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Sternentwicklung: FU Orionis – ein gefräßiger Jungstern

Nach einem heftigen Ausbruch vor 80 Jahren sank die Helligkeit des Sterns FU Orionis immer weiter ab. Allein in den letzten zwölf Jahren ging sie um 13 Prozent zurück. FU Orionis zählt zu den eruptiv veränderlichen Vorhauptreihensternen und ist weniger als eine Million Jahre alt.
FU Orionis mit Staubscheibe (künstlerische Darstellung)Laden...

Vor 80 Jahren erhöhte sich innerhalb von nur rund drei Monaten die Helligkeit des Sterns FU Orionis im Sternbild Orion um etwa das 100-Fache. Das entspricht rund fünf Größenklassen. Seitdem ist seine Helligkeit wieder beträchtlich gesunken, wobei dieser Trend bis heute anhält. Ein Forscherteam um Joel Green vom Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, nutzte Daten des Infrarotsatelliten Spitzer und der Flugzeugsternwarte SOFIA, um mehr über das längerfristige Verhalten von FU Orionis herauszufinden. Spitzer hatte FU Orionis im Jahr 2004 beobachtet; die Messungen von SOFIA stammen aus diesem Jahr. Die Forscher stellten fest, dass die Helligkeit des veränderlichen Sterns in den zwölf Jahren zwischen den Beobachtungen um weitere 13 Prozent gesunken ist.

FU Orionis in den Jahren 2004 und 2016 (künstlerische Darstellung)Laden...
FU Orionis in den Jahren 2004 und 2016 | Der junge Stern FU Orionis im Sternbild Orion verändert seine Helligkeit in unvorhersehbarer Weise. Seit dem Jahr 2004 ist seine Helligkeit um 13 Prozent gesunken. Astronomen führen dies auf Unterschiede im Materiefluss von der umgebenden Scheibe aus Gas und Staub zurück. Im Jahr 2004 verschlang FU Orionis mehr Materie als im Jahr 2016, was in dieser künstlerischen Darstellung in den linken und rechten Teilbildern angedeutet wird.

Theoretische Modelle führen den Ausbruch des rund 1500 Lichtjahre von uns entfernten FU Orionis im Jahr 1936 auf eine Scheibe aus Gas und Staub zurück, die den extrem jungen Stern im Bereich seines Äquators umgibt. Aus dieser Akkretionsscheibe fällt Materie auf den Stern, wobei sie sich und die Oberfläche des Sterns auf rund 7000 Grad Celsius aufheizt. Dies äußert sich im sichtbaren Licht und im Infraroten in einem markanten Helligkeitsanstieg. Die Akkretionsscheibe zeigt sich im Spektrum des Sterns im Infraroten als Überschuss, das heißt, der Stern leuchtet im Infraroten heller, als es nach seinem Spektraltyp der Fall sein sollte. Der Stern heizt durch seine Strahlung die umgebende Scheibe auf, wodurch der infrarote Überschuss entsteht.

Nach den Untersuchungen von Green und seinen Koautoren hat FU Orionis in den letzten 80 Jahren rund 18 Jupitermassen an Materie verschlungen, wobei der Materiestrom aus der Scheibe immer geringer wird. Aus den Daten der Flugzeugsternwarte SOFIA ergibt sich, dass der veränderliche Stern in den letzten zwölf Jahren vor allem im Bereich der kürzeren infraroten Wellenlängen an Helligkeit verlor, während sie bei längeren Wellenlängen weitgehend konstant blieb. Dies weist darauf hin, dass eine größere Menge des heißesten Materials aus der Akkretionsscheibe im Stern verschwunden ist und kühleres Material kaum betroffen war. Somit hat FU Orionis den innersten Teil seiner Scheibe offenbar aufgezehrt; die äußeren Bereiche waren kaum betroffen. Die Astronomen gehen davon aus, dass dem Stern in nur wenigen hundert Jahren kein Material aus der Scheibe mehr zur Verfügung steht und er dann wieder in seinen Normalzustand wie vor dem Ausbruch vor 80 Jahren zurückkehrt.

FU Orionis ist der Prototyp einer ganzen Klasse von eruptiv veränderlichen Sternen, die sich noch nicht auf der Hauptreihe des Hertzsprung-Russell-Diagramms befinden. Es handelt sich um so genannte Vorhauptreihensterne, das heißt, in ihren Kernen hat sich noch kein Gleichgewicht bei den Fusionsreaktionen eingestellt und die Sterne haben ihre endgültige Helligkeit noch nicht erreicht. Alle FU-Orionis-Sterne sind nur wenige hunderttausend Jahre alt und können daher als "Sternbabys" bezeichnet werden. Zum Vergleich: Unsere Sonne hat ein stattliches Alter von rund 4,6 Milliarden Jahren.

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