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 Wissenschaftlern der ESO ist es mit Hilfe des Very Large Telescope in Chile gelungen, einen 500 Lichtjahre weit entfernten Stern abzulichten – und zwar im Detail. Das Bild zeigt nicht nur den Stern als Scheibe, sondern auch eine Gashülle, die ihn umgibt.

Bei dem Objekt handelt es sich um T Leporis, einem Stern 9. Größenklasse im Sternbild Lepus. T Leporis ist ein Riesenstern: Stünde er an der Stelle der Sonne, würde er fast bis an die Erde heranreichen: Sein Durchmesser ist etwa 100 mal größer als der unseres Heimatgestirns. Dennoch erscheint T Leporis am Himmel viel zu klein, als dass man mit einem normalen Teleskop Details auf ihm erkennen könnte: Er ist 500 Lichtjahre von der Erde entfernt, und bleibt damit im Riesenteleskop wie im Amateurfernrohr nur ein leuchtender Punkt im All.

Einem Team französischer Astronomen ist es aber nun gelungen, Details von T Leporis aufzulösen. Dies gelang ihnen mit dem Interferometer des Very Large Telescope (VLTI) der ESO auf dem Cerro Paranal im Norden Chiles. Jean-Baptiste Le Bouquin und sein Team nutzte dazu die vier 1,8-Meter Hilfsteleskope des VLT. Die großen 8-Meter-Spiegel sind für die Beobachtung eines so hellen Sterns wie T Leporis nicht geeignet, er ist zu hell.  Die kleinen Hilfsteleskope aber lassen sich auf Schienen bewegen und so in verschiedenen Konfigurationen auf der Plattform des Cerro Paranal ausrichten. So erhalten die Astronomen ein Teleskop mit einem Auflösungsvermögen, das dem eines Spiegels mit einem Durchmesser von der Größe des Abstands zwischen den kleinen  Einzelteleskopen entspricht – im Falle des VLTI sind das rund 100 Meter.

Der Vergleich mit dem Erdorbit zeigt die wahre Größe von T Leporis: Obwohl er am irdischen Himmel nur wenige Millibogensekunden groß erscheint, durchmisst er fast den gesamten Erdorbit um die Sonne. ESO/J.-B. Le Bouquin et al.

Das Licht der Teleskope wird in unterirdischen Tunneln zusammengeführt und überlagert, dazu muss die Position der Teleskope auf den Bruchteil eines Mikrometers eingestellt und während der Beobachtung gehalten werden. Normalerweise geben sich die Astronomen bei dieser optischen Interferometrie mit Messergebnissen zufrieden, die nur Eingeweihten etwas über den Stern verraten. „Hübsche“ Bilder erhält man aus diesen Interferenzmustern nur unter enormem Aufwand. Um das gerade einmal 15 mal 15 Pixel große Abbild von T Leporis zu erhalten, mussten Le Bouquin und seine Mitarbeiter in mehreren Nächten verschiedene räumliche Anordnungen der Teleskope realisieren. Aus den kombinierten Daten konnten sie so das Bild rekonstruieren.

 Die Arbeit hat sich gelohnt, handelt es sich bei dem Ergebnis doch um eines der ersten interferometrisch gewonnenen Bilder im nahen Infrarotbereich, so Bouquin. Es zeigt nicht nur die Scheibe des Sterns selbst, sondern auch eine gewaltige Gashülle, die ihn umgibt: T Leporis ist ein so genannten Mira-Stern, also ein pulsierender Stern mittlerer Größe am Ende seines Lebenszyklus. Er pulsiert mit einer Periode von 380 Tagen und verliert dabei rund eine Erdenmasse Material pro Jahr - und ermöglicht einen Blick in die ferne Zukunft unserer Sonne. Auch sie wird in einigen Milliarden Jahren zum Mira-Riesenstern, bevor ihr Zentrum zum Weißen Zwerg zusammenfällt.

Die Hilfsteleskope (vorne) sind auf Schienen gelagert und können mit einer Präzision von Bruchteilen eines Mikrometers auf der Plattform des Cerro Paranal in Chile positioniert werden. Die rote Fläche markiert einen Durchmesser von 100 Meter – dem Durchmesser des „virtuellen VLTI-Teleskops“. Auch die vier 8,1 Meter-Hauptteleskope (hinten) können interferometrisch zusammengeschaltet werden, ein Stern der  9. Größenklasse wie T Leporis ist für sie allerdings zu hell. ESO 

Zwar war den Forschern die Struktur des Sterns bereits aus numerischen Simulationen und indirekten Daten bekannt, dennoch ist es verblüffend, ihn direkt zu sehen, meint Le Bouqiuns Kollege Antoine Mérand. Dabei ist das gewonnene Bild nur eine Momentaufnahme: Aufgrund der heftigen Sternwinde dürfte die Staubhülle bereits in wenigen Monaten völlig anders aussehen, erklärt Le Bouquin. Die VLTI-Technologie ermöglicht es also den Astronomen, einen solchen Stern nicht nur indirekt zu untersuchen, sondern seine Veränderungen auch sichtbar zu machen.