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Durchmesservergleich und Rotationsrate eines Roten Riesen mit der SonneEinem internationalen Team von Astronomen unter der Leitung von Paul Beck, einem Doktoranden an der Universität Löwen in Belgien, gelang ein Blick tief in das Innere alternder Sterne. Die Forscher entdeckten dabei, dass die Kerne dieser Sterne mindestens 10-mal schneller rotieren als ihre Oberfläche. Die Studie erschien am 7. Dezember 2011 im renommierten Wissenschaftsjournal NATURE. Die Sternoberfläche rotiert sehr langsam und braucht etwa ein Jahr für eine vollständige Umdrehung. Dies war bekannt, aber erst mit Hilfe der hochgenauen Messungen des NASA-Weltraumteleskops Kepler gelang erstmals der Nachweis, dass der Kern tief im Inneren wesentlich schneller rotiert und nur wenige Wochen für eine Umdrehung benötigt.

Beck und seine Kollegen analysierten Wellen, die durch Sterne laufen und sich an der Oberfläche durch rhythmische Helligkeitsvariationen bemerkbar machen. Mit Hilfe dieser Technik, auch Asteroseismologie genannt, konnten die Wissenschaftler Details im Aufbaus der Sterne analysieren, die normalerweise unter der Oberfläche des Sternes verborgen bleiben würden.

Unterschiedliche Wellen durchlaufen unterschiedliche Bereiche des Sterns und ein sorgfältiger Vergleich ergab nicht nur den Beweis für Rotation, sondern auch dass die Rotationsrate zunimmt, je mehr man sich dem Kern nähert. „Es ist das Herz des Sterns, das bestimmt, wie sich selbiger entwickelt“, sagt Paul Beck, „und zu verstehen wie der Stern in seinem tiefen Inneren rotiert hilft uns zu verstehen wie Sterne, ähnlich unserer Sonne altern.“

Die Sterne, die hier untersucht wurden, sind so genannte Rote Riesen. Sie befinden sind in einem Entwicklungsstadium, das unsere Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren erreichen wird. Auf dem Weg dorthin expandiert die Sternhülle auf etwa die 5fache Größe und kühlt dabei ab, sodass sie rötlich erscheint. Gleichzeitig kontrahiert der Kern zu einem unvorstellbar dichten, extrem heißen Plasmaball. Während dieser Entwicklungen verändern die verschiedenen Bereiche im Stern ihre Drehgeschwindigkeit, ähnlich einem Eiskunstläufer der eine Pirouette ausführt: Zieht er seine Arme an, dreht er sich schneller und wird langsamer, wenn er die Arme weit von sich streckt. Analog dazu verlangsamt sich die Rotation der expandierenden Sternhülle, während der Kern beschleunigt.

Eine Animation (YouTube) veranschaulicht die RotationDas Weltraumteleskop Kepler ist eine der erfolgreichsten, derzeit laufenden NASA-Missionen. Es wurde ursprünglich konzipiert, um Transits, d.h. das Vorbeiziehen eines Himmelskörpers vor einer Sternscheibe, aufzuspüren, das Hauptaugenmerk lag auf erdählichen Planeten in den habitablen Zonen ferner Sterne.

Kepler kann jedoch Helligkeitsvariationen von nur wenigen Millionstel messen und ist daher auch bestens geeignet, um kleinste Änderungen der Sterne selbst zu verfolgen. Der Effekt der Rotation ist dabei so klein, dass er erst nach zwei Jahren beinahe ununterbrochener Messungen mit Kepler nachweisbar war.

Auch wenn es auf den ersten Blick nicht ersichtlich ist, sind drei Österreicher führend an dieser Studie beteiligt. Alle drei sind Absolventen des Instituts für Astronomie der Universität Wien. Paul Beck, der Hauptautor dieser Studie, arbeitet seit zwei Jahren im Rahmen seiner Dissertation an der Universität Löwen in Belgien auf dem Gebiet der Asteroseismologie von Roten Riesen. Nach einer Publikation im Magazin SCIENCE ist dieser Artikel bereits seine zweite Veröffentlichung in einem High-Profile-Journal. Thomas Kallinger, zweiter Autor der Studie, ist Post-Doc an der Universität Löwen und dem Institut für Astronomie der Universität Wien und gehört zu den führenden Forschern dieser jungen Wissenschaftsdisziplin. Michael Gruberbauer arbeitet derzeit an seinem Doktorat an der Saint-Mary’s University in Halifax, Kanada, und ist Gewinner des renommierten Vanier-Preises.

Astronomicus  

Die Rotation des Sterns und ein Blick ins Innere wurden zu einem Video animiert.
Die vollständige Pressemeldung finden Sie hier.

In seinem Vortrag "Kepler - Schatztruhe zur Erforschung roter Riesensterne" wird Paul Beck über seine Forschungsarbeit allgemein verständlich berichten:

Vereinstreffen der Niederösterreichischen Amateurastronomen, Antares am Freitag 11.Mai 2012, um 19.00 Uhr
Gasthaus Graf, Bahnhofsplatz 7, 3100 St. Pölten (gegenüber des Bahnhofes St. Pölten)

Arbeitsgemeinschaft für Astronomie, WAA am Montag, 2. Juli 2012, um 19.30 Uhr, Restaurant Panoramaschenke, Filmteichstraße 5, 1100 Wien (Kurpark Oberlaa, Autobus 68A)