Massereicher Stern zeigt sonnenähnliche Oszillationen

Beobachtungen mit dem französischen Satelliten-Observatorium Corot zeigen, dass ein massereicher Stern ähnliche Oszillationen an der Oberfläche aufweist wie unsere Sonne. Nach Ansicht der Astronomen, die in "Science" über ihre Messungen berichten, ist dies ein erster Schritt zur Untersuchung des inneren Aufbaus von massereichen Sternen.

Abb.: Der französische Satellit Corot sucht nicht nur nach extrasolaren Planeten, sondern erforscht auch die Schwingungen von Sternen. (Bild: CNES/D. Ducros)

"Seismologische Untersuchungen von Sternen liefern einen Einblick in die physikalischen Prozesse, die in ihrem Inneren ablaufen", erläutern Kévin Belkacem vom Observatoire de Paris und seine Kollegen die Bedeutung des Verfahrens. "Mit unterschiedliche Oszillationsmoden können wir dabei unterschiedliche Schichten untersuchen."

So wie die Ausbreitung von Erdbebenwellen Geologen einen Blick in das Innere der Erde erlaubt, so können Astronomen mit Hilfe solarer und stellarer Oszillationen in das Innere von Sonne und Sternen blicken. Die turbulente Konvektion in den oberen Schichten der Sonne beispielsweise führt zu akustischen Oszillationen niedriger Amplitude, die sich inzwischen auch bei anderen Sternen mit niedriger Masse nachweisen ließen.

Im Gegensatz dazu war V1449 Aquilae, ein Stern mit der zehnfachen Masse unserer Sonne, bislang nur als Stern vom Typ Beta Cephei bekannt: Der ganze Stern pulsiert mit einer Periode von etwa 4,4 Stunden. Belkacem und seine Kollegen haben den Stern nun insgesamt 150 Tage lang nahezu ununterbrochen mit den Messgeräten des Satelliten Corot beobachtet. Das im Dezember 2006 gestartete Weltraumteleskop ist bislang hauptsächlich für seine Suche nach extrasolaren Planeten bekannt. Doch es ist auch darauf spezialisiert, die Oszillationen von Sternen zu vermessen.

Die Beobachtungen von Belkacem und seinem Team zeigen nun, dass V1449 Aquilae zusätzlich höher frequente Oszillationen mit niedriger Amplitude aufweist. Die Schwingungen besitzen eine endliche Lebensdauer und ihre Amplitude variiert stochastisch - beides belegt nach Ansicht der Forscher, dass diese Oszillationen nicht mit den dauerhaften Pulsationen des Sterns in Zusammenhang stehen. Vielmehr müsse es sich wie bei der Sonne um akustische Oszillationen handeln, ausgelöst durch eine turbulente Konvektionsschicht.

Die Untersuchung von Konvektionsschichten im Inneren von Sternen ist von großer Bedeutung für unser Verständnis der Sternentwicklung. Wenn im Zentralbereich des Sterns der Wasserstoffvorrat erschöpft ist, beginnt die Phase des Wasserstoff-Schalenbrennens um den zuvor entstandenen Heliumkern. Die Größe dieses Heliumkerns und damit auch der genaue Verlauf des Schalenbrennens hängen dabei beispielsweise vom Transport schwerer Elemente im Sterninneren ab. Und diese Transportprozesse, bei denen neben der Rotation des Sterns Turbulenzen eine wichtige Rolle spielen, sind bislang nur unvollständig verstanden.

Die Messungen von Belkacem und seinen Kollegen an dem Stern V1449 Aquilae zeigen nun, dass auch massereiche Sterne niederfrequente Oszillationen aufweisen, die einen seismologischen Blick in ihr Inneres erlauben.

Rainer Kayser


Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  K. Belkacem et al., "Solar-like Oscillations in a Massive Star", Science 324, 1540 (2008)
  http://dx.doi.org/10.1126/science.1171913
  
• C. Waelkens et al., "Study of an unbiased sample of B stars observed with Hipparcos: the discovery of a large amount of new slowly pulsating B stars", Astronomy and Astrophysics 330, 215 (1998) 
• K. Belkacem, R. Samadi, und M. J. Goupil, "Amplitudes of non-radial oscillations driven by turbulence", Journal of Physics: Conference Series 118, 012028 (2008)
  http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/118/1/012028
• E. Michel et al., "CoRoT Measures Solar-Like Oscillations and Granulation in Stars Hotter Than the Sun", Science 322, 558 (2008)
  http://dx.doi.org/10.1126/science.1163004
• Corot im Internet:
  http://smsc.cnes.fr/COROT/index.htm 
• Observatoire de Paris:
  http://www.obspm.fr/ 

AL