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MPE Aktuelles vom 2. September 2010
  
 

Herschel findet warmes Wasser auf Rotem Riesenstern

Astronomen haben mit dem Herschel Weltraumobservatorium der ESA an einer Stelle Wasser gefunden, an der man es nicht für möglich gehalten hätte: in der Atmosphäre eines Kohlenstoff-reichen Roten Riesensterns. Die Wissenschaftler werten hierfür Daten der SPIRE- und PACS-Instrumente aus, mit denen sie den Wasserdampf anhand seines "Wellenlängen-Fingerabdrucks" nicht nur identifizieren sondern auch seine Temperatur messen konnten. Das PACS-Spektrometer wurde von mehreren Instituten unter der Federführung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik entwickelt.

CW Leo
Ein Bild des Roten Riesensterns CW Leonis, aufgenommen von den PACS- und SPIRE-Kameras an Bord von Herschel. Der Stern selbst strahlt zu hell, um ihn gut sehen zu können, er bläst aber Materie in einem gewaltigen Sternwind von sich weg, der als "Bugwelle" links neben dem Stern erkennbar ist. Beobachten mit den PACS- und SPIRE-Spektrometern zeigten, dass Wasserdampf nahe der Sternoberfläche erzeugt wird - an einem Ort, an dem man dies zuvor für unmöglich hielt. Das bedeutet, dass der Sternwind viel "klumpiger" sein muss, als bisher angenommen. Der Sternwind ist an einigen Stellen viel schwächer als an anderen und somit kann UV-Licht aus dem interstellaren Raum tiefere, warme Regionen erreichen und die Entstehung von Wasser einleiten.
Bild: ESA / SPIRE & PACS
CW Leonis ist ein Roter Riesenstern im Sternbild Löwe, ein Stern am Ende seines Lebens, der mit 1,4 bis 4 Sonnenmassen auf ein Größe angewachsen ist, die mehr als dem 200-fachen der Sonne entspricht. Im Infrarotlicht ist es der hellste Stern am Himmel, bei optischen Wellenlängen lässt er sich aber kaum nachweisen.

Der Stern gehört zu den "Kohlenstoffsternen", da ein Großteil des Kohlenstoffs, der im Innern des Sterns durch Kernfusionsprozesse erzeugt wurde, in die äußeren Schichten der Sternatmosphäre transportiert wurde. Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts sollte praktisch der gesamte Sauerstoff in der Atmosphäre in Kohlenmonoxid (CO) gebunden sein - damit sollte es dort kein Wasser (H2O) geben. Schon 2001 entdeckte allerdings der "Submillimeter Wave Astronomy"-Satellit (SWAS) Strahlung bei einer bestimmten Wellenlänge und wies somit die Existenz von Wasser nach. Als mögliche Erklärung wurde vorgeschlagen, dass der Sternenwind Wasser aus einer Wolke eisiger Kometen um den Stern freisetzt.

Herschel hat nun den "Fingerabdruck" des Wassers bei sehr viel mehr Wellenlängen nachgewiesen und es so ermöglicht, die Temperatur des Wasserdampfes zu messen: bis zu 1000 Grad. Dies bedeutet, dass der Wasserdampf im gesamten Sternwind verteilt ist bis hinunter zur Oberfläche des Sterns selbst. Das Model des Sternwinds, der mit einer entfernten, eisigen Kometenwolke wechselwirkt, muss nun durch ein Model ersetzt werden, in dem der Wasserdampf durch bisher nicht vermutete chemische Prozesse erzeugt wird. Einige dieser Reaktionen können durch UV-Strahlung ausgelöst werden. Das ultraviolette Licht zerstört das Kohlenmonoxid-Molekül und setzt so Sauerstoffatome frei, die mit Wasserstoff reagieren und so Wassermoleküle bilden können.

Die einzige Quelle des UV-Lichts ist der interstellare Raum; durch das Material im Sternwind sollte diese Strahlung aber normalerweise blockiert werden. Es war bereits bekannt, dass der Sternwind "klumpig" ist, und die Herschel-Ergebnisse haben nun gezeigt, dass einige Bereiche um den Stern sogar fast leer sein müssen. Diese Hohlräume erlauben es dem UV-Licht bis in die tiefsten Schichten der Sternatmosphäre vorzudringen und die chemischen Reaktionen auszulösen, die schließlich zur Entstehung von Wasser führen.

Originalveröffentlichung:
Warm water vapour in the sooty outflow from a luminous carbon star
L. Decin, M. Agúndez, M. J. Barlow, et al.
external link Nature 467, 64–67 (2010) (in englischer Sprache)
doi:10.1038/nature09344
Pressemitteilung:
external link Institute for Astronomy of the Katholieke Universiteit Leuven, Belgien (in englischer Sprache)
Kontakt:
interner Verweis Dr. Hannelore Hämmerle
Pressesprecherin
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching
Tel.: +49 89 30000-3980
E-Mail: hanneh@mpe.mpg.de
  internal link Helmut Feuchtgruber
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching
phone: +49 89 30000-3290
email: fgb@mpe.mpg.de
 
 
 
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