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Rotation ähnelt der unserer Sonne
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
astronews.com
24. September 2018
Mithilfe von Daten des Weltraumteleskops Kepler
konnten Astronomen jetzt 13 Sterne identifizieren, deren Rotationseigenschaften
denen unserer Sonne ähneln: Ihre Äquatorregionen drehen sich schneller als ihre
höheren Breiten. Bei einigen Sternen ist dieses Muster jedoch deutlich
ausgeprägter. Die Daten könnten auch helfen, mehr über die magnetische Aktivität
der fernen Sonnen zu erfahren.
Sonnenähnliche Sterne rotieren
differentiell: Die Äquatorregion dreht sich
schneller als höhere Breiten. Die blauen Pfeile
in der Grafik stellen die
Rotationsgeschwindigkeit dar.
Bild: MPS / MarkGarlick.com [Großansicht] |
Was wissen wir über ferne Sterne, abgesehen von ihrer Helligkeit und ihrer
Farbe? Ist unsere Sonne ein typischer Stern? Oder hat sie bestimmte Merkmale,
die besonders oder vielleicht sogar einzigartig sind? Eine Eigenschaft von
Sternen, die bisher nicht vollständig verstanden ist, ist die Rotation. In ihren
äußeren Schichten zeigt die Sonne ein Rotationsmuster, das Wissenschaftler als
"differentielle Rotation" bezeichnen. Dies bedeutet, dass verschiedene
Breitengrade mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren. Während am
Äquator der Sonne eine volle Umdrehung etwa 25 Tage dauert, rotieren die höheren
Breiten langsamer. Ein Punkt in der Nähe der Pole benötigt für eine volle
Umdrehung ungefähr 31 Tage.
In ihrer neuen Studie hat eine Gruppe von Forschern der New York
University, des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) und
der Universität Göttingen nun die Rotationsmuster einer Gruppe von
sonnenähnlichen Sternen bestimmt. Von diesen zeigen sich die 13 Sterne, für die
eine differentielle Rotation mit großer Sicherheit gemessen werden konnte, alle
sonnenähnlich: Ihre Äquatorregionen rotieren schneller als die Gebiete höherer
Breite. In einigen Fällen ist der Unterschied in der Rotationsgeschwindigkeit
zwischen dem Äquator und den mittleren Breiten viel größer als bei der Sonne.
Klassischerweise bestimmen Forscher die Rotationsgeschwindigkeit eines
Sterns, in dem sie die Bewegung einzelner Sternenflecken, dunkler Bereiche auf
der Oberfläche des Sterns, anhand von photometrischen Lichtkurven verfolgen.
Diese Methode hat jedoch ihre Grenzen, weil die genauen Breitengrade der
Sternflecken nicht bekannt sind. "Dank der Messdaten der NASA-Mission Kepler
können wir nun das Innere von Sternen mithilfe der Asteroseismologie untersuchen
und ihre Rotationsprofile in verschiedenen Breiten und Tiefen bestimmen", sagt
Prof. Dr. Laurent Gizon, Direktor am Max-Planck-Institut für
Sonnensystemforschung.
Sterne sind zu weit entfernt, um sie in astronomischen Bildern aufzulösen.
Sie sind punktähnlich. Anhand der Schwingungen der Sterne können Wissenschaftler
jedoch indirekt räumliche Informationen über ihr Inneres erhalten. Sterne
unterliegen globalen akustischen Schwingungen, die durch konvektive Bewegungen
in ihren äußeren Schichten angeregt werden. Verschiedene Oszillationsarten und
Schwingungsfrequenzen beinhalten Informationen über unterschiedliche Regionen in
einem Stern.
In der aktuellen Studie nutzten die Forscher solche Sternenschwingungen, um
die Rotation in verschiedenen Breitengraden in der äußeren Konvektionszone des
Sterns zu messen. "Schwingungen, die sich in Rotationsrichtung ausbreiten,
bewegen sich schneller als solche, die sich in die entgegengesetzte Richtung
ausbreiten. Deswegen unterscheiden sich ihre Frequenzen leicht", sagt Gizon.
"Unsere besten Messdaten zeigen ausschließlich Sterne mit sonnenähnlicher
Rotation", fügt er hinzu.
Der überraschendste Aspekt der Forschungsergebnisse ist, dass der Unterschied
zwischen den Rotationsgeschwindigkeiten an verschiedenen Breitengraden in
einigen Sternen viel größer ist als bei der Sonne. Numerische Modelle hatten
dies nicht vorhergesagt. Die aktuelle Studie zeigt, dass die Asteroseismologie
ein gewaltiges Potential hat, das Innenleben von Sternen zu enträtseln.
"Informationen über stellare differentielle Rotation sind der Schlüssel zum
Verständnis der Prozesse, welche die magnetische Aktivität steuern", sagt Gizon.
Die Kombination von Informationen über interne Rotation und Aktivität
einerseits und Modellierungen andererseits wird es wahrscheinlich ermöglichen,
die Ursachen der magnetischen Aktivität von Sternen aufzudecken. Dafür müssen
weitere sonnenähnliche Sterne untersucht werden. 2026 wird die europäische
Weltraumagentur (ESA) die Exoplaneten-Mission PLATO starten, die Zehntausende
heller, sonnenähnlicher Sternen mithilfe präziser Asteroseismologie
charakterisieren wird. Statistische Auswertungen dieser großen Sternenmenge
werden der Schlüssel sein, um die Physik der Sterne und ihre Entwicklung zu
studieren.
Die Forscher berichten von ihren Ergebnissen in der aktuellen Ausgabe der
Fachzeitschrift Science.
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