Samstag, 24. August 2013

Flackern und Klang der Sterne verrät Oberflächenschwerkraft ferner Sonnen


Archiv: Die körnige Oberfläche unserer Sonne, aufgenommen mit dem Ballonteleskop "Sunrise", einem Gemeinschaftsprojekt des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau mit Partnern in Deutschland, Spanien und den USA. | Copyright: mps.mpg.de


Nashville (USA) - Anhand des sich stets verändernden flimmernden Lichts von Sternen haben Astronomen einen erstaunlich einfachen Weg gefunden herauszufinden, wie groß und wie alt ein Stern ist. Diese Informationen sind auch von großer Bedeutung für die Charakterisierung von Planeten, die entsprechende Sterne umkreisen und hat somit auch Auswirkungen auf die Bewertung der potentiellen Lebensfreundlichkeit dieser fernen Welten.

Wie die Forscher um die Astronomin Fabienne Bastien von der Vanderbilt University aktuell im Fachjournal "Nature" (DOI: 10.1038/nature12419) berichten, flackern Sterne nicht nur, wenn man sie durch die störenden Erdatmosphäre beobachtet, sondern auch wenn sie von Weltraumteleskopen ins Visier genommen werden. Dieses Flimmern kommt von helleren und dunkleren Flecken auf der Oberfläche, wenn diese ihre Form verändern und in Folge der Rotation des Sterns für den Betrachter mal zu sehen sind und mal nicht. Selbst beim Anblick einer sonnenfleckenfreien Sonne offenbart sich die Oberfläche unseres und anderer Zentralgestirne als stark gekörnt und damit unregelmäßig, wenn auf- und absteigendes Plasma unterschiedlich helle Strukturen entstehen lässt.


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Anhand der Daten des NASA-Weltraumteleskops Kepler, haben Bastien und Kollegen sich dem Flimmern und Flackern ferner Sterne angenommen und fast schon zufällig eine wichtige Entdeckung gemacht: "Während ich gerade dabei war mit verschiedenen Parameter zu experimentieren, um nach Übereinstimmungen etwa zur Stärke der Magnetfelder dieser Sterne zu suchen, stieß ich stattdessen auch eine Korrelation zwischen bestimmten Mustern des Lichtflackerns und der Schwerkraft der Sterne". Tatsächlich lässt sich anhand des Flimmerns, dass durch die Körnung der Sternenoberfläche entsteht, die Stärke der Oberflächenschwerkraft der Sterne ablesen: Je größer der Stern und je geringer seine Oberflächenschwerkraft, desto grobkörniger wird das Plasma und das Lichtflimmern verstärkt sich. Kleine, sehr dichte Sterne dagegen rotieren schnell, haben feinkörnigeres Plasma, weswegen ihr Licht kaum flimmert. Stattdessen besitzen sie aber deutlich mehr Helligkeitsschwankungen aufgrund ihrer verstärkten Sonnenfleckenaktivität auf den rotierenden Körpern.


Anhand der Werte dieser Oberflächengravitation können Astrophysiker nun auf die Dichte und Größe des beobachteten Stern schließen und anhand dieser Parameter auch einstufen, in welchem Entwicklungsstadium sich der jeweilige Stern gerade befindet.


Bisher war die Bestimmung der Schwerkraft ferner Sterne aufwendig und mit einem Unsicherheitsfaktor von 50 bis zu 200 Prozent noch recht ungenau. Zieht man nun jedoch das Sternenflimmern als Messhilfe hinzu, sinkt der Unsicherheitsfaktor auf 50 bis unter 25 Prozent.


Da die von der von Bastien und Kollegen verwendete Software das Sternenflackern nicht nur als Kurven, sondern diese Kurven auch als Töne darstellen kann, können die Astronomen nun sogar hören, von welcher Art Stern das Lichtmuster abgegeben wird, wenn das Flimmern vom Programm in ein Rauschen, Sternflecken und ihre Bewegung in Töne umwandelt (s.Video u.).


Die so ermittelten Informationen über Größe und Dichte eines Sterns sind wiederum selbst wichtige Faktoren für die Berechnung der Masse und Größe von Planeten, die um diese Sterne entdeckt werden und somit auch für eine Einschätzung der potentiellen Lebensfreundlichkeit dieser Welten. "Da wir die meisten Exoplaneten nicht direkt beobachten können, sondern auf ihren Transit vor der 'Sonnenscheibe' ihres Sterns angewiesen sind, ist alles das, was wir über einen Planeten wissen wollen - etwa die Frage, ob es sich um einen erdartigen oder einen Gasplaneten handelt - eng mit dem verknüpft, was wir über seinen Stern wissen", so Keivan Stassun.


Unter anderem sind Masse, Größe und Alter eines Sterns von großer Bedeutung für die Berechnung der sogenannten habitablen Zone - also jener Abstandregion um einen Stern, innerhalb derer ein Planet seine 'Sonne' umkreisen muss, damit aufgrund gemäßigter Oberflächentemperaturen Wasser in flüssiger Form, und damit die Grundlage zumindest des irdischen Lebens, existieren kann.


Der 'Gesang' der Sterne


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Quelle: nature.com, vanderbilt.edu
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