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Entropie als Auslöser des Luminosity Bump massearmer Roter Riesen
Redaktion
/ idw/ Pressemitteilung des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien
(HITS)
astronews.com
21. September 2026
Wenn sonnenähnliche Sterne ihren Wasserstoffvorrat im Kern
verbraucht haben, beginnt ihre Roten-Riesen-Phase, in der die Leuchtkraft
ständig zunimmt, während die Oberflächentemperatur zurückgeht. Diese Entwicklung
wird aber durch einen zeitweisen Rückgang der Helligkeit unterbrochen. Eine neue
Studie beschäftigt sich mit dem Auslöser dieses Luminosity Bump.
Künstlerische Darstellung verschiedener
Roter Riesen.
Bild: NASA Goddard Space Flight Center /
Chris Smith (KBRwyle) [Großansicht] |
Kurz vor ihrem Lebensende kommt es bei massearmen Sternen zu einem Rückgang
ihrer Leuchtkraft, der in der Fachsprache auch als "Luminosity Bump" bezeichnet
wird. Während der Endpunkt dieses Rückgangs bereits gut erforscht ist, wusste
man bisher wenig über seinen Beginn. Saskia Hekker, Leiterin der
Forschungsgruppe "Theory and Observations of Stars" am Heidelberger Institut für
Theoretische Studien (HITS), kommt in einer jetzt veröffentlichten Studie zu dem
Schluss, dass Entropie der entscheidende Auslöser für diesen "Bump" ist.
Bei massearmen Sternen auf dem sogenannten roten Riesenast tritt ein Phänomen
auf, das als "Red-Giant Branch Bump" bekannt ist und sowohl in der Realität als
auch im Sternmodell beobachtet werden kann. Dabei kommt es vorübergehend zu
einem Rückgang in der Leuchtkraft des Sterns, obwohl eigentlich ein Anstieg der
Luminosität zu erwarten wäre. Diesem rätselhaften Phänomen widmete sich Hekker
in ihrer neuesten Forschungsarbeit.
Sie kann darin zeigen, dass die Antwort Entropie sein könnte, das Maß für die
Unordnung oder die Verteilung von Energie und Materie im Universum. Der "Luminosity
Bump" wird in der Regel durch eine Diskontinuität in der chemischen
Zusammensetzung eines Sterns ausgelöst, die am unteren Rand der konvektiven
Sternhülle, also der äußeren Schicht eines Sterns, entsteht. Im Laufe der
Evolution dringt sie in tiefere Schichten mit unterschiedlichen Temperaturen und
Druckverhältnissen vor und verändert dabei die Entropie. Dies führt dazu, dass
die Leuchtkraft des Sterns abnimmt, wodurch der Beginn des Bumps definiert wird.
"Diese prägnante Erklärung für die Entstehung des Bumps ist die erste
quantitative Beschreibung, die dazu bisher vorgelegt wurde", sagt Hekker.
Hekker hofft, dass sie mit ihrem vollkommen neuen Ansatz einen entscheidenden
Beitrag zu dieser seit langem bestehenden Frage liefern konnte. "Diese neuartige
Beschreibung des Mechanismus hinter dem Bump liefert uns wichtige Erkenntnisse
dazu, wie er als Ankerpunkt in der Theorie der Sternentwicklung verwendet werden
kann", so Hekker.
Über ihre Ergebnisse berichtet Hekker in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Astrophysical Journal Letters erschienen ist.
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