Wenn sie altern, rotieren Sterne schneller als erwartet. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie unter Leitung von Wissenschaftlern der University of Birmingham, die mittels Asteroseismologie neues Licht auf diese neue Theorie werfen.
Alle Sterne werden rotierend geboren, so wie die Sonne. Wenn sie älter werden, verlangsamt sich ihre Rotation aufgrund magnetischer Winde durch einen Prozess, der als magnetische Abbremsung bezeichnet wird. Eine Forschungsarbeit von Wissenschaftlern der Carnegie Observatories aus dem Jahr 2016 lieferte die ersten Hinweise darauf, dass Sterne in einer ähnlichen Entwicklungsphase wie die Sonne schneller rotieren, als die Theorien zur magnetischen Abbremsung voraussagten. Die Ergebnisse dieser Studie basierten auf einer Methode, bei der Wissenschaftler dunkle Flecken auf der Oberfläche der Sterne lokalisierten und deren Bewegung anhand der stellaren Rotation verfolgten.
Obwohl sich die Methode als robust für die Messung der Rotation bei jüngeren Sternen erwies, besitzen ältere Sterne jedoch weniger Sternflecken. Das erschwert die Bestätigung der Effekte dieser “geschwächten” magnetischen Abbremsung bei diesen Sternen.
In einer neuen Studie, veröffentlicht im Journal Nature Astronomy, nutzten Forscher der University of Birmingham einen anderen Ansatz, um zu bestätigen, dass ältere Sterne tatsächlich schneller zu rotieren scheinen als erwartet. Das Team verwendete Asteroseismologie, um zu berechnen, wie schnell der Stern rotiert. Dieses relativ neue Forschungsgebiet erlaubt Wissenschaftlern die Messung von Schwingungen, die durch Schallwellen innerhalb des Sterns verursacht werden. Indem sie die verschiedenen Eigenschaften dieser Wellen messen, können sie unterschiedliche Merkmale von Sternen daraus ableiten, beispielsweise ihre Größe oder das Alter.
In dieser Studie maß das Team die Frequenzen der Schallwellen. Wenn der Stern rotiert, splitten sich die Frequenzen auf. Laut den Autoren kann man sich das wie das Geräusch zweier Rettungswagen vorstellen, die in einem Kreisverkehr stillstehen, verglichen mit dem Geräusch, wenn sie im Kreis fahren würden. Durch die Messung dieser Frequenzen ist es möglich, die Rotationsgeschwindigkeit auf eine Art und Weise zu berechnen, die für junge und alte Sterne gilt.
“Auch wenn wir eine Zeit lang vermutet haben, dass ältere Sterne schneller rotieren als die Theorien zur magnetischen Abbremsung voraussagen, sind diese neuen asteroseismischen Daten die bislang überzeugendsten, um zu demonstrieren, dass diese ‘geschwächte’ magnetische Abbremsung tatsächlich der Fall ist”, sagte Dr. Oliver Hall, der Hauptautor der Studie. “Modelle basierend auf jungen Sternen sprechen dafür, dass die Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit eines Sterns während seiner Lebensdauer konsistent ist, was davon abweicht, was wir in diesen neuen Daten sehen.”
Ein Aspekt, den die Forscher für einen Schlüsselfaktor bezüglich des Drehimpulsverlusts halten, sind Veränderungen am Magnetfeld des Sterns. Zu verstehen, wie die magnetischen Felder mit der Rotation wechselwirken, wird ein wichtiges Gebiet für zukünftige Studien sein und wird derzeit von den Autoren der Studie untersucht.
Die Ergebnisse könnten auch Licht auf die Aktivität unseres eigenen Sterns in den nächsten paar Milliarden Jahren werfen, erklärte der Co-Autor Dr. Guy Davies. “Diese neuen Ergebnisse demonstrieren, dass wir noch viel über die Zukunft unserer eigenen Sonne und anderer Sterne lernen müssen. Die Arbeit hilft einzuordnen, ob wir in Zukunft eine geringere Sonnenaktivität und weniger gefährliches Weltraumwetter erwarten können. Um diese Fragen zu beantworten, brauchen wir bessere Modelle der solaren Rotation, und diese Arbeit macht einen wichtigen Schritt zur Verbesserung der Modelle und der Bereitstellung von Daten, die zu deren Überprüfung benötigt werden.”
Ebenfalls an der Studie beteiligt waren die European Space Agency (ESA), die Aarhus University, die University of Hawai’i, die Université Paris-Saclay und die University of Exeter.
(THK)
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