Lebenslauf sonnenähnlicher Sterne
Rätselhafte Helligkeitsschwankungen
Eine umfassende Studie mit dem Very Large Telescope der ESO hat ein bereits seit längerem bekanntes Rätsel um sonnenähnliche Sterne weiter vertieft. Es geht um ungewöhnliche Helligkeitsschwankungen, die sich über Jahre hinweg wiederholen und die bei rund einem Drittel aller sonnenähnlichen Sterne gegen Ende ihres Sternenlebens auftreten. Im Laufe der letzten Jahrzehnte haben Astronomen eine Reihe möglicher Erklärungen für dieses Phänomen vorgeschlagen – doch die neuen Untersuchungen sind mit keiner davon vereinbar. Die Suche nach des Rätsels Lösung geht weiter.
 © ESO/S. Steinhöfel |
Geboren aus Gas und Staub, verbrennen die meisten Sterne wie unsere Sonne einen Großteil ihres Lebens langsam ihren Materievorrat an Wasserstoff zu Helium. Geht ihr Treibstoffvorrat nach einigen Milliarden Jahren zur Neige, beginnen sie, sich aufzublähen und ihre äußeren Hüllen abzustoßen. Sie werden zu Roten Riesen. Alle Roten Riesen schwanken in der Helligkeit, so als würden sie langsam ein- und ausatmen. Ein Drittel von ihnen unterliegen einem weiteren unbekannten Rhytmus von Helligkeitsschwankungen. Sie enden schließlich als Planetarische Nebel, die alle Hüllen abstoßen. Lediglich der innerste Kern - ein Weißer Zwergstern - bleibt zurück.
“So sehr Astronomen die Dunkelheit schätzen – dass wir in dieser Angelegenheit im Dunkeln tappen, ist kein Spaß”, sagt Christine Nicholls vom australischen Mount Stromlo Observatory, die Erstautorin des Fachartikels, in dem die neuen Ergebnisse vorgestellt werden. “Wir haben für diese Klasse sonnenähnlicher Sterne den bislang genauesten Satz an Beobachtungsdaten gesammelt, mit dem Ergebnis, dass wir nun all die Erklärungen, die für ihr ungewöhnliches Verhalten vorgeschlagen wurden, ausschließen können.”
Das Rätsel, dessen sich die Astronomen angenommen hatten, geht auf die 1930er Jahre zurück und betrifft rund ein Drittel der sonnenähnlichen Sterne in unserer Milchstraße und anderen Galaxien. Gegen Ende ihres Lebens blähen sich solche Sterne gewaltig auf, kühlen dabei ab und nehmen eine rötliche Färbung an: Sie werden zwischenzeitlich zu roten Riesen, bevor sie ihr Leben als Weiße Zwerge beenden. Bei roten Riesen werden starke Helligkeitsschwankungen beobachtet, die sich über Zeiträume von einigen Jahren hinweg wiederholen.
“Solche Helligkeitsschwankungen werden auf Sternpulsationen zurückgeführt”, so Nicholls. “Vereinfacht gesagt wird der Stern abwechselnd größer und kleiner, und seine Helligkeit nimmt dementsprechend abwechselnd zu und wieder ab. Ein Drittel der Sterne zeigt allerdings noch weitere, bislang unerklärte Variationen, die sich über größere Zeiträume von bis zu fünf Jahren hinweg wiederholen.”
Um herauszufinden, was es mit diesen zusätzlichen Variationen auf sich hat, beobachteten die Astronomen über einen Zeitraum von zweieinhalb Jahren hinweg 58 Sterne in der Großen Magellanschen Wolke, der uns nächsten Nachbargalaxie. Mit Hilfe des hochauflösenden Spektrografen FLAMES/GIRAFFE am Very Large Telescope der ESO nahmen sie Spektren der Sterne auf, kombinierten diese Information mit Bildern weiterer Teleskope, und erhielten so eine beachtliche Datensammlung über diese veränderlichen Sterne.
Oft sind es solche umfangreichen Datensätze, die den Weg zur richtigen Lösung kosmischer Rätsel weisen – indem sie einige der vorgeschlagenen Erklärungen widerlegen. In diesem Falle zeigte sich allerdings, dass die neuen Daten mit keinem der Lösungsvorschläge vereinbar sind. Damit wissen die Astronomen nun, dass sie nach einer ganz neuen Lösung suchen müssen.
“Den neuen Daten zufolge ist es extrem unwahrscheinlich, dass sich die zusätzlichen Helligkeitsschwankungen durch Sternpulsationen erklären lassen”, so der Leiter des Forscherteams, Peter Wood. “Eine weitere mögliche Erklärung, dass nämlich jeder dieser Sterne Teil eines Doppelsternsystems ist – also einen anderen Stern umkreist – ist mit unseren Daten ebenso wenig vereinbar.”
Die Forscher fanden jedenfalls heraus, dass die noch nicht erklärbaren Helligkeitsschwankungen damit einhergehen, dass die Riesensterne Materie auswerfen – entweder in Form von Klumpen oder als sich ausdehnende Scheibe. “Jetzt brauchen wir einen Sherlock Holmes, der sich dieses frustrierenden Rätsels annimmt”, so Nicholls.
Quelle: European Southern Observatory (ESO)
Das Rätsel, dessen sich die Astronomen angenommen hatten, geht auf die 1930er Jahre zurück und betrifft rund ein Drittel der sonnenähnlichen Sterne in unserer Milchstraße und anderen Galaxien. Gegen Ende ihres Lebens blähen sich solche Sterne gewaltig auf, kühlen dabei ab und nehmen eine rötliche Färbung an: Sie werden zwischenzeitlich zu roten Riesen, bevor sie ihr Leben als Weiße Zwerge beenden. Bei roten Riesen werden starke Helligkeitsschwankungen beobachtet, die sich über Zeiträume von einigen Jahren hinweg wiederholen.
“Solche Helligkeitsschwankungen werden auf Sternpulsationen zurückgeführt”, so Nicholls. “Vereinfacht gesagt wird der Stern abwechselnd größer und kleiner, und seine Helligkeit nimmt dementsprechend abwechselnd zu und wieder ab. Ein Drittel der Sterne zeigt allerdings noch weitere, bislang unerklärte Variationen, die sich über größere Zeiträume von bis zu fünf Jahren hinweg wiederholen.”
Um herauszufinden, was es mit diesen zusätzlichen Variationen auf sich hat, beobachteten die Astronomen über einen Zeitraum von zweieinhalb Jahren hinweg 58 Sterne in der Großen Magellanschen Wolke, der uns nächsten Nachbargalaxie. Mit Hilfe des hochauflösenden Spektrografen FLAMES/GIRAFFE am Very Large Telescope der ESO nahmen sie Spektren der Sterne auf, kombinierten diese Information mit Bildern weiterer Teleskope, und erhielten so eine beachtliche Datensammlung über diese veränderlichen Sterne.
Oft sind es solche umfangreichen Datensätze, die den Weg zur richtigen Lösung kosmischer Rätsel weisen – indem sie einige der vorgeschlagenen Erklärungen widerlegen. In diesem Falle zeigte sich allerdings, dass die neuen Daten mit keinem der Lösungsvorschläge vereinbar sind. Damit wissen die Astronomen nun, dass sie nach einer ganz neuen Lösung suchen müssen.
“Den neuen Daten zufolge ist es extrem unwahrscheinlich, dass sich die zusätzlichen Helligkeitsschwankungen durch Sternpulsationen erklären lassen”, so der Leiter des Forscherteams, Peter Wood. “Eine weitere mögliche Erklärung, dass nämlich jeder dieser Sterne Teil eines Doppelsternsystems ist – also einen anderen Stern umkreist – ist mit unseren Daten ebenso wenig vereinbar.”
Die Forscher fanden jedenfalls heraus, dass die noch nicht erklärbaren Helligkeitsschwankungen damit einhergehen, dass die Riesensterne Materie auswerfen – entweder in Form von Klumpen oder als sich ausdehnende Scheibe. “Jetzt brauchen wir einen Sherlock Holmes, der sich dieses frustrierenden Rätsels annimmt”, so Nicholls.
Quelle: European Southern Observatory (ESO)
