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Samstag, 19.08.2017
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Stern schwingt wie die Sonne

Sonnenähnliche Schwingungen auf Stern mit Magnetfeld und Flecken entdeckt

Ein internationales Team von Astronomen hat erstmals sonnenähnliche seismische Schwingungen bei einem anderen Stern gemessen. Der Stern, eine kühlere Sonne mit Flecken im Sternbild Eridanus, besitzt ein starkes Magnetfeld, rotiert aber dennoch deutlich langsamer als die Sonne. Die neuen Erkenntnisse könnten tiefgreifende Auswirkungen auf das zukünftige Verständnis von Sternstrukturen, magnetischen Aktivitäten und möglicherweise auch auf die Entwicklung von Sternen wie der Sonne haben.
Der Stern Epsilon Eridani (Illustration)

Der Stern Epsilon Eridani (Illustration)

Astronomen sind heutzutage daran gewöhnt, Sterne mit dunklen Flecken auf der Oberfläche zu beobachten, so wie man sie von der Sonne her kennt. Sternflecken entstehen - wie auch die Sonnenflecken - an Stellen gebündelter Magnetfelder, die die auswärts strömende Konvektionsenergie unterdrücken und den Energiefluss zur Oberfläche stören. Nur in Teilen war es allerdings möglich, die Schwingungen solcher Sterne zu messen. Wie Glocken schwingen Sterne, und auch die Sonne, in verschiedenen Mustern und Frequenzen hin und her. Bisher gelang den Astronomen diese Messung nur bei Sternen massereicher als die Sonne.

Amplitude geringer, Rotation langsamer


Jetzt jedoch hat ein internationales Team von Astronomen der Europäischen Südsternwarte (ESO), der Universität von Sydney und des Astrophysikalischen Instituts Potsdam (AIP), erstmals seismische Schwingungen bei einem Stern gemessen, wie man sie auch von der Sonne kennt. Der Stern, der mit dem HARPS-Spektrographen am 3,6-Meter-Teleskop der ESO in La Silla in Chile beobachtet wurde, ist eine kühlere Sonne mit Flecken im Sternbild Eridanus. Besonders überrascht haben die Entdecker, dass die beobachtete Schwingungsamplitude von EK Eridani nur ein Drittel von dem beträgt, was Astronomen aus Hochrechnungen von Sonnenmodellen eigentlich erwartet haben.

Die Messungen ergaben eine Geschwindigkeitsamplitude von nur 15 Zentimeter pro Sekunde für die Gesamtheit dieser Schwingungen, deren Periode rund 50 Minuten beträgt. Zum Vergleich: Die Sonne rotiert in nur 27 Tagen einmal um ihre Achse und oszilliert hauptsächlich mit einer Periode um die fünf Minuten. Die kleinste Geschwindigkeitsamplitude, die auf der Sonnenoberfläche der Zeit gemessen werden kann beträgt etwa einen Millimeter pro Sekunde. EK Eridani rotiert damit mehr als zwanzig Mal langsamer als die Sonne, obwohl er magnetisch viel aktiver als diese.


Magnetfeld als Stabilisator


Das könnte bedeuten, dass das Sternmagnetfeld einen stark stabilisierenden Effekt auf die Form des Sterns hat. Ist das Magnetfeld nahezu dipolförmig, werden kurzwellige Schwingungen begünstigt. Sollte diese Erklärung zutreffen, so könnte sie tiefgreifende Auswirkungen auf das zukünftige Verständnis von Sternstrukturen, magnetischen Aktivitäten und möglicherweise auch auf die Sternentwicklung von kühlen Zwergsternen wie der Sonne haben. Leider war es mit den bei der Messung gewonnenen Daten nicht möglich, individuelle Schwingungsfrequenzen für EK Eridani aufzulösen, so wie es die Helioseismologie bei der Sonne vermag.

Gleichzeitig zu den Messungen mit HARPS wurde EK Eridani auch mit einem robotischen, photoelektrischen Teleskop des AIP in Arizona beobachtet. Die Analyse dieser über 30 Jahre hinweg gewonnenen Daten brachte neue Erkenntnisse, die auf eine Veränderlichkeit der Sternhelligkeit und damit auf eine Periode des Sternes von 309 Tagen führen. Das ist die bisher längste bekannte photometrische Periode eines Sterns mit Flecken.

Dennoch deutet die Dipolstruktur der magnetischen Aktivität auf der Sternoberfläche an, dass diese Periode noch verdoppelt werden muss, um die eigentliche Periode der Oberflächenrotation zu erhalten; also 618 Tage. „Astronomen beschäftigt dieses Rätsel bereits seit Jahren und die jüngste Entdeckung der Schwingungen gibt einen neuen Einblick in den Dynamomechanismus, der das magnetische Feld erzeugt", so Professor Klaus G. Strassmeier, Direktor des Bereichs Kosmische Magnetfelder am AIP. Die Studie wird demnächst in der Fachzeitschrfit „Astronomy & Astrophysics“ erscheinen.
(Astrophysikalisches Institut Potsdam (AIP), 11.02.2010 - NPO)
 
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