungen beeinflussen die Abstrahlung entlang des elektromagnetischen Spektrums jedoch unterschiedlich. Die gemessene Verdunkelung im sichtbaren Licht und in den Submillimeterwellen ist nach Ansicht der Wissenschaftler daher ein Beleg für eine Verringerung der mittleren Oberflächentemperatur von Beteigeuze, die sie auf 200 K (oder 200 °C) beziffern.

„Wahrscheinlicher ist jedoch eine ungleiche Temperaturverteilung“, erklärt Co-Autor Peter Scicluna von der Europäischen Südsternwarte (ESO). „Entsprechende hochauflösende Bilder von Beteigeuze vom Dezember 2019 zeigen Bereiche mit unterschiedlicher Helligkeit. Zusammen mit unserem Ergebnis ist dies ein klarer Hinweis auf riesige Sternflecken, die zwischen 50 und 70% der sichtbaren Oberfläche bedecken und eine niedrigere Temperatur als die hellere Photosphäre aufweisen.“ Sternflecken kommen bei Riesensternen häufig vor, allerdings nicht in diesem Ausmaß. Über ihre Lebensdauer ist nicht viel bekannt. Jedoch scheinen theoretische Modellrechnungen mit der Dauer des Helligkeitseinbruchs von Beteigeuze vereinbar zu sein.

Von der Sonne wissen wir, dass die Anzahl der Flecken in einem 11-jährigen Zyklus zu- und abnimmt. Ob Riesensterne einen ähnlichen Mechanismus haben, ist ungewiss. Ein Hinweis darauf könnte das vorige Helligkeitsminimum darstellen, das bereits deutlich stärker ausgeprägt war als diejenigen in den Jahren davor. „Beobachtungen in den kommenden Jahren werden erweisen, ob der starke Abfall der Helligkeit Beteigeuzes im Zusammenhang mit einem Fleckenzyklus steht. Beteigeuze bleibt jedenfalls auch für zukünftige Studien ein spannendes Objekt“, schließt Dharmawardena.

Hintergrundinformationen
Diese Studie wurde unter dem Titel „Betelgeuse fainter in the sub-millimetre too: an analysis of JCMT and APEX monitoring during the recent optical minimum“ in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht (DOI: 10.3847/2041-8213/ab9ca6). Neben der Hauptautorin sind sieben Wissenschaftler von fünf Forschungsinstituten aus vier Ländern an der Publikation beteiligt.

Die Wissenschaftler verwendeten Daten von den folgenden Observatorien: James-Clerk-Maxwell-Teleskop (JCMT), betrieben vom East Asian Observatory auf Hawaii, USA; Atacama Pathfinder Experiment (APEX), gemeinsam betrieben vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, Deutschland, vom Onsala Space Observatory, Schweden, und von der Europäischen Südsternwarte (ESO).

Originalpublikation
Thavisha E. Dharmawardena, Steve Mairs, Peter Scicluna, et al.
Betelgeuse fainter in the sub-millimetre too: an analysis of JCMT and APEX monitoring during the recent optical minimum
The Astrophysical Journal Letters (2020), Vol. 897, p. 1
Quelle
Betelgeuse Fainter in the Submillimeter Too: An Analysis of JCMT and APEX Monitoring during the Recent Optical Minimum

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• Beteigeuze (α orionis)

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