Studie zweifelt an altem Modell über die Magnetosphären massereicher Sterne

Diese Illustration zeigt die Magnetosphäre eines massereichen Sterns. (Image by Richard Townsend)
Diese Illustration zeigt die Magnetosphäre eines massereichen Sterns. (Image by Richard Townsend)

Der Doktorand Matt Shultz von der Queen’s University untersucht magnetische, massereiche Sterne, und seine Forschung hat Fragen bezüglich des Verhaltens von Plasma in ihren Magnetosphären aufgeworfen.

Shultz sichtet die umfassenden Datensätze der internationalen Magnetism in Massive Stars (MiMeS) Collaboration, die von seinem Doktorvater Professor Gregg Wade geleitet wird. Außerdem zieht er einige seiner eigenen Beobachtungen mit dem Canada-France-Hawaii Telescope und dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte heran, um die erste systematische Populationsstudie von Sternen mit Magnetosphären durchzuführen.

“Alle massereichen Sterne besitzen Winde: überschallschnelle Abströmungen aus Plasma, die durch die intensive Strahlung des Sterns angetrieben werden. Wenn man dieses Plasma innerhalb eines Magnetfelds platziert, erhält man eine stellare Magnetosphäre”, erklärte Shultz, der Physik, Physikingenieurswesen und Astronomie studiert. “Seit den 1980er Jahren besagen theoretische Modelle, dass das Plasma in sporadischen, gewaltigen Eruptionen aus der Magnetosphäre entkommen kann – sogenannte zentrifugale Ausbruchsereignisse. Sie werden ausgelöst, wenn die Dichte des Plasmas auf Werte ansteigt, die das Magnetfeld nicht mehr halten kann. “Bislang wurde allerdings kein Hinweis auf diesen dramatischen Prozess beobachtet, deswegen hat die Gemeinschaft diese Theorie zunehmend in Frage gestellt.”

Bisher wurden offensichtliche Unstimmigkeiten mit der Theorie hauptsächlich bei einem einzigen, besonders gut untersuchten Stern vorgebracht. Shultz untersuchte die gesamte Population magnetischer, massereicher Sterne mit registrierbaren Magnetosphären und stellte fest, dass die Plasmadichte innerhalb sämtlicher Magnetosphären weit geringer ist, als der Grenzwert, der durch das Modell der zentrifugalen Ausbruchsereignisse propagiert wurde. Das spricht dafür, dass das Plasma langsam entweichen könnte, wodurch die Magnetosphären in einem im Grunde genommen gleichförmigen Zustand bleiben würden.

“Wir wissen noch nicht, was dort vor sich geht”, sagte Shultz. “Aber als das Ausbruchsmodell erstmals als der wahrscheinlichste Prozess für den Massenverlust aufgestellt wurde, wurden nur die einfachsten, diffusiven Mechanismen ausgeschlossen. Unser Wissen über Plasmen im Weltraum hat sich seitdem recht viel weiterentwickelt. Jetzt müssen wir zurückgehen und das gesamte Spektrum der diffusiven Mechanismen und Plasmainstabilitäten genauer betrachten. Es gibt eine große Auswahl: Die wahre Herausforderung ist die Entwicklung theoretischer Hilfsmittel, die erforderlich sind, um sie zu prüfen.”

Shultz präsentierte seine Forschungsarbeit auf der Canadian Astronomical Society Conference an der McMaster University.

Quelle: http://www.queensu.ca/gazette/stories/monitoring-magnetospheres

(THK)

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