Durch die Auswertung von Archivdaten aus 16 Jahren konnten Myron Smith vom Space Telescope Science Institute und Detlef Grote von der Universitäts-Sternwarte in Hamburg einen Zusammenhang von Staubringen um Sterne und starken Magnetfeldern nachweisen. Die Forscher sprechen von einem Meilenstein in der stellaren Astronomie.

So stellen sich die Forscher einen heißen Stern mit Magnetfeld (rote Linien) vor. Bild: STScI / Greg Bacon

Schon seit längerer Zeit haben Astronomen vermutet, dass es einen Zusammenhang zwischen dicken Ringen aus Staub um heiße Sterne und einem starken Magnetfeld gibt. Die Sterne, bei denen die Forscher Magnetfelder vermuteten, unterschieden sich zudem oft deutlich von anderen Sonnen: So waren schwere Elemente auf deren Oberfläche dort seltener auszumachen. Durch Auswertung von Beobachtungsdaten, die der International Ultraviolet Explorer (IUE) in der Zeit von 1978 bis 1996 gesammelt hat, fanden die Forscher bei vier Sternen eindeutige Beweise für den Zusammenhang von Ringen und Magnetfeldern. Außerdem fanden die Forscher Hinweise darauf, dass Ringe um massereiche Sterne deutlich häufiger zu sein scheinen als bislang angenommen und man sie auch bei Sternen mit normaler chemischer Zusammensetzung finden kann.

"Es ist ein Meilenstein in der Astronomie, wenn es einem gelingt gemeinsame Eigenschaften ganz verschiedener Typen von Sternen zu finden und diese dann unter ein gemeinsames theoretisches Dach zu bringen", erläutert Myron Smith vom Space Telescope Science Institute (STScI), der zusammen mit Detlef Grote von der Hamburger Universitäts-Sternwarte die Untersuchung durchführte. "Wir haben entdeckt, dass es mindestens doppelt so viele massereiche Sterne mit Ringen geben könnte, als bislang angenommen wurde. Und alle diese Ringe werden durch den selben Mechanismus erzeugt: stabile Magnetfelder. Die Ringe entstehen durch Kollisionen von Teilchen, die sich entlang der Magnetfeldlinien bewegen." Zwei der untersuchten Sterne wiesen eine normale Häufigkeit der Elemente auf, die beiden anderen hatten deutlich weniger schwere Elemente. Alle vier Sterne waren rund 10 Millionen Jahre alt und um ein Vielfaches massereicher als unsere Sonne.

Natürlich konnten die Astronomen die Magnetfelder um die entfernten Sonnen nicht direkt beobachten, doch fanden sie eindeutige Signaturen in den Spektren der Ringe. Bei früheren Beobachtungen war aufgefallen, dass das Licht von diesen Sternen periodisch schwankt und Smith und Groote konnten zeigen, dass dies an dem Ring liegt, der vor dem Stern vorüberwandert. Die Temperatur des Gases in dem Ring betrug rund 50.000 Grad Celsius. "Wir wussten, dass es einen Mechanismus geben musste, der das Gas im Ring aufheizt", so Smith. "Und vermutlich ist das Magnetfeld dafür verantwortlich." 

Nach Ansicht der Forscher verfügen alle Sterne über ein einfaches Magnetfeld, ganz ähnlich wie das der Erde. Und dies ist das Schlüsselelement zur Entstehung des Rings: Der heiße Stern bläst einen Strom von Partikeln ins All, den so genannten stellaren Wind. Bei einem geeignet starken Magnetfeld und den richtigen Partikeln im Wind - wie etwa Eisen - werden diese im Magnetfeld gefangen und stoßen einige Stunden später über dem magnetischen Äquator mit Materie zusammen, die sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt (im unteren Bild dargestellt als kleine Blitze). Dadurch verlieren die Teilchen an Schwung und können hier einen Ring ausbilden. "Die Wissenschaftler sind sich nunmehr sicher, dass die Ringe, auch wenn sie unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, durch den gleichen Prozess entstehen, nämlich durch das Zusammenspiel von stellarem Wind und einem starken Magnetfeld."