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Astronomen entdecken halbseitig pulsierenden Stern

Erster Stern mit Helligkeitsschwankungen nur auf einer Seite

HD74423
Durch die Anziehung seines Begleiters ist der Stern HD74423 verformt und zeigt nur auf einer Seite Helligkeitsschwankungen. © Gabriel Perez Diaz / IAC

Einzigartiges Phänomen: Astronomen haben erstmals einen Stern entdeckt, der nur auf einer Seite pulsiert. Während eine Hemisphäre ruhig bleibt, wird die andere abwechselnd heller und dunkler. Der 1.500 Lichtjahre entfernte Stern HD74423 ist damit bisher einzigartig – könnte aber der Vorreiter einer ganz neuen Klasse veränderlicher Sterne sein, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature Astronomy“ berichten. Ursache für das merkwürdige Verhalten ist der Schwerkrafteinfluss eines nahen Begleitsterns.

Schon die alten Ägypter beobachteten, dass die Helligkeit mancher Sterne regelmäßig schwankt. Die Ursache für dieses Pulsieren ist jedoch ganz unterschiedlich. In einigen Fällen handelt es sich um Doppelsterne, deren Partner sich abwechselnd verdecken oder deren Schwerkrafteinfluss die Leuchtkraft beim Partner schwanken lässt. Aber auch Prozesse im Inneren des veränderlichen Sterns können das regelmäßige Pulsieren hervorrufen.

Eines jedoch haben alle bisher bekannten veränderlichen Sterne gemeinsam: Die Schwankungen ihrer Leuchtkraft umfassen stets den gesamten Stern und sind von allen Seiten sichtbar.

Merkwürdige Lichtkurve

Doch jetzt haben Astronomen eine erste Ausnahme von dieser Regel entdeckt – einen Stern, der nur auf einer Seite pulsiert. Aufgespürt haben ihn Gerald Handler vom Nicolaus Copernicus Zentrum für Astronomie in Warschau und seine Kollegen mithilfe eines Citizen-Science-Projekts. In diesem werten Freiwillige die Lichtkurven aus, die das NASA-Weltraumteleskop TESS von sonnenähnlichen Sternen in unserer Umgebung aufgezeichnet hat.

Eine der Lichtkurven jedoch war auffällig. „Die Lichtkurve zeigt Minima mit wechselnder Tiefe, während die Maxima sich nicht verändern“, beschreiben die Forscher das Phänomen. „Die Amplitude der Minima ändert sich dabei um den Faktor zehn.“ Demnach zeigte dieser Stern zwar regelmäßige Helligkeitsschwankungen, ihr Muster aber unterschied sich von allem bisher bekannten. Urheber der Lichtkurve war der rund 1.500 Lichtjahre von uns entfernte Stern HD74423.

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Ist der Begleiter schuld?

Wie kamen die seltsamen Lichtschwankungen zustande? Bekannt ist, dass der Stern HD74423 einen Roten Zwerg als nahen Begleiter besitzt. Beide umkreisen einander in weniger als zwei Tagen einmal. „Doch eine Bedeckung des pulsierenden Sterns durch seinen Begleiter kann diese Modulation nicht erklären“, berichten die Forscher. Auch eine leichte Verformung des Sterns durch die Anziehungskraft seines Begleiters konnte dieses Muster des Pulsierens nicht hervorbringen.

Was aber ist es dann? Nähere Analysen des Schwankungsmusters ergaben, dass die Stärke des Pulsierens davon abhängt, welche Seite der Stern dem Teleskop gerade zukehrt. „Während sich die Sterne umkreisen, sehen wir verschiedene Teile des veränderlichen Sterns“, erläutert Koautor David Jones vom Astrophysikalischen Institut der Kanaren. „Manchmal sehen wir die Seite, die dem Begleiter zugewandt ist und manchmal sehen wir die äußere Seite.“ Und im Takt dieser Perspektivwechsel schwankt auch die Helligkeit des Sterns.

Die Helligkeit von HD74423 schwankt nur auf einer Seite.© Gabriel Perez Diaz/ IAC

Der erste halbseitig veränderliche Stern

Daraus schließen die Astronomen, dass die Helligkeit von HD74423 offenbar nicht über seine gesamte Oberfläche hinweg pulsiert, sondern nur auf einer Hemisphäre. Welche dies ist – ob die dem Begleiter zu- oder abgewandte – ist allerdings noch unklar. Dennoch scheint klar, dass HD74423 nur halbseitig pulsiert. HD74423 ist damit der erste Vertreter einer ganz neuen Klasse von halbseitig veränderlichen Sternen.

„Wir wissen seit den 19080er Jahren, dass es theoretisch solche Sterne geben könnte“, sagt Koautor Don Kurtz von der University of Central Lancashire. Doch bisher ist es den Astronomen nie gelungen, einen Vertreter solcher halbseitig pulsierenden Sterne zu finden – bis jetzt. „Diese Entdeckung ist die Motivation, nun nach weiteren Sternen dieser Art zu suchen“, konstatieren die Astronomen. (Nature Astronomy, 2020; doi: 10.1038/s41550-020-1035-1)

Quelle: University of Sydney

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