Sonnenähnliche Schwingungen auf magnetisch aktiven Stern mit Flecken entdeckt

Die Veränderung der Radialgeschwindigkeit des aktiven G8 Unterriesen EK Eridani bedingt durch die Bewegung der Sternoberfläche. Drei aufeinanderfolgende Nächte mit dem HARPS-Spektrograph am 3,6-Meter-Teleskop der ESO in La Silla zeigen die stärksten Schwingungen bei 320?Hz (etwa 50 Minuten) bei einer radialen Amplitude dieser Schwingungsmode von 15 Zentimeter pro Sekunde. Bild: Thomas H. Dall/ESO

Ein internationales Team von Astronomen der Europäischen Südsternwarte (ESO), der Universität von Sydney und des Astrophysikalischen Instituts Potsdam (AIP), haben seismische Schwingungen bei einem Stern gemessen, wie man sie auch von der Sonne kennt. Der Stern, der mit dem HARPS-Spektrographen am 3,6-Meter-Teleskop der ESO in La Silla in Chile beobachtet wurde, ist eine kühlere Sonne mit Flecken im Sternbild Eridanus.

Dreißig Jahre der Photometrie von EK Eridani im visuellen Licht (oberes Feld), zusammen mit 12 Jahren gleichzeitiger V-I Farbphotometrie (unteres Feld), zeigen eine Periode von 309 Tagen. Die vertikalen Striche zeigen die 309 Tage Periode. Bild: Klaus G. Strassmeier/AIP

Besonders überrascht haben die Entdecker, dass die beobachtete Schwingungsamplitude von EK Eridani nur ein Drittel von dem beträgt, was Astronomen aus Hochrechnungen von Sonnenmodellen eigentlich erwartet haben. Das könnte bedeuten, dass das Sternmagnetfeld einen stark stabilisierenden Effekt auf die Form des Sterns hat. Ist das Magnetfeld nahezu dipolförmig, werden kurzwellige Schwingungen begünstigt. Sollte diese Erklärung zutreffen, so könnte sie tiefgreifende Auswirkungen auf das zukünftige Verständnis von Sternstrukturen, magnetischen Aktivitäten und möglicherweise auch auf die Sternentwicklung von kühlen Zwergsternen wie der Sonne haben. Leider war es mit den bei der Messung gewonnenen Daten nicht möglich, individuelle Schwingungsfrequenzen für EK Eridani aufzulösen, so wie es die Helioseismologie bei der Sonne vermag. Die Messungen ergaben eine Geschwindigkeitsamplitude von nur 15 Zentimeter pro Sekunde (cm/s) für die Gesamtheit dieser Schwingungen, deren Periode rund 50 Minuten beträgt.

Gleichzeitig zu den Messungen mit HARPS wurde EK Eridani auch mit einem robotischen, photoelektrischen Teleskop des AIP in Arizona beobachtet. Die Analyse dieser über 30 Jahre hinweg gewonnenen Daten brachte neue Erkenntnisse, die auf eine Veränderlichkeit der Sternhelligkeit und damit auf eine Periode des Sternes von 309 Tagen führen. Das ist die bisher längste bekannte photometrische Periode eines Sterns mit Flecken. Dennoch deutet die Dipolstruktur der magnetischen Aktivität auf der Sternoberfläche an, dass diese Periode noch verdoppelt werden muss, um die eigentliche Periode der Oberflächenrotation zu erhalten; also 618 Tage. Zum Vergleich: Die Sonne rotiert in nur 27 Tagen einmal um ihre Achse und oszilliert hauptsächlich mit einer Periode um die 5 Minuten. Die kleinste (radiale) Geschwindigkeitsamplitude, die auf der Sonnenoberfläche der Zeit gemessen werden kann beträgt etwa 1 mm/s. Obwohl EK Eridani mehr als zwanzig Mal langsamer als die Sonne rotiert, ist er magnetisch viel aktiver als die Sonne. "Astronomen beschäftigt dieses Rätsel bereits seit Jahren und die jüngste Entdeckung der Schwingungen gibt einen neuen Einblick in den Dynamomechanismus, der das magnetische Feld erzeugt", so Prof. Dr. Klaus G. Strassmeier, Direktor des Bereichs Kosmische Magnetfelder am AIP.

Astronomen sind heutzutage daran gewöhnt, Sterne mit dunklen Flecken auf der Oberfläche zu beobachten, so wie man sie von der Sonne her kennt. Sternflecken entstehen - wie auch die Sonnenflecken - an Stellen gebündelter Magnetfelder, die die auswärts strömende Konvektionsenergie unterdrücken und den Energiefluss zur Oberfläche stören. Die Flecken sind daher kühler als die restliche Sternoberfläche und erscheinen dunkel, wenn man sie beobachtet. Astronomen können heute auch Sterne beobachten, die wie Glocken mit verschiedenen Schwingungsarten und -frequenzen schwingen. Diese Sterne sind in der Regel massereicher als die Sonne und ihre Schwingungen werden durch starke Konvektionsströme in den äußeren Regionen des Sterns angeregt.

Quelle: Astrophysikalisches Institut Potsdam