|
Das Magnetfeld von II Pegasi
Redaktion
/ Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
astronews.com
20. März 2019
Wie die Oberfläche eines Sterns aussieht, lässt sich in der Regel nur im Fall der Sonne
sagen - alle anderen Sterne sind viel zu weit entfernt. Mithilfe des in Potsdam
gefertigten Spektrographen PEPSI gelangen jetzt Aufnahmen der Struktur des
Magnetfelds auf der Oberfläche des Sterns II Pegasi. Die Beobachtungen liefern
neue Erkenntnisse über die Vorgänge auf der Sternoberfläche.
Das Magnetfeld des Sterns II Pegasi. Gezeigt
ist die Extrapolation des Magnetfeldes auf 2,2
Sternradien. Magenta: negative Polarität, grün:
positive Polarität, geschlossene Schleifen sind
weiß.
Bild: AIP [Großansicht] |
Selbst mit den größten Teleskopen erscheinen die Oberflächen entfernter
Sterne normalerweise nur als Lichtpunkte. Eine detaillierte Auflösung wird erst
mittels einer speziellen Technik, der sogenannten Doppler-Tomographie, möglich.
Dafür werden ein hochauflösender Spektrograph, ein großes Teleskop, ausreichend
Beobachtungszeit und eine präzise Analysesoftware benötigt. Jede Linie im
Spektrum eines Sterns kann als komprimiertes, eindimensionales Bild der
Sternoberfläche betrachtet werden, die wenn der Stern rotiert, durch den
Doppler-Effekt verbreitert wird.
Hat ein Stern auf seiner Oberfläche Flecken, analog zu den Sonnenflecken auf
unserer Sonne, werden diese durch den Doppler-Effekt verbreiterten
Spektrallinien verformt. Mehrere Aufnahmen dieser Spektrallinien während einer
kompletten Sternumdrehung können dann in eine zweidimensionale Temperatur- (oder
Helligkeits-) Karte übersetzt werden. Die Methode, so eine ansonsten
unaufgelöste Sternoberfläche abzubilden, ist mit der Kernspintomographie in der
Medizin vergleichbar.
Das Instrument PEPSI (The Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic
Instrument) geht jedoch einen entscheidenden Schritt weiter. Durch seine zwei
Polarimeter, die dem Spektrographen zusätzlich polarisiertes Licht zuführen,
kann auch der Einfluss des ansonsten versteckten Zeeman-Effekts erfasst werden.
Der Zeeman-Effekt bezeichnet die Aufspaltung und Polarisation von Spektrallinien
durch ein Magnetfeld. Wenn man den Zeeman-Effekt mit dem Doppler-Effekt
kombiniert entschlüsselt, ist es möglich, die Magnetfeldgeometrie des Sterns zu
rekonstruieren. Diese Kartographie in polarisiertem Licht nennt sich dann
Zeeman-Doppler-Imaging.
Mit PEPSI-Beobachtungen am Large Binocular Telescope (LBT) gelang es
einem Team von Astronomen des AIP, eine einmalige Serie hochaufgelöster
polarisierter Spektren des rotierenden Sterns II Pegasi aufzuzeichnen. "Der
Stern hat eine Rotationsdauer von 6,7 Tagen, weswegen er sich in Hinblick auf
die benötigte Beobachtungszeit am LBT eignet," sagt der Autor der Studie und
Projektleiter von PEPSI, Prof. Dr. Klaus Strassmeier vom AIP. "Und mit sieben
aufeinanderfolgenden klaren Nächten hatten wir außerdem sehr viel Glück,"
ergänzt Dr. Ilya Ilyin, Wissenschaftler im PEPSI Projekt.
Die Analyse der Beobachtungen erfolgte mit der am AIP entwickelten Software
für hochaufgelöste Spektrallinienprofile iMap. Überraschend für das
Wissenschaftlerteam war, dass sowohl warme als auch kalte Sonnenflecken
rekonstruiert wurden und diese mit umgekehrter Polung erschienen. "Die warmen
Bereiche des Sterns zeigen eine positive Polung, während die meisten kalten
Stellen eine negative oder gemischte Polung vorweisen," sagt Dr. Thorsten
Carroll, Projektleiter von iMap.
Die Fleckenverteilung auf II Peg hat keine direkte Entsprechung auf der
Sonne. Die einzelnen Flecken erscheinen vergleichsweise riesig, rund tausendmal
größer als die Flecken auf unserer Sonne. "Wir erklären die koexistierenden
warmen Flecken auf II Peg mit dem Erhitzen durch eine Schockfront im Plasmafluss
zwischen Regionen unterschiedlicher Polarität", fasst Strassmeier zusammen.
"PEPSI ist sowohl als Spektrograph als auch als Spektropolarimeter
einzigartig in der heutigen Welt astronomischer Instrumente und wird bedeutende
Beiträge zur Sternphysik leisten", fügt Christian Veillet, Direktor des LBT
Observatory, hinzu. "Die Notwendigkeit, die Sterne, die Exoplaneten
beherbergen, sowie die Planeten selbst durch Transitbeobachtungen zu
charakterisieren, wird PEPSI zu einem gefragten Instrument für die Mitglieder
der LBT-Gemeinschaft machen."
Die Ergebnisse hat das Team in einem Fachartikel beschrieben, der in der
Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.
|
