Astronomen vermessen erstmals Magnetfeld eines Sternflecks und finden Parallelen zur Sonne Auch andere Sterne haben Sonnenflecken - scinexx | Das Wissensmagazin
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Astronomen vermessen erstmals Magnetfeld eines Sternflecks und finden Parallelen zur Sonne

Auch andere Sterne haben Sonnenflecken

Magnetfeld- und Temperaturkarte der Oberfläche des Sternes V410 Tauri, ein großer Sternfleck erscheint blau-rötlich, weil er kühler ist. © AIP

Die dunklen Flecken auf anderen Sternen sind tatsächlich Sonnenflecken: Auch sie gehen auf Unregelmäßigkeiten im Magnetfeld zurück, ähnlich wie die dunklen Stellen auf unserem Heimatgestirn. Das haben Forscher vom Leibniz-Institut für Astrophysik in Potsdam herausgefunden, als sie erstmals das Magnetfeld eines Sternflecks bestimmten. Wie sich zeigte, erreicht das magnetische Feld darin eine etwa fünfzig- bis hundertfach größere Stärke als auf der restlichen Oberfläche. Damit konnten die Forscher den lange erwarteten Nachweis erbringen, dass Sternflecken ebenso wie Sonnenflecken Orte besonders hoher Magnetfelddichte sind.

Magnetfelder beeinflussen die Strahlungscharakteristik von Sternen: Sie verändern die Schwingungsrichtung der ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen. Diese Polarisation wiederum prägt das Lichtspektrum des Sterns. Aus seinem charakteristischen spektralen Fingerabdruck können Astrophysiker daher Rückschlüsse ziehen auf Stärke und Eigenschaften des stellaren Magnetfelds. Bei unserem Zentralstern, der Sonne, ist dieses mittlerweile relativ gut untersucht. Man weiß, dass die ab und zu auf ihrer Oberfläche sichtbaren Sonnenflecken durch Störungen im solaren Magnetfeld entstehen. Als Folge sind diese Flecken kühler als die Umgebung und erscheinen dunkler. Ob dies aber auch bei anderen Sternen so ist, wurde zwar angenommen, aber bisher nicht durch Messungen nachgewiesen.

Polarisierung des Lichts verrät Magnetfeld-Stärke

Für ihre Studie haben die Potsdamer Astrophysiker um Thorsten Carroll und Klaus G. Strassmeier eine neue tomografische Analysesoftware (iMap) eingesetzt. Sie ermöglicht es, zahlreiche Momentaufnahmen eines rotierenden Sterns so zu kombinieren, dass sich ein hochqualitatives Gesamtbild ergibt. Aus den Momentaufnahmen des Lichts konnten die Forscher so simultan die Temperatur- und Magnetfeldverteilungen auf der Oberfläche des Sterns rekonstruieren. „Um diesen komplexen Prozess rechnerisch überhaupt bewältigen zu können, trainieren wir ein künstliches neuronales Netzwerk, das die Rechengeschwindigkeit unserer Simulationen um ein Tausendfaches beschleunigt“, erklärt Carroll. Dadurch können selbst für weit entfernte Sterne, für die das Hintergrundrauschen das eigentliche beobachtbare Signal übersteigt, magnetische Oberflächenkarten erstellt werden.

Dieses Schema zeigt das Magnetfeld von V410 Tauri. Nahe des Pols zu sehen ist ein Sonnenfleck (blau). © AIP

Mit Hilfe dieser Methode analysierten die Forscher das Licht des Sterns V410 Tauri, einer nur wenige Millionen Jahre alten und damit sehr jungen Sonne. Sie ist von einer Staubscheibe umgeben, in der später einmal Planeten entstehen könnten. Solche Sterne haben meist ein relativ starkes Magnetfeld und häufig große kühle Sternflecke. Die Magnetfeld-Kartierung dieses Sterns ergab, dass dort auch an Stellen mit wenig Licht, also in den dunklen Sternflecken, Magnetfelder hoher Intensität existieren. Sie erreichen sogar eine etwa fünfzig- bis hundertfach größere Feldstärke als auf der restlichen Oberfläche des Sterns, wie die Forscher berichten. Beobachtet haben sie V410 Tauri mit dem Spektropolarimeter am 3,6-Meter Spiegel des Canada-France-Hawaii Teleskop auf dem Mauna Kea.

Als nächstes wollen die Astronomen Oberflächen-Magnetfelder von weiteren sonnenähnlichen Sternen bestimmen. Dies ist insbesondere interessant für Sterne mit Planetensystemen, denn das Magnetfeld eines Sterns hat einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung eines bewohnbaren Planetensystems. (Astronomy & Astrophysics; doi: 10.1051/0004-6361/201220215)

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(Astronomy & Astrophysics, 14.12.2012 – NPO)

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