Astroseismologie: Sonogramme von jungen Sternen

Optische Aufnahme der Sternentstehungsregion NGC 2264, die einen Sternhaufen mit jungen Sternen enthält. Pulsationen im Licht von einigen dieser Sterne wurden verwendet, um die physikalischen Prozesse vor dem Einsetzen der Kernfusion in ihrem Innern abzuleiten. (ESO)
Optische Aufnahme der Sternentstehungsregion NGC 2264, die einen Sternhaufen mit jungen Sternen enthält. Pulsationen im Licht von einigen dieser Sterne wurden verwendet, um die physikalischen Prozesse vor dem Einsetzen der Kernfusion in ihrem Innern abzuleiten. (ESO)

Die Entwicklung eines Sterns hängt entscheidend von seiner ursprünglichen Anfangsmasse und Zusammensetzung, sowie von Entwicklungen in seiner Frühzeit ab. Diese Anfangseigenschaften bestimmen beispielsweise die Produktion der chemischen Elemente, die später im Kern des Sterns miteinander verschmolzen werden. Sein anfänglicher Drehimpuls beeinflusst die anschließende Verteilung seiner inneren Energie. Deshalb arbeiten Astronomen daran, die physikalischen Prozesse in den ersten Stadien eines Sternlebens zu verstehen, nachdem eine dichte Zusammenballung interstellarer Materie kontrahierte, sich aufheizte und die stellaren Entstehungsprozesse einleitete.

In den frühen Stadien eines Sternlebens sind die Zentraltemperatur und die Dichte des Sterns noch nicht hoch genug, um die entscheidende Kernfusion einzuleiten – seine Energie stammt aus der Freisetzung von Gravitationsenergie, und er zirkuliert aufgrund von Gasbewegungen. Wenn die inneren Temperaturen ansteigen und das heiße Gas transparenter wird, beginnt sich seine innere Energie durch Strahlung und durch Gasbewegungen neu zu verteilen.

Danach ringen diese und damit zusammenhängende Prozesse um die Vorherrschaft, und der Stern beginnt leicht zu vibrieren. Das ist ein Effekt, der als periodische Veränderungen von Helligkeit und Temperatur auf der Sternoberfläche beobachtet werden kann. Bei einigen jungen Sternen ist es möglich, “Astroseismologie” (die Messung dieser akustischen Muster) zu nutzen, um die Struktur und Entwicklung des Sterns zu erforschen.

Der Astronom Dimitar Sasslov vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) hat sich einem Forschungsteam angeschlossen, um die Oberflächenvibrationen von 34 jungen Sternen zu untersuchen. Das Alter der Sterne wird durch ihre Emissionsspektren eingegrenzt oder durch ihre Mitgliedschaft in Sternhaufen, die weniger als zehn Millionen Jahre alt sind – beides zeigt ähnliche periodische Schwingungen in den jungen Sternen.

Das Team fand einen klaren Zusammenhang zwischen den seismischen Messgrößen und dem Entwicklungszustand. Insbesondere konnten sie die zugrunde liegenden, inneren stellaren Prozesse und den damit übereinstimmenden Entwicklungszustand der Sterne ableiten. Als Analogie zu einem Sonogramm ist diese Astroseismologie-Technik dazu in der Lage, das Ungeborene zu untersuchen und bietet eine neue Analysemethode für die frühesten Stadien im Leben eines Sterns.

Abhandlung: “Echography of Young Stars Reveals Their Evolution” von K. Zwintz, L. Fossati, T. Ryabchikova, D. Guenther, C. Aerts, T. G. Barnes, N., Themes, D. Lorenz, C. Cameron, R. Kuschnig, S. Pollack-Drs, E. Moravveji, A. Baglin, J. M. Matthews, A. F. J. Moffat1, E. Poretti, M. Rainer, S. M. Rucinski, D. Sasselov, W. W. Weiss, Science, 345, 550, 2014.

Quelle: http://www.cfa.harvard.edu/news/su201435

(THK)

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