Lautstarker Blauer Veränderlicher

Der obligatorische Größenvergleich - von links nach rechts: ein kleiner roter, ein größerer gelber, ein ziemlich großer blauweißer und ein sehr großer blauer Stern

Lautstarke Blaue Veränderliche (kurz LBV von engl. loud blue variable) sind Sterne mit einem Hundertfachen der Sonnenmasse, dem Tausend- bis Millionenfachen der Leuchtkraft und der milliardenfachen Lautstärke. Als so genannte Hyperriesen gehören sie zu den hellsten und massereichsten Sternen im Universum und sind mitunter so laut, dass sie in stillen, sternklaren Nächten sogar mit bloßem Ohr gehört werden können. Es wird darüber hinaus vermutet, dass sie mit irdischen Flux-Phänomenen in Verbindung stehen könnten.

Exkurs: Geräusche im Weltraum

Die häufig kolportierte Behauptung, im Weltall gebe es keine Geräusche, ist vollkommener Unsinn und ins Reicht der Science-Fiction zu verweisen. Korrekt ist, dass der Planet Erde über eine äußerst dichte Atmosphäre verfügt, die die Geräusche aus dem Weltraum sehr wirkungsvoll abdämpft. Dieser Effekt ist für uns Menschen überlebenswichtig, denn wie man sich vorstellen kann, sind sogar die Vorgänge auf unserer Sonne schon enorm laut – gäbe es die Atmosphäre nicht, wäre ein vernünftiges Gespräch unter Fachleuten auf der Erdoberfläche völlig unmöglich.

Aufbau

Aufgrund ihrer enormen Masse zeigen LBV eine stark beschleunigte Kernfusion im Inneren, die nicht nur Wasserstoff zu Helium verbrennt, sondern gleichzeitig auch noch Kohlenstoff, Sauerstoff und sogar Eisen hervorbringt. Auf diesem Wege entwickelt sich schon in frühen Entwicklungsstadien eine hohe Metallizität im Kern, die in Verbindung mit starken Konvektionsströmen über Lorentzkräfte ein überproportional starkes Magnetfeld induziert. Dieses Magnetfeld transportiert Energie von der Oberfläche des Sterns zurück in den Kern, der sich dadurch noch weiter aufheizt, während die Oberfläche sehr stark abkühlt und von den Polen ausgehend einfriert. Diese Eisdecke sorgt für die charakteristische hellblaue Färbung des Lautstarken Blauen Veränderlichen und kann eine Dicke von mehr als dem Durchmesser der Erde erreichen. Darunter staut sich die Energie aus den unteren Schichten, bis Druck und Temperatur zu hoch werden und das Eis mit lautem Krachen aufbricht, woraufhin das extrem überhitzte Plasma nach außen entweicht und zusammen mit dem schlagartig verdampfenden Eis in den Weltraum abgestoßen wird. Anschließend friert die Oberfläche wieder zu. Dieser Vorgang wiederholt sich alle fünf bis dreißig Millisekunden und sorgt für den charakteristischen Brummton des LBV, der in der Fachsprache als Ticken bezeichnet wird. Das abgestoßene Material sammelt sich in Form von Gaswolken um den LBV herum und kann trompetenförmige Resonanzkörper bilden, die die effektive Lautstärke um ein Vielfaches erhöhen, aber auch die Klangqualität entscheidend verbessern können.

Sowohl die äußeren Schichten als auch der Kern Lautstarker Blauer Veränderlicher pulsieren mit großer Amplitude und meistens in unterschiedlichen, irregulären Rhythmen. Unter Umständen kann es dabei vorkommen, dass der Kern für einen Zeitraum von Sekundenbruchteilen (mathematisch betrachtet) größer wird als der gesamte Stern selbst, nur um sich anschließend rapide wieder zusammenzuziehen. Dabei kann es passieren, dass der Kern auseinanderreißt, so dass der LBV dann für einige Zeit zwei oder noch mehr separate Kerne hat. Je nachdem, wie deren Magnetfelder gepolt sind, kommt es entweder zu einer gegenseitigen Anziehung und damit einer zügigen Wiedervereinigung im Zentrum des Sterns, oder aber die Kerne stoßen sich gegenseitig ab, verlassen den Hauptstern für eine Dauer von einigen Stunden, maximal Tagen, umkreisen diesen in elliptischen oder spiralförmigen Bahnen einige Male und stürzen dann wieder zurück ins Innere. Während dieser Zeit kann der LBV als Doppel- oder Mehrfachsternsystem betrachtet werden, wirkt bei geeigneter Ausrichtung der Bahn mit sich selbst als Bedeckungsveränderlicher und zeigt die charakteristischen Helligkeitsschwankungen.

Extrem massereiche Vertreter der Lautstarken Blauen Veränderlichen können sogar die astrophysikalisch festgelegte Grenze von etwa 150 Sonnenmassen überschreiten, oberhalb derer es überhaupt keine Sterne mehr geben dürfte; es wurden jedoch auch schon LBV mit 200 und mehr Sonnenmassen beobachtet. Es wird befürchtet, dass diese in Zukunft noch häufiger auftreten und eine Gefahr für die gesamte Galaxis darstellen können. Die Konsequenz ist die Forderung nach einer verschärften Naturgesetzgebung, der allerdings derzeit noch nicht nachgekommen wurde. Unabhängige Beobachter halten dagegen, dass die Tendenz der LBV, relevante Anteile ihrer Masse vor der Zeit abzustoßen, als Entgegenkommen gewertet werden könne.

Entwicklung

Mit zunehmendem Alter des LBV nimmt der Eisenanteil im Kern zu, so dass das Magnetfeld immer stärker wird. Damit werden auch die oben beschriebenen Effekte verstärkt, d.h. es bilden sich immer stärkere Eisschichten an der Oberfläche, die dem Druck von innen immer länger standhalten; gleichzeitig steigt die Temperatur im Kern immer weiter an und damit auch die Geschwindigkeit der Kernreaktionen. Infolgedessen nimmt die Frequenz des Tickens stetig ab, während Helligkeit und Lautstärke zunehmen. Es liegt auf der Hand, dass eine solche Entwicklung kein gutes Ende nehmen kann, und tatsächlich beträgt die Lebensdauer von Lautstarken Blauen Veränderlichen nur wenige Millionen Jahre, im Gegensatz zur Sonne und vergleichbaren Sternen, die mehrere Milliarden Jahre überdauern können. Das ist, obwohl die Begriffe Million und Milliarde in der Umgangssprache gern synonym gebraucht werden, immerhin tausendmal so viel.

Am Ende der Entwicklung steht eine so genannte Hypernova. Diese setzt ein, wenn die Materie im Kern vollständig in Eisen umgewandelt ist und infolge sekundärer Fusionsprozesse noch schwerere Elemente, darunter insbesondere seltene Erden wie Neodym, entstehen. Derartige Fusionsprozesse haben eine negative Energiebilanz, allerdings wächst die Kraft des Magnetfeldes mit steigendem Neodymgehalt im Kern rasant an, so dass nun noch deutlich mehr Energie als vorher aus den äußeren Schichten in den Kern transportiert und somit die Kernfusion für einige Zeit aufrecht erhalten wird. Magnethydrodynamische Simulationen sagen eine positive Rückkopplung zwischen Fusionsrate und induktivem Energietransfer voraus, an deren Ende das explodierende Magnetfeld den Kern zu einem schwarzen Loch kollabieren lässt. Dabei gehen seine chemischen und physikalischen Eigenschaften verloren und das Magnetfeld bricht zusammen. Infolgedessen werden die äußeren Schichten explosionsartig abgestoßen und die besonders stark komprimierte Materie im Bereich der beiden Polen wird in Form von extrem energiereichen Plasmajets in den Weltraum geschossen.

Aufgrund der Seltenheit Lautstarker Blauer Veränderlicher finden die oben geschilderten Vorgänge extrem selten statt und konnten in der Geschichte der Menschheit noch nicht beobachtet werden. Es lässt sich jedoch errechnen, dass der Schalldruck enorm wäre – würde eine Hypernova in weniger als 10.000 Lichtjahren Entfernung stattfinden, wäre sie so laut, dass sie auch tagsüber zu hören wäre und wahrscheinlich sogar den Verkehrslärm in den Innenstädten übertönen würde. Dies könnte, würde der Zeitpunkt beispielsweise genau in die Mittagszeit fallen, fatale Folgen für das Leben auf der Erde haben.

Leben auf LBV

Es dürfte auch dem Laien einleuchten, dass Lautstarke Blaue Veränderliche weder vor noch nach der Hypernova bewohnbar sind. Jedoch lässt sich berechnen, dass es im Inneren des Sterns Bereiche gibt, in denen während der Hypernova für einen Zeitraum von wenigen Nanosekunden gemäßigte Bedingungen herrschen, unter denen sogar wir Menschen theoretisch überleben könnten. Namentlich handelt es sich hierbei um die gefrorenen Polkappen, die von den darunter hervorbrechenden Plasmajets mit annähernder Lichtgeschwindigkeit davongeschleudert werden und in deren Innerem sich kleine Kanäle mit flüssigem Wasser bilden. Aufgrund des Dopplereffekts wird die hochenergetische Gammastrahlung aus dem Kern hier nur als angenehm orangegelbes Licht wahrgenommen, so dass Photosynthese und somit pflanzliches Leben möglich werden. Die Gaswolke, die sich in den vergangenen Jahrmillionen um den Stern herum angesammelt hat, bremst die Bewegung sanft ab, so dass sich eine subjektive Schwerkraft in Fortbewegungsrichtung, also nach außen gerichtet, einstellt. Schließlich sorgen relativistische Effekte außerdem für eine massive Zeitdehnung, so dass sich die wenigen Nanosekunden auf mehrere Millionen Jahre ausdehnen, in denen sich rein theoretisch durchaus eine Evolution vergleichbar mit der auf der Erde abspielen könnte.