Wie weit ist Beteigeuze, der berühmte, dem Untergang geweihte Stern, entfernt?

So messen Sie die Entfernung von Beteigeuze zur Erde

Einleitung: Das ALMA-Teleskop in Chile hat dieses Bild des roten Riesensterns Beteigeuze bei Submillimeterwellenlängen aufgenommen. Das Bild zeigt etwas, was wir fast nie zuvor gesehen haben: eine heiße Gaswolke, die links vom Stern aus der Atmosphäre des Roten Riesen schießt. Mit dem ALMA-Teleskop sehen wir extrem instabile rote Riesensterne.

Wie weit ist Beteigeuze entfernt, der Stern, der zur Explosion verurteilt ist?

Beteigeuze ist ein heller roter Stern im Sternbild Orion, der sich am Ende seines Sternlebens befindet und eines Tages als Supernova explodieren wird. Ende 2019 und Anfang 2020 wurde Beteigeuze plötzlich und unerwartet schwächer. Einige Leute scherzten, dass es bald explodieren würde! Aber das ist nicht passiert. Was wäre, wenn? Wenn Beteigeuze zur Supernova wird, wird das das Leben auf der Erde beeinflussen? Wie weit ist Beteigeuze von uns entfernt?

Die gute Nachricht ist: Wenn Beteigeuze explodieren sollte, wäre die Explosion nahe genug, um uns ein spektakuläres Lichtschauspiel zu bieten, aber weit genug entfernt, um unserem Planeten keinen Schaden zuzufügen. Beantworten wir zunächst die Frage zur Entfernung. Beteigeuze ist etwa 724 Lichtjahre entfernt. Tatsächlich ist es sogar für Sterne, die uns relativ nahe sind, wie beispielsweise Beteigeuze, sehr schwierig, diese Antwort zu bekommen.

Neue Messtechnik

Erst in den letzten 30 Jahren gelang es Astronomen, die Entfernungen zu Beteigeuze und anderen nahegelegenen Sternen präziser zu messen. Dieser Fortschritt ist auf neue Technologien zurückzuführen. Die Technologie begann 1989, als die Weltraumorganisation (ESA) ein Weltraumteleskop namens Hipparcos (benannt nach dem berühmten griechischen Astronomen Hipparchus) startete. Nach mehrjährigen Beobachtungen lieferte das Hipparcos-Weltraumteleskop Parallaxen- und Entfernungsdaten für mehr als 100.000 relativ nahe gelegene Sterne.

Diese Messungen bildeten die Grundlage für die meisten der heute bekannten geschätzten Sternentfernungen.

Die Rohdaten von Hipparcos ergaben für Beteigeuze eine Parallaxe von 7,63 Millibogensekunden; Dies entspricht etwa einem Millionstel der Breite des Vollmonds. Berechnungen auf Basis der Parallaxe ergeben eine Entfernung von etwa 430 Lichtjahren.

Die Position eines nahen Sterns im Verhältnis zu einem weit entfernten Hintergrundstern ändert sich leicht, wenn man ihn von zwei Standorten aus betrachtet. Bei Erdbeobachtungen im Abstand von sechs Monaten entspricht die Entfernung zwischen diesen beiden Standorten dem Durchmesser der Erdumlaufbahn. α ist der Parallaxenwinkel.

Messfehler

Denn Beteigeuze ist ein veränderlicher Stern, das heißt, seine Helligkeit schwankt im Laufe der Zeit. Wir freuen uns über die Verdunkelung von Beteigeuze, da es sich dabei um den größten jemals beobachteten Helligkeitsabfall handelt. Allerdings wird es dadurch auch schwieriger, die Entfernung von Beteigeuze zu messen.

Nachfolgende Studien ergaben, dass Hipparcos‘ Methode zum Testen von Daten veränderlicher Sterne einige Fehler aufwies, die dazu führten, dass die Testdistanz von Hipparcos kleiner wurde. Nach der Korrektur dieser Fehler ermittelten die Astronomen eine Parallaxe von 5,07 Millibogensekunden, wodurch sich die geschätzte Entfernung von Beteigeuze von der ursprünglichen Messung von 430 Lichtjahren auf etwa 643 Lichtjahre änderte (mit einem Fehler von ±46 Lichtjahren).

Im Jahr 2017 veröffentlichten Astronomen neue Berechnungen, die die Parallaxe von Beteigeuze auf 4,51 Millibogensekunden weiter bestätigten. Die neue Analyse der Hipparcos-Daten umfasste auch Beobachtungen von mehreren erdgebundenen Radioteleskopen. Damit beträgt die gemessene Entfernung von Beteigeuze etwa 724 Lichtjahre, genauer gesagt, unter Berücksichtigung einiger Unsicherheiten in den Daten, irgendwo zwischen 613 und 881 Lichtjahren.

Warum Gaia die Entfernung zu Beteigeuze nicht messen kann

Wie Sie vielleicht wissen, besteht das Ziel der Astrometriemission Gaia der Raumfahrtbehörde darin, die Milchstraße dreidimensional zu kartieren. Mit der Veröffentlichung der dritten Datenwelle von Gaia im Juni 2022 gibt es laut ESA nun schätzungsweise 2 Milliarden Sterne in der Milchstraße.

Beteigeuze gehört jedoch nicht zu diesen Sternen und die Astronomen können Gaia nicht verwenden, um die Entfernung von Beteigeuze genauer zu bestimmen, vor allem weil Beteigeuze für die Sensoren der Raumsonde zu hell ist.

Karte des Jägers Orion mit der Position von Beteigeuze

Mehr über Parallaxe

Haben Sie schon einmal ein nahes Objekt von zwei verschiedenen Standorten aus betrachtet und bemerkt, wie sich seine Position im Verhältnis zu einem entfernten Orientierungspunkt verändert? Dies wird als Parallaxeneffekt bezeichnet. Astronomen ermitteln dies, indem sie die Positionen entfernter Hintergrundsterne am Himmel im Abstand von sechs Monaten von der Erde aus betrachten, wobei der nahegelegene Stern den Mittelpunkt bildet. Während dieser Zeit hat die Erde die andere Seite ihrer Umlaufbahn erreicht. Die beiden Orte liegen daher etwa 300 Millionen Kilometer voneinander entfernt, was dem Durchmesser der Erdumlaufbahn entspricht. Anhand der Unterschiede zwischen den Hintergrundsternen an den beiden Standorten des beobachteten Sterns können Astronomen den Parallaxenwinkel ableiten und seine Entfernung von der Erde berechnen.

Die Astronomen des antiken Griechenlands kannten das Konzept der Parallaxe, doch ihnen fehlte die Technologie, um sehr genaue Winkelmessungen am Himmel vorzunehmen. Infolgedessen schlugen alle Versuche, die Sternparallaxe zu messen, fehl, bis es dem deutschen Astronomen Friedrich Bessel im Jahr 1838 gelang. Er benutzte ein Teleskop, und obwohl seine beiden Beobachtungspositionen auf gegenüberliegenden Seiten der Erdumlaufbahn lagen, konnte er die winzige Winkelverschiebung nur schwer erkennen. Sie reichte ihm jedoch aus, um die Entfernung zum Stern 61 Cygni auf 11 Lichtjahre zu bestimmen.

Einschränkungen bei der Verwendung von Parallaxe

Von Bessels Zeit bis zum Start von Hipparcos im Jahr 1989 hatten Astronomen nur einige tausend Parallaxen katalogisiert. Aufgrund vieler Einflussfaktoren ist dieser Prozess nur schwer voranzutreiben. Die extrem kleinen Winkel, Mängel bei den Instrumenten und die Bewölkung der Erdatmosphäre erschweren die Messungen. Die Atmosphäre verzerrt Beobachtungen von der Erde aus, selbst von sehr klaren und dunklen Orten wie Wüsten und Berggipfeln.

Hipparcos begann 1989 mit Beobachtungen aus dem Weltraum, durchbrach die Beschränkungen der Erdatmosphäre und erhielt Daten über die Positionen von Sternen mit einer für die damalige Zeit beispiellosen Genauigkeit. Astronomen verfeinern diese Messungen kontinuierlich durch Innovationen bei Instrumenten und Datenanalysemethoden und nutzen dabei eine Kombination aus erd- und weltraumgestützten Observatorien.

Fazit: Die Entfernungsmessung zu Beteigeuze gestaltet sich besonders schwierig, da es sich um einen veränderlichen Stern handelt. Komplexe Berechnungen auf Grundlage von Daten des Hipparcos-Weltraumteleskops und erdgebundener Radioteleskope ergeben eine Entfernung von etwa 724 Lichtjahren.

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VON: Herausgeber von EarthSkyand

FY: Menschen

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