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Mehr als ein halbes Jahr lang war ein sonnenähnlicher Stern nahezu vollständig aus dem Blickfeld verschwunden. 97 Prozent dunkler. Fast 200 Tage im Schatten. Astronominnen und Astronomen beobachteten ein Licht, das über Jahrzehnte hinweg stabil gebrannt hatte, wie es abfiel und auf eine Weise verharrte, die nur selten dokumentiert ist. Was konnte einen so langen, fast totalen Schatten werfen?
Was der Himmel offenbarte
Der Übeltäter, so eine neue Studie in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, scheint ein enorm großes Ringsystem zu sein, das einen verborgenen Begleiter umgibt – entweder ein Brauner Zwerg oder ein massiver Gasriese, manchmal als Super-Jupiter bezeichnet. Das Objekt zog vor der Scheibe des Sterns ASASSN-24fw vorbei, der etwa 3.200 Lichtjahre entfernt im Sternbild Einhorn (Monoceros) liegt, und löste eines der längsten jemals beobachteten Sternverdunkelungsereignisse aus.
ASASSN-24fw wird auf etwa das Doppelte des Sonnendurchmessers geschätzt und zeigte bis Ende 2024 keine auffälligen Helligkeitsschwankungen. Dann sackte seine Helligkeit plötzlich ab und, bemerkenswerterweise, erholte sich nicht schnell. Stattdessen blieb der Stern mehr als neun Monate lang nahezu verdeckt. Typische Sternbedeckungen und Eklipsen dauern üblicherweise Tage bis Wochen; diese reichte jedoch gegen 200 Tage, was die Forschenden zwang, sehr großräumige, langsam bewegte Strukturen als Ursache in Betracht zu ziehen.
Solche langdauernden Verdunkelungen sind selten und erfordern Beobachtungen mit hoher zeitlicher Auflösung über viele Wellenlängen, um die feine Gestalt des Schattens zu rekonstruieren. Die Analyse kombinierte Photometrie aus automatisierten Himmelsdurchmusterungen mit gezielten Spektroskopie-Messungen, um sowohl zeitliche Profile der Dimmung als auch spektrale Veränderungen zu verfolgen, die auf absorbierende Partikel und Gas hinweisen können.
Ein riesiges Ringsystem wird sichtbar
Photometrische und spektroskopische Daten, gesammelt von einem internationalen Forscherteam, deuten auf einen Begleiter hin, dessen Masse das Dreifache der Jupitermasse übersteigt. Um dieses Objekt modellierten die Wissenschaftler ein weitreichendes, dichtes Ringsystem, dessen äußerer Rand sich über etwa 0,17 astronomische Einheiten erstreckt – ungefähr die Hälfte der Entfernung zwischen Sonne und Merkur. Als diese Ringe vor der Sternscheibe vorbeizogen, blockierten sie nahezu das gesamte einfallende Licht.
Stellen Sie sich Saturn vor, aber viele Male größer und auf einer flachen Scheibe ausgebreitet, die astronomische Größenordnungen erreicht. Die Verdunkelung begann graduell, weil die äußeren Ringbereiche sehr dünn sind und nur schwach Licht absorbieren. Danach überquerten dichtere Ringbänder die Scheibe, wodurch der tiefste Teil der Finsternis entstand. Ein solches Profil spricht für eine komplexe Ringarchitektur mit Lücken und dichten Ringen (Annuli), was dynamische Prozesse nahelegt – etwa Mondentstehung oder das Einsammeln von Trümmern durch unsichtbare Begleitkörper.
In den Modellen berücksichtigen Forschende Parameter wie optische Tiefe (optical depth), Größenverteilung der Staubkörner, mögliche Gasanteile innerhalb der Ringe sowie die Neigung und Bahngeschwindigkeit des Systems relativ zur Sichtlinie. Variationen in der Dimmkurve lassen sich so mit Bereichen unterschiedlicher Partikeldichte und -zusammensetzung in Einklang bringen, wobei fein strukturierte Einbrüche typische Signaturen von scharf abgegrenzten Ringrändern oder eingebetteten Satelliten sind.
Braune Zwerge liegen in der Massenklasse zwischen Sternen und Planeten: zu massereich, um als Planeten zu gelten, aber zu leicht, um eine stabile Wasserstofffusion wie Sterne aufrechtzuerhalten. Super-Jupiter sind extrem massereiche Gasriesen, die die Trennlinie zwischen Planeten und braunen Zwergen verwischen. Die vorliegenden Daten lassen beide Optionen als plausibel erscheinen; in jedem Fall ist das durchziehende Ringsystem ein seltenes Labor, um extrasolare, circumplanetare Scheiben in Größenordnungen zu untersuchen, die wir sonst kaum direkt beobachten können.
Künstlerische Darstellung von ASASSN-24fw nach dem Ende der Finsternis, in der der Stern wieder ungehindert scheint – mit eigenen Überresten möglicher planetarer Kollisionen, seinem Begleit-Rotstern sowie der dunklen „Untertasse“.
Wissenschaftlicher Kontext und Beobachtungen
Neben dem geringten Begleiter identifizierten die Forschenden zirkumstellare Materialansammlungen in unmittelbarer Nähe von ASASSN-24fw – wahrscheinlich Trümmer von vergangenen oder andauernden Kollisionen zwischen kleineren Körpern. Das überrascht, weil das Systemalter vermutlich mehr als eine Milliarde Jahre beträgt, und auffällige Trümmergürtel sind typischer für wesentlich jüngere Systeme. Solche Befunde werfen Fragen zur jüngeren Dynamik des Systems auf: Möglicherweise gab es kürzlich ein katastrophales Ereignis oder fortlaufende Störungen, die zuvor stabile Umlaufbahnen aufbrachen.
Zeitreihenphotometrie und Spektroskopie ermöglichten dem Team, die Masse des Begleiters sowie die Struktur des verdeckenden Materials einzugrenzen, doch bleiben viele Unsicherheiten. Insbesondere sind die Partikelgrößenverteilung, der Anteil an gasförmigem Material und die genaue Innenstruktur der Ringe nicht vollständig bestimmt. Weitere Messungen über ein breiteres Wellenlängenspektrum sind notwendig, um zwischen staubdominierten und gasreichen Szenarien zu unterscheiden.
Große Ringsysteme um massive Begleiter wurden zwar theoretisch vorhergesagt, sind aber nur selten beobachtet worden. Nur wenige Ereignisse – etwa mögliche Verdunkelungen durch ausgedehnte Scheiben oder Trümmerfelder – liefern direkte Hinweise darauf, wie Ringe und Monde um Objekte in Planeten- oder Unterstern-Massenbereich entstehen. Vergleichbare Fälle wie das System J1407 (auch bekannt als Mamajeks Objekt) haben zuvor große ringähnliche Strukturen angedeutet; ASASSN-24fw fügt diesem kleinen, aber wachsenden Katalog ein weiteres wichtiges Beispiel hinzu und erlaubt den direkten Test von Modellen zur circumplanetaren Dynamik, Ringstabilität und den Mechanismen, die Lücken oder Shepherd-Monde erzeugen.
Folgebeobachtungen sind bereits in Planung. Das Team hofft, Beobachtungszeit am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte sowie am James Webb Space Telescope (JWST) zu erhalten, um chemische Zusammensetzung, Temperaturprofile und feinere strukturelle Details zu messen. Hochauflösende Infrarot- und optische Spektroskopie könnten die Korngrößen des Ringsstaubs, Gasinhalt und möglicherweise Spuren von Gezeitenwechselwirkungen mit Mondkörpern offenbaren. Submillimeter-Beobachtungen, etwa mit ALMA, würden zusätzliche Informationen zur Staubmasse, zu großen Partikeln und zur Gasdichte liefern.
Orbitale Rechnungen deuten darauf hin, dass das System nach einem langen Zeitraum wieder eine ähnliche Konfiguration annehmen könnte. Die besten Schätzungen legen einen erneuten Durchgang in etwa 42 bis 43 Jahren nahe – ein astronomischer Termin, der künftigen Generationen von Beobachtern eine zweite Chance bietet, das System unter vergleichbaren Bedingungen zu untersuchen. Die Unsicherheit dieser Prognose ist jedoch beträchtlich und hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem von der exakten Bahnexzentrizität, der Masseverteilung im System und möglichen Wechselwirkungen mit anderen, bislang unentdeckten Begleitern.
Experteneinschätzung
Dr. Elena Varela, Astrophysikerin mit Schwerpunkt Exoplanetensysteme, reagierte auf die Entdeckung: „Ereignisse wie dieses sind astronomisches Gold. Sie erlauben uns, die Dynamik von Ringen um Objekte zu untersuchen, die wir nicht direkt abbilden können. Finden sich Lücken in den Ringen, sagt uns das etwas über eingebettete Satelliten; sind sie glatt und weit ausgedehnt, deutet das auf eine andere Entwicklungsgeschichte hin. Auf jeden Fall bietet eine so lange Finsternis eine seltene Möglichkeit, die Physik circumplanetarer Systeme zu erforschen.“
Dr. Varela ergänzte pragmatisch: „Geduld zahlt sich aus. Beobachtungen über viele Wellenlängen – optisch, infrarot und submillimeter – werden das vollständige Bild liefern. Wir sollten dies als offene Einladung sehen, unsere Modelle der Planeten- und Mondentstehung jenseits des Sonnensystems zu verfeinern.“
Weitere Expertinnen und Experten heben hervor, dass multidisziplinäre Analysen – die Dynamik der Bahn, Materialzusammensetzung und Staubphysik kombinieren – notwendig sind, um stabile Interpretationen zu erzielen. Die Kombination von Langzeitphotometrie, zeitaufgelöster Spektroskopie und hochauflösenden Bildgebungsverfahren ist heute der vielversprechendste Weg, um komplexe Systeme wie ASASSN-24fw mit seinen Haupt- und Nebenkomponenten zu entschlüsseln.
Warum das wichtig ist
Abgesehen vom dramatischen Bild eines fast verschwindenden Sterns zwingt dieses Ereignis zu einer Neubewertung, wie sich großräumige Strukturen um unterstellare Objekte entwickeln. Ringe, die Bruchteile einer astronomischen Einheit überspannen, stellen unsere Annahmen über Stabilität und Lebensdauer solcher Gebilde in Frage. Sie erweitern zudem den Katalog von Umgebungen, in denen Prozesse der Planetenbildung auftreten können, und liefern neue Vergleichspunkte zu den bekannten Ringen des Saturn sowie zu den Trümmerscheiben, die wir rund um andere Sterne beobachten.
Darüber hinaus bieten solche Beobachtungen einen seltenen Blick auf frühe oder späte Phasen planetarer Entwicklung: Ringsysteme können ein Nebenprodukt von Mondbildung, großen Kollisionen oder der fortgesetzten Dynamik von Planetesimalen sein. Sie erlauben Rückschlüsse auf die Zeitskalen, auf denen Massenakkumulation, Migration und Zerstückelung stattfinden. Insbesondere die Größe des Rings gegenüber der Hill-Sphäre des Begleiters und die Lage zur Roche-Grenze liefern Hinweise darauf, ob die beobachteten Strukturen stabil gebunden oder nur temporär sind.
Für den Moment bleiben ASASSN-24fw und sein dunkler Begleiter eine Erinnerung daran, dass der Himmel immer noch langsame, massive Phänomene birgt, die monatelang im Verborgenen bleiben können. Wenn Astronominnen und Astronomen künftig erneut einen Stern dimmen sehen, werden sie den Schatten mit neuer Perspektive lesen – und leistungsfähige Teleskope bereithalten, um die Geschichte Jahrzehnte später weiterzuverfolgen.
Quelle: scitechdaily
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