ALMA hat den Roten Überriesen zweimal aufgenommen, sieben Jahre auseinander. Die heiße Stelle sitzt beide Male fast an derselben Position.
Ein Team hat mit dem Antennenverbund ALMA die innere Atmosphäre des Roten Überriesen Beteigeuze abgebildet und dort zwei heiße Stellen auf der Sternscheibe gefunden, von denen die hellere rund 800 Grad heißer strahlt als das Gas ringsum.
Überraschend daran ist vor allem die Ausdauer dieser Stelle, denn sie war schon 2015 an fast identischer Position zu sehen, obwohl gängige Computermodelle solchen Gebilden nur Monate bis wenige Jahre Lebensdauer zugestehen.
Möglich wurde der Vergleich, weil ALMA im August 2023 in seiner weitesten Antennenaufstellung beobachtete und damit Strukturen auf einer Sternscheibe zeigt, die am Himmel winzig ist.
Und weil dieselbe Strömung, die die Flecken erzeugt, auch Material vom Stern wegtreibt, steckt in ihrer Lebensdauer eine Aussage darüber, wie Rote Überriesen ihre Hülle verlieren.
Ein Stern, der von innen heraus blubbert
Beteigeuze gehört zu den beiden nächstgelegenen Roten Überriesen und ist so ausgedehnt, dass heutige Teleskope ihn nicht mehr nur als Lichtpunkt, sondern als kleine Scheibe abbilden können.
In seinem Inneren steigt heißes Gas auf, kühlt oben ab und sinkt wieder herunter, ähnlich wie in einem Topf mit kochendem Brei, nur dass bei diesem Stern wenige einzelne Blasen jeweils einen erheblichen Teil der Oberfläche einnehmen.
Wo eine solche Blase ankommt, ist es heißer und heller als daneben, und genau das haben Beobachtungen in den vergangenen Jahrzehnten immer wieder als Flecken auf der Sternscheibe registriert.
Auch die Große Verdunklung Anfang 2020, als Beteigeuze für einige Wochen deutlich lichtschwächer wurde, erklärt man sich mit einer kühlen Stelle auf der Oberfläche und mit Staub davor.
Warum die Lebensdauer dieser Flecken bisher offenblieb
Wie lange eine solche Struktur überdauert, ließ sich bislang kaum prüfen.
Simulationen der Gasströmungen sagen voraus, dass sich die großen Blasen nach Monaten bis zu wenigen Jahren auflösen und an anderer Stelle neu bilden.
Um das zu bestätigen oder zu widerlegen, braucht man denselben Stern zweimal im Abstand von Jahren, jeweils scharf genug, um einzelne Flecken auseinanderzuhalten.
Beteigeuzes Scheibe ist am Himmel aber so klein, dass ein einzelnes Teleskop daran scheitert.
Wer gemessen hat und womit
Die Aufnahmen stammen von W. R. F. Dent vom Europäischen Südobservatorium in Garching und seinem Team, das im August 2023 den Antennenverbund ALMA in der Atacama-Wüste nutzte.
Dessen einzelne Schüsseln stehen dort kilometerweit auseinander und werden rechnerisch zu einem einzigen Teleskop zusammengeschaltet, dessen Schärfe von diesem Abstand abhängt und nicht von der Größe der Einzelantenne.
Beobachtet wurde im Bereich von etwa einem Millimeter Wellenlänge, wo nicht die sichtbare Oberfläche leuchtet, sondern eine Gasschicht knapp darüber.
Die Arbeit liegt bislang als Preprint vor; im Manuskript danken die Autoren bereits einem Gutachter, die Begutachtung durch die Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics ist also durchlaufen, die endgültige Fassung aber noch nicht erschienen.
Der Verdacht, das Bild könnte den Fleck erfunden haben
Ein ALMA-Bild ist keine Fotografie. Der Computer rekonstruiert es aus dem Zusammenspiel aller Antennenpaare, und wer die weit auseinanderstehenden Paare stärker gewichtet, gewinnt Schärfe, riskiert aber zugleich, dass die Rechnung Strukturen erzeugt, die es am Stern gar nicht gibt.
Genau diese Gewichtung hatte das Team benutzt, um die feinsten Details herauszuholen.
Bevor die Forschenden dem hellen Fleck glaubten, entfernten sie deshalb den echten Stern aus ihren Messdaten und setzten an seine Stelle einen künstlichen, vollkommen glatten und runden Stern, den sie durch dieselbe Rechenkette schickten.
Der künstliche Stern kam glatt wieder heraus, und die Restwelligkeit in seinem Bild blieb so schwach wie das Rauschen des leeren Himmels daneben.
In den echten Daten war sie ein Vielfaches davon, und dasselbe Muster tauchte in allen drei beobachteten Wellenlängenbereichen auf, die jeweils unterschiedliche Antennenpaare betonen.
Damit war der Fleck real. Die eigentliche Überraschung lag dann im Vergleich mit einer ALMA-Aufnahme vom November 2015, die bei ähnlicher Schärfe entstanden war.
Der helle Bereich hatte sich in den sieben Jahren dazwischen um weniger als ein Zwanzigstel des Sterndurchmessers verschoben, und auch sein Helligkeitsunterschied zur Umgebung war praktisch unverändert.
Zwei heiße Stellen und ein gewellter Rand
Die hellere der beiden Stellen liegt im Nordosten der Sternscheibe und strahlt rund 800 Grad heißer als das Gas ringsum.
Dieser Sprung entspricht ungefähr dem Abstand zwischen kochendem Wasser und flüssiger Bronze, nur eben auf einem Niveau, auf dem das Gas ohnehin schon glüht.
Eine zweite, schwächere Stelle sitzt ihr fast genau gegenüber im Südwesten, und beide liegen dort, wo frühere Arbeiten die Pole des Sterns vermuten, was auf eine besonders stabile Strömung an den Polen hindeuten könnte.
Der Rand des Sterns wiederum ist in diesen Bildern nicht kreisrund, sondern gewellt, und diese Wellen haben sich zwischen den beiden Aufnahmen sehr wohl verändert.
Die Flecken selbst seien dagegen, schreibt das Team, „relativ beständig im Vergleich zu Modellen turbulenter Konvektion“.
Was das für den Materieverlust des Sterns bedeutet
Rote Überriesen geben im Lauf ihres Lebens einen großen Teil ihrer Masse an den umgebenden Raum ab, und die aufsteigenden Gasblasen gelten als wesentlicher Antrieb dafür, weil sie Stoßwellen nach außen schicken, in denen das Gas abkühlt, Moleküle und Staub bildet und schließlich davonströmt.
Stehen die Blasen länger an derselben Stelle als gedacht, verliert der Stern seine Hülle womöglich bevorzugt in bestimmte Richtungen statt gleichmäßig in alle.
Dazu passt ein Detail aus den neuen Daten, denn in derselben südwestlichen Richtung, in der 2020 die Große Verdunklung ihren Ursprung hatte, ist die Molekülhülle des Sterns heute auffällig dünn, und weiter draußen schwebt ein einzelner Gasklumpen.
Die Autoren halten es für möglich, dass es sich um Material handelt, das Beteigeuze damals ausgeworfen hat, betonen aber, dass zwei Beobachtungszeitpunkte für einen Beleg nicht reichen.
Weitere ALMA-Messungen sollen zeigen, ob der Klumpen weiterwandert und ob die Flecken auch das nächste Jahrzehnt überstehen.
Wenn du das nächste Mal jemandem den Orion zeigst, erzähl ruhig dazu, dass wir von diesem einen Lichtpunkt inzwischen zwei Nahaufnahmen haben und darauf derselbe glühende Fleck sitzt. Solche Sätze bleiben hängen, und der Artikel dazu ist schnell weitergeschickt.
Meine Meinung dazu
Mich hat an dieser Arbeit weniger das Ergebnis beeindruckt als der Umweg dorthin.
Dass ein Team seinen eigenen spektakulären Fund erst einmal für einen Rechenfehler hält und einen künstlichen Glattstern durch dieselbe Software jagt, um sich selbst zu widerlegen, ist genau die Sorte Skepsis, die ich mir öfter wünschen würde.
Gelernt habe ich außerdem, dass „Oberfläche“ bei einem Roten Überriesen ein sehr dehnbarer Begriff ist, weil je nach Wellenlänge eine andere Schicht leuchtet und der Stern dadurch bei jeder Messung ein bisschen anders groß ist.
Sollten die Flecken tatsächlich seit rund zwei Jahrzehnten an Ort und Stelle stehen, müssten die Konvektionsmodelle nachgebessert werden, und das wäre für zwei helle Punkte auf einer einzigen Sternscheibe eine erstaunlich große Wirkung.
W. R. F. Dent (ESO/ALMA, Garching), Astronomy & Astrophysics, 2026; arXiv:2608.19339
