Magnetfelder füttern junge Sterne

T-Tauri-Sterne sind jünger als eine Million Jahre und haben die Hauptreihe noch nicht erreicht. Aus einer zirkum­stellaren Scheibe strömt immer noch Materie auf den entstehenden Stern, bis er schließlich auf seine endgültige Masse angewachsen ist. Wie diese Akkretion abläuft, ist bislang nicht vollständig geklärt. Zwar sorgt die von außen nach innen zunehmende Geschwin­digkeit für eine Viskosität, die das Gas abbremst und so nach innen fallen lässt. Doch der Effekt ist um viele Größen­ordnungen zu klein, um den beobachteten Massenzuwachs junger Sterne in dieser Entwick­lungs­phase zu erklären.

Astronomen vermuten daher, dass Magnetfelder eine entscheidende Rolle für die Akkretion spielen. Durchdringt ein magne­tisches Feld die zirkum­stellare Scheibe, so verbinden die Feldlinien die elektrisch geladenen Teilchen des teilweise ioni­sierten Gases. Diese magne­tische Kopplung führt ähnlich wie die Viskosität zu einer Abbremsung. Diese „Magneto­rotations­instabi­lität“ ist aller­dings um Größen­ordnungen stärker als die Viskosität und damit ein viel­ver­spre­chen­der Lösungs­ansatz für das Akkretions­problem bei jungen Sternen.

Bislang konnten Astronomen zwar magnetische Feldstärken an der Ober­fläche von T-Tauri-Sternen und im innersten Bereich ihrer Akkretions­scheiben messen. Die Stärke und Morphologie des Magnet­felds im größten Teil der Scheibe blieb ihnen jedoch verborgen. Das hat sich nun geändert. Ian Stephens von der Boston University und seine Kollegen präsen­tieren Beobachtungen des Sterns HL Tauri mit dem „Combined Array for Milli­meter­wave Astro­nomy“ CARMA, die erstmals die Morpho­logie des Magnet­felds in der zirkum­stellaren Scheibe dieses T-Tauri-Sterns auflösen.

Der Schlüssel zu den Beobachtungen ist der Staub in der Akkretions­scheibe. Die winzigen Staub­körner sind einer­seits nicht sphärisch, sondern länglich, und anderer­seits elektrisch geladen. Dadurch richten sie sich mit ihren Längs­achsen in einem magne­tischen Feld aus. Durch diese Ausrichtung wiederum sendet der Staub signi­fikant polari­sierte Strahlung aus. Aus einer Messung der Polari­sation können Stephens und seine Kollegen also auf das Magnet­feld zurück­schließen.

Theoretische Modelle für die Magneto­rotations­instabilität gehen entweder von einem toroi­dalen oder einem poloi­dalen Magnetfeld aus, oder zumindest von einer Mischung dieser beiden Möglich­keiten. Die Messungen von Stephens und seinen Kollegen zeigen jedoch, dass das Magnet­feld auf einer Skala von achtzig Astrono­mischen Einheiten parallel zur großen Haupt­achse der zirkum­stellaren Scheibe ausge­richtet ist. Das Magnet­feld in der Scheibe könne also weder eine dominierende vertikale Komponente besitzen, noch könne ein rein toroi­dales Feld die beobachtete Morpho­logie erklären. Diese uner­wartete Morpho­logie deute darauf hin, dass die Rolle des Magnet­felds bei der Akkretion auf T-Tauri-Sterne komplexer ist als das gegen­wärtige theore­tisches Verständnis vermuten lasse, so die Forscher.

Rainer Kayser

OD