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Massereiche Sterne: Theta 1 Orionis C in Einzelsterne aufgelöst

Mit Hilfe der Infrarot-Interferometrie brach ein internationales Team unter der Leitung von Stefan Kraus und Gerd Weigelt vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie einen Rekord: Mit dem "Very Large Telescope Interferometer" der Europäischen Südsternwarte ESO gelang den Forschern das bisher schärfste Bild des jungen Doppelsterns Theta 1 Orionis C inmitten des Trapez-Sternhaufens im Orion.
Infrarotansicht des zentralen Orionnebels | Der berühmte Orionnebel Messier 42 im gleichnamigen Sternbild wird durch die energiereiche Strahlung der Trapez-Sterne im Zentrum zum Aussenden von sichtbaren und infraroten Licht angeregt.


Theta 1 Orionis C ist der hellste Stern im der Erde nächstgelegenen Entstehungsgebiet massereicher junger Sterne und lässt sich schon mit einem Feldstecher beobachten. Die neuen Resultate zeigen deutlich voneinander getrennt zwei Einzelsterne in einem Doppelsternsystem. Die Messungen haben die extrem hohe Winkelauflösung von etwa zwei Tausendstel Bogensekunden. Dies entspricht in etwa dem Nachweis eines Autos auf der Mondoberfläche.

Die Forscher konnten die Bahndaten des Doppelsternsystems bestimmen, außerdem ermittelten sie die Massen der beiden Einzelsterne zu 38 und 9 Sonnenmassen. Das Doppelsternsystem ist 1350 Lichtjahre von uns entfernt.

Die Infrarot-Interferometrie ist eine neuartige astronomische Messtechnik, die eine viel höhere Winkelauflösung zu liefern vermag, als konventionelle Messungen mit Einzelteleskopen. Sie ermöglicht es den Astronomen, die mit einer Reihe von Einzelteleskopen aufgenommene Strahlung zu einem sehr scharfen virtuellen Gesamtbild zu kombinieren. Für ihre Messungen benutzten die Forscher am "Very Large Telescope Interferometer" (VLTI) das Interferometrie-Strahlvereinigungs-Instrument AMBER ("Astronomical Multi-BEam combineR"), das die direkte Erzeugung von Bildern bei Wellenlängen im nahen Infrarot ermöglicht.
Die Trapez-Sterne im Orionnebel | Mit dem Weltraumteleskop Hubble entstand diese Ansicht der Trapez-Sterne im Zentrum des Orionnebels Messier 42. Es handelt sich um junge massereicher Sterne, die sehr heiß sind und deshalb große Mengen an ultravioletter Strahlung abgeben. Diese regt die umgebenden Gaswolken zum Aussenden von sichtbaren und infraroten Licht an, so dass sie als Nebel leuchten. Der hellste Stern ist die Doppelsonne Theta 1 Orionis C.


Zum Test des neuen Verfahrens wählten die Astronomen Theta 1 Orionis C aus, den massereichsten und leuchtkräftigsten Stern im zentralen Orionnebel. Wegen ihrer relativen Nähe bietet diese Region einen einzigartigen Einblick in die Bildungsprozesse der Sterne. Die intensive Strahlung von Theta 1 Orionis C ionisiert den gesamten Bereich des Orionnebels. Durch seinen starken Sternwind beeinflusst das Objekt auch die berühmten Proplyden ("protoplanetary disks") – junge Sterne, die noch von Staubscheiben umgeben sind, aus denen sich später Planetensysteme entwickeln können.

Obwohl Theta 1 Orionis C zunächst als Einzelstern erschien – und das sowohl in Beobachtungen mit konventionellen Fernrohren als auch mit dem Weltraumteleskop "Hubble" –, konnte das Team die Existenz eines lichtschwächeren Begleitsterns in geringem Abstand nachweisen. "Die VLT-Interferometrie mit AMBER hat uns zum ersten Mal ermöglicht, ein Bild dieses Doppelsternsystems mit einer spektakulären Winkelauflösung von nur zwei Tausendstel Bogensekunden zu gewinnen", sagt Stefan Kraus.
Das Doppelsternsystem Theta 1 Orionis C | Erstmals in Einzelsterne auflösen konnte das Team um Stefan Kraus vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie den Doppelstern Theta 1 Orionis C. Die gelben Kreuze und Punkte geben die Stellungen der Sterne zueinander in den letzten zwölf Jahren wieder, die mit anderen Messungen ermittelt wurden. Eine hundertstel Bogensekunde (0,01") entspricht im Abstand von 1350 Lichtjahren 4,2 Astronomischen Einheiten, oder der Entfernung von Jupiter zur Sonne.


Die VLTI-Daten belegen, dass der Abstand zwischen den beiden Sternen im März 2008 nur etwa 20 Tausendstel Bogensekunden betrug. Die Abbildung zeigt das mit VLTI/AMBER erhaltene Bild sowie die Ergebnisse von Positionsmessungen des schwächeren Begleitsterns über die vergangenen 12 Jahre. Diese zusätzlichen Beobachtungen wurden mit der Technik der Bispektrum-Speckle-Interferometrie gewonnen. Dabei kamen Teleskope von 3,6 bis 6 Meter Spiegeldurchmesser zum Einsatz, die hochauflösende Beobachtungen auch bei optischen Wellenlängen bis hinunter zu 440 Nanometern (blaues Licht) ermöglichten.

Die Zusammenstellung aller Messungen zeigt, dass der Begleitstern sich auf einer sehr exzentrischen Bahn mit einer Umlaufdauer von elf Jahren bewegt. Unter Anwendung des dritten keplerschen Gesetzes ließen sich die Massen beider Sterne zu 38 und 9 Sonnenmassen bestimmen.

Aus diesen Messungen leiteten die Astronomen außerdem die so genannte trigonometrische Entfernung des Sterns Theta 1 Orionis C und damit des Zentralbereichs des gesamten Orion-Sternentstehungsgebiets ab. Der Wert von 1350 Lichtjahren stimmt hervorragend mit dem Resultat überein, das eine Gruppe unter der Leitung von Karl Menten, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie, aus der Bestimmung trigonometrischer Parallaxen einiger anderer Sterne im Orionnebel erhielt.

Wenn Sie selbst einmal Theta 1 Orionis C beobachten wollen, haben Sie derzeit am frühen Abend tief am südwestlichen Horizont die Gelegenheit dazu: Gleich nach dem Ende der Dämmerung lässt sich das markante Sternbild des Orion, des mythischen Himmelsjägers, ausmachen. Zuerst werden ihnen die drei markanten Sterne seines Gürtels auffallen, unterhalb des linken Sterns befindet sich fast senkrecht zum Gürtel das Schwert des Himmelsjägers, das ebenfalls von drei Sternen verkörpert wird, siehe Karte.
Karte des Sternbilds Orion | Den Doppelstern Theta 1 Orionis finden Sie im Orionnebel Messier 42 (M 42, rotes Quadrat) als Mitglied des Trapez-Sternhaufens. Der Orionnebel umgibt den mittleren Stern im Schwert des Orion.


Wenn Sie sich jetzt mit einem Feldstecher oder einem Teleskop den mittleren Stern ansehen, steht das Trapez im Blickfeld, ein Mehrfachsystem aus sehr hellen Sternen mit der Bezeichnung Theta 1 Orionis. Der hellste Stern ist Theta 1 Orionis C. Um das Trapez herum können sie bei klarem dunklem Himmel einen schwachen grünlichen Schimmer entdecken, den berühmten Orionnebel.

Quelle: MPIfR Bonn, mit Ergänzungen

Originalarbeit:
Kraus, S. et al.: Tracing the young massive high-eccentricity binary system Theta 1 Orionis C through periastron passage. In: Astronomy & Astrophysics 497, S. 195, 2009.

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