Heiße Sterne mit riesigen magnetischen Flecken

Astronomen haben mit Hilfe von Teleskopen der Europä­ischen Südstern­warte ESO riesige Flecken auf der Ober­fläche extrem heißer Sterne in Stern­haufen nachge­wiesen. Die Sterne zeigen außerdem Super­flares, die mehrere Millionen Mal stärker sind als ähnliche Ausbrüche auf der Sonne. Das Team unter der Leitung von Yazan Momany vom Astro­nomischen Observa­torium des INAF in Padua in Italien unter­suchte extreme Horizontal­ast­sterne – Objekte mit etwa der Hälfte der Masse der Sonne, aber vier- bis fünfmal heißer. „Diese heißen und kleinen Sterne sind etwas Besonderes, weil wir wissen, dass sie eine der letzten Lebens­phasen eines typischen Sterns umgehen und vorzeitig sterben werden“, sagt Momany. „In unserer Galaxie werden diese merk­würdigen heißen Objekte im Allge­meinen mit einem nahen Begleit­stern in Verbindung gebracht.“

Überraschender­weise scheint jedoch die große Mehrheit der extremen Horizontal­ast­sterne, wenn sie sich in Kugel­stern­haufen befinden, keine Begleiter zu haben. Bei der Langzeit­beobachtung dieser Sterne durch die Forscher­gruppe zeigte sich, dass viele von ihnen im Laufe von nur wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen regel­mäßige Helligkeits­änderungen aufwiesen. „Nachdem alle anderen Szenarien elimi­niert worden waren, gab es nur noch eine einzige Möglich­keit, die beobach­teten Helligkeits­schwankungen zu erklären“, erläutert Simone Zaggia, die ebenfalls am Astro­no­mischen Observa­torium des INAF tätig ist. „Diese Sterne müssen von Flecken bedeckt sein.“

Flecken auf extremen Horizontalaststernen scheinen ganz anders zu sein als die Sonnenflecken auf der Sonne. Beide werden durch Magnet­felder verursacht, aber die Flecken auf den heißen, extremen Sternen sind heller und heißer als die umgebende Stern­ober­fläche, im Gegensatz zur Sonne, wo wir Flecken als dunkle Verfärbungen auf der Sonnen­ober­fläche sehen, die kühler sind als ihre Umgebung. Die Flecken auf extremen Horizontal­ast­sternen sind auch deutlich größer als Sonnen­flecken und bedecken bis zu einem Viertel der Stern­ober­fläche. Diese Flecken sind unglaublich beständig und halten jahrzehnte­lang, während einzelne Sonnen­flecken vorüber­gehend sind und nur einige Tage bis Monate über­dauern. Während die heißen Sterne rotieren, erscheinen und verschwinden die Flecken auf der Ober­fläche und verursachen die sicht­baren Helligkeits­verände­rungen.

Neben den Helligkeits­änderungen aufgrund der Flecken entdeckte das Team auch einige extreme Horizontal­ast­sterne, die Super­flares zeigten. „Sie ähneln den Flares, die wir auf unserer Sonne sehen, sind aber zehn Millionen Mal energie­reicher“, sagt Henri Boffin, Astronom am Hauptsitz der ESO in Garching. „Ein solches Verhalten war sicher nicht zu erwarten und unter­streicht die Bedeutung von Magnet­feldern bei der Erklärung der Eigen­schaften dieser Sterne.“

Nachdem sechs Jahrzehnte lang versucht wurde, extreme Horizontal­ast­sterne zu verstehen, haben die Astronomen damit ein voll­ständigeres Bild von ihnen. Darüber hinaus könnte dieses Ergebnis dazu beitragen, den Ursprung starker Magnet­felder in vielen weißen Zwergen zu erklären. Die überge­ordnete Bedeutung besteht nach Ansicht der Forscher jedoch darin, dass die Hellig­keits­änderungen aller heißen Sterne – von jungen, sonnen­ähnlichen Sternen über alte extreme Horizontal­ast­sterne bis hin zu weißen Zwergen – alle mitein­ander in Verbindung gebracht werden könnten: Alle diese Objekte sind von magnetischen Flecken auf ihrer Ober­fläche betroffen.

MPIA / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  Y. Momany et al.: A plage of magnetic spots among the hot stars of globular clusters, Nat. Astron., online 1. Juni 2020; DOI: 10.1038/s41550-020-1113-4
• INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Padua, Italien
• Europäische Südsternwarte ESO