Beteigeuze verformt sich im Takt von Siwarha, dem Stern in ihrer Atmosphäre

Beteigeuze, der rote Überriese, der die Schulter des Orion markiert, ist nicht perfekt rund, und das Ausmaß seiner Abweichung von der Rundheit scheint mit einem zweiten Stern Schritt zu halten. Neue Radiokarten zeigen, dass sich die äußere Atmosphäre des Riesen zu einer leichten Ovalform dehnt, wenn sein Begleiter Siwarha seinen weitesten Punkt vom Stern erreicht, und sich dann wieder zur Kreisform entspannt, wenn der Begleiter vor oder hinter ihm vorbeizieht.

Dieses Muster ist auffällig, weil Siwarha Beteigeuze nicht aus sicherer Entfernung umkreist. Der Begleiter reist durch die ausgedehnte Atmosphäre des Riesen, etwas mehr als das Zweifache des Sternradius von dessen Zentrum entfernt, sodass die Formveränderung wie Wellen auf einem Teich wirkt, die etwas verraten, das sich unter der Oberfläche bewegt. „Dieser Begleiter umkreist den Stern so nah, dass er tatsächlich durch seine ausgedehnte Atmosphäre hindurchfliegt“, sagte Lynn Matthews vom MIT Haystack Observatory, die Leiterin der Studie.

Dieselben Beobachtungen enthalten ein zweites Ergebnis. Die Atmosphäre hat sich weitgehend von der Großen Verdunkelung erholt, jener Episode, in der Beteigeuze auf seinen schwächsten Wert in mehr als einem Jahrhundert Aufzeichnungen verblasste. Gas, das kurz vor der Verdunkelung ungewöhnlich kühl geworden war, glüht jetzt bei etwa 3.500 Kelvin, nahe der Temperatur der sichtbaren Oberfläche des Sterns.

Beteigeuze ist einer der beiden nächstgelegenen roten Überriesen, ein massereicher Stern im letzten Stadium seines Lebens, der eines Tages als Supernova explodieren wird. Wie solche Sterne vorher ihre äußeren Schichten abstoßen, formt die Wolke, die sie hinterlassen, und ein Begleiter, der durch diese Schichten pflügt, ist eine neue Zutat in der Geschichte.

Wie Radiowellen es Astronomen ermöglichen, die Atmosphäre eines Sterns zu sezieren

Das Team, dem Forscher des Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, der University of Manchester und der Europäischen Südsternwarte (ESO) angehörten, kombinierte zwei Instrumente. Das Very Large Array in New Mexico deckte die niedrigeren Frequenzen ab, und ALMA, das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Chile, die höheren. Gemeinsam beobachteten sie Beteigeuze bei sieben Frequenzen von 22 bis 485 Gigahertz in Kampagnen zwischen 2021 und 2026.

Jede Frequenz stammt aus einer anderen Tiefe. Höhere Frequenzen sehen Gas näher an der sichtbaren Oberfläche, niedrigere sehen weiter außen liegende Schichten, sodass die Serie ein schichtweises Bild der Atmosphäre von knapp über der Oberfläche bis zum Mehrfachen des Sternradius liefert. Beteigeuze ist einer der größten Sterne am Himmel in seiner scheinbaren Größe, daher lösen ihn beide Arrays als Scheibe und nicht als Punkt auf. „Es war die Kombination der unglaublichen Daten des NSF VLA und ALMA, die uns hier ein überzeugendes Ergebnis lieferte“, sagte Matthews. „Die Tatsache, dass wir diese Einrichtungen nutzen können, um tatsächlich die Scheiben naher Sterne aufzulösen, ist erstaunlich.“

Für jedes Bild passte das Team eine elliptische Scheibe an und notierte ihre Größe, ihre Ausrichtung, ihre Helligkeitstemperatur und ihre Elliptizität, ein Maß dafür, wie stark die Form von einem Kreis abweicht. Sie ordneten diese Elliptizitäten dann der vorhergesagten Position des Begleiters zu, die einer veröffentlichten Umlaufbahn entnommen wurde, und fügten drei frühere Messungen aus anderen Radiostudien hinzu.

Sie hatten kaum eine andere Wahl, als Siwarha indirekt zu suchen. Angenommen ein Stern von etwa dem doppelten Sonnenradius bei rund 12.000 Kelvin, wäre sein eigener Radioglanz bei 44 Gigahertz ungefähr 0,1 Mikrojansky, mehr als zehnmal zu schwach, um in einer plausiblen Beobachtungszeit nachgewiesen zu werden. Selbst in den höchsten ALMA-Bändern, wo er heller wäre, liegt er unter dem Rauschen in den Bildern. Während dieser ALMA-Beobachtungen saß der Begleiter zudem fast direkt vor dem Stern, nur etwa 23 Millibogensekunden von seinem Zentrum entfernt.

Eine kühlere Schicht, eine heißere Hülle und ein Stern, der wieder normal ist

Monate vor der Großen Verdunkelung fand eine von Matthews geleitete Studie die Atmosphäre von Beteigeuze bei 44 Gigahertz auf ihrer niedrigsten Helligkeitstemperatur seit 30 Jahren, ein Zeichen dafür, dass eine Schockwelle aus der Konvektion tief im Stern das äußere Gas gestört hatte. Der Stern stieß später Material aus, das Staub bildete und unsere Sicht auf ihn teilweise blockierte.

Die neuen Messungen zeigen diese Temperaturen wieder innerhalb des Bereichs von Radiobeobachtungen, die über die letzten etwa drei Jahrzehnte gemacht wurden. Bei 22 Gigahertz erreicht das Gas etwa 3.500 Kelvin bei etwa dem 2,7-fachen Sternradius, vergleichbar mit der Oberflächentemperatur zwischen 3.476 und 3.650 Kelvin. Dieser Temperaturpeak sitzt jetzt weiter außen als in Messungen vor 2016, was die Autoren als eine mögliche Veränderung in der Abnahme der Atmosphärendichte mit der Höhe interpretieren.

Weiter innen fanden die höchstfrequenten ALMA-Daten, die näher an die Oberfläche reichen als jede frühere Radiomessung, Gas bei etwa 2.200 Kelvin beim 1,2-fachen Radius. Das ist mehr als 1.000 Grad kühler als die sichtbare Oberfläche und bestätigt ein lange vermutetes Temperaturminimum zwischen der Oberfläche und der heißeren Chromosphäre darüber. Die kühle Schicht deckt sich mit der MOLsphere, einer Hülle aus molekularem Gas, die aus Infrarotbeobachtungen abgeleitet wurde. Bei jeder Frequenz fallen die Radiotemperaturen zudem niedriger aus als die aus ultraviolettem Licht in denselben Höhen abgeleiteten, was auf kühles Gas hinweist, das mit dem heißen Chromosphärenmaterial vermischt ist.

Zum Größenvergleich: Beteigeuze erstreckt sich über etwa 44 Millibogensekunden am Himmel. An die Stelle der Sonne gesetzt, würde seine sichtbare Oberfläche über die Umlaufbahn des Mars hinausreichen.

Ein Begleiter, der Jahrzehnte brauchte, um ausgemacht zu werden

Beteigeuze hellt und dimmt seit Langem in zwei Rhythmen, einem von etwa 400 Tagen und einem langsameren von etwa 2.100 Tagen, nahe sechs Jahren, deren Ursache unklar blieb. Zwei unabhängige Studien kamen zu dem Schluss, dass der langsame Zyklus von einem Begleiter stammt, der in der ausgedehnten Atmosphäre in etwa dem 2,3-fachen Sternradius kreist. Ein Speckle-Imaging-Team meldete dann eine vorläufige Entdeckung und nannte ihn Siwarha, arabisch für „ihr Armband“, eine Anspielung auf Beteigeuzes eigenen Namen „die Hand von al-Jawza“. Der Name ist nun offiziell bei der Internationalen Astronomischen Union.

Weitere Beweise folgten. Ultraviolette Spektren des Hubble-Weltraumteleskops zeigten Linienformen und Geschwindigkeiten, die die Umlaufbahn des Begleiters nachzeichnen, was ihre Autoren als eine nachfolgende Spur interpretierten. Die stärkste Bestätigung kam von direkten Aufnahmen mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der ESO, das den Begleiter an seiner vorhergesagten Position detektierte. Das Radioergebnis fügt eine andere Art von Signatur hinzu: den Effekt des Begleiters auf die Form des Riesen selbst.

Was die Radiokarten nicht klären

Die Elliptizität ist in jedem Band und jeder Epoche gering, und der Trend beruht auf einer begrenzten Anzahl von Beobachtungen, die über die Umlaufbahn verteilt sind. Die Autoren beschreiben das Ergebnis als konsistent mit periodischen Störungen durch den Begleiter, nicht als Beweis, und sagen, dass weitere Epochen, die einen größeren Frequenz- und Phasenbereich abdecken, nötig sind, um es zu bestätigen.

Es gibt auch ein Rätsel in den Daten. Die Elliptizität verfolgt den Begleiter über die Frequenzen hinweg, aber die Ausrichtung des am besten angepassten Ovals stimmt zwischen ihnen nicht überein. Die höchsten ALMA-Bänder setzen seine Längsachse auf 31 bis 47 Grad, die beiden niedrigeren ALMA-Bänder auf etwa 140 Grad und das VLA auf ungefähr 90 bis 120 Grad. Eine mögliche Erklärung ist, dass jede Frequenz eine andere Schicht einer dreidimensionalen Störung abtastet, wie etwa die aus den Hubble-Daten vorgeschlagene Spur, aber das muss noch getestet werden.

Das Team durchsuchte die Bilder auch nach hellen Flecken oder Asymmetrien nahe der vorhergesagten Position des Begleiters und fand keine, die eindeutig ihm zugeordnet werden konnten, teilweise wegen der bescheidenen Auflösung bei manchen Frequenzen und der ungünstigen Position des Begleiters während der schärfsten Beobachtungen. Die Natur von Siwarha selbst, einschließlich seiner Masse und seines Typs, wird noch diskutiert. Sollte es sich als junger, flackernder Stern erweisen, könnte es variable Radioemission bei niedrigeren Frequenzen um 5 bis 10 Gigahertz erzeugen, die diese Beobachtungen nicht abdeckten.

Häufige Fragen zu Beteigeuze und Siwarha

Was ist Siwarha?

Siwarha ist der Begleiterstern von Beteigeuze. Er kreist in der ausgedehnten Atmosphäre des roten Überriesen, in etwa dem 2,3-fachen Sternradius, und vollendet einen Umlauf etwa alle 2.100 Tage. Sein Name bedeutet auf Arabisch „ihr Armband“ und ist nun eine offizielle IAU-Bezeichnung.

Hat sich Beteigeuze von der Großen Verdunkelung erholt?

Bei Radiowellenlängen weitgehend ja. Die Helligkeitstemperatur bei 22 und 44 Gigahertz, die kurz vor der Verdunkelung einen 30-Jahres-Tiefststand erreichte, liegt wieder innerhalb des Bereichs, der über die letzten etwa drei Jahrzehnte gemessen wurde. Die Verdunkelung selbst Ende 2019 und Anfang 2020 ließ Beteigeuze auf seinen schwächsten Wert in mehr als einem Jahrhundert Aufzeichnungen fallen.

Wird Beteigeuze bald explodieren?

Nichts in dieser Studie deutet auf eine unmittelbar bevorstehende Supernova hin. Beteigeuze ist ein roter Überriese in den späten Stadien seines Lebens und wird voraussichtlich eines Tages explodieren, aber diese Beobachtungen verfolgen das Verhalten seiner äußeren Atmosphäre, nicht den Zustand seines Kerns.

Wie weit entfernt ist Beteigeuze?

Die Schätzungen variieren. Diese Studie legt eine Entfernung von etwa 222 Parsec zugrunde, rund 720 Lichtjahre, während andere weitverbreitete Angaben den Stern näher, bei etwa 650 Lichtjahren, ansiedeln. So oder so ist er einer der beiden nächstgelegenen roten Überriesen zur Erde.

Wie es weitergeht

Die Arbeit wurde im September 2026 im Astronomical Journal veröffentlicht, und das National Radio Astronomy Observatory gab die Ergebnisse am 27. Oktober bekannt. In der Bahntabelle des Teams war der Begleiter im April 2026 gerade hinter der fernen Seite des Sterns vorbei und bewegte sich auf seinen nächsten Punkt der größten Trennung zu, eine Art Moment, in dem der Ovaleffekt am deutlichsten sichtbar sein sollte. Die Autoren wünschen sich neue Epochen über mehr Frequenzen und Bahnphasen hinweg und erwarten, dass das Square Kilometre Array und das Next Generation Very Large Array solche Messungen zur Routine machen. Bis dahin ist die einzige Möglichkeit, Siwarha im Radiolicht zu beobachten, die Veränderung von Beteigeuzes Form zu verfolgen.

Referenz: Matthews et al., „New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion,“ The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae953d

Schlagwörter: Astronomie, ALMA, Betelgeuse, Doppelsterne, Roter Überriese, Siwarha