22.12.2021

Sag mir, wie sich die Sternlein dreh’n

Neue Methode ermöglicht Vorhersage der Rotationsperiode von Sternen aus einziger Beobachtung.

Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) gibt den Abschluss einer großen Studie über einen der reichhaltigsten der zugänglichen offenen Sternhaufen bekannt. Mit der darin beschriebenen Methode können die Rotations­perioden von Sternen aus einer einzigen Beobachtung der Sternaktivität abgeleitet werden, statt aus wiederholten Beobachtungen über mehrere Wochen, die zur direkten Messung der Rotations­periode erforderlich sind. Dies hat möglicherweise Auswirkungen auf die Bestimmung des Alters von Sternen.

 

Abb.: Der junge offene Sternhaufen NCG 3532 besteht aus mehr als 2.000 Sternen....
Abb.: Der junge offene Sternhaufen NCG 3532 besteht aus mehr als 2.000 Sternen. Heiße Sterne sind in Blau zu sehen, und mehrere masse­reiche Sterne haben sich bereits zu kühlen Riesen­sternen entwickelt, die in Rot sichtbar sind. (Bild: ESO / G. Beccari)

Offene Sternhaufen setzen sich aus Sternen zusammen, die zur gleichen Zeit entstanden sind und daher das gleiche Alter haben. Bekannte Beispiele sind die Plejaden und die Hyaden, die etwa 100 beziehungsweise 600 Millionen Jahre alt sind. Von den nahegelegenen Sternhaufen sind sie zudem am reichsten an unterschiedlichen Sternen. Ihre Nähe und ihre Reichhaltigkeit machen sie daher zu wichtigen Kalibrierungs­objekten für das Verständnis der Entwicklung von Sternen, insbesondere von solchen mit geringer Masse.

Der mit rund 2000 an Sternen reichste und gut beobachtbare offene Sternhaufen mittleren Alters ist NGC 3532. Dieser deckt einen Himmels­bereich auf der Süd­halbkugel ab, der fast doppelt so groß wie der Vollmond und mit bloßem Auge sichtbar ist. Wissenschaftler des AIP haben vor kurzem eine umfassende Untersuchung der Rotations­aktivität dieses 300 Millionen Jahre alten Sternhaufens abgeschlossen, die detaillierte Einblicke in die Entwicklung massearmer Sterne zwischen dem Alter der Plejaden und der Hyaden ermöglicht. Die erste Studie legte die Sterne fest, die tatsächlich Mitglieder des Haufens sind – die Voraussetzung für jede detaillierte Arbeit. Die zweite Arbeit untersuchte die Rotation der Sterne in diesem Haufen gründlich und zeigte eine signifikante Entwicklung weg von einer Plejaden-ähnlichen Verteilung, was neben anderen Erkenntnissen zur Rotation das mittlere Alter des Haufens bestätigte.

Die jetzt veröffentlichte letzte Studie, die mit dem Anglo-Australian Telescope in New South Wales durchgeführt wurde, konzentriert sich auf die magnetische Aktivität von mehr als 450 Sternen des Haufens. Magnetische Aktivität umfasst Verhalten von Sternen wie Ausbrüche, Sternflecken und koronale Auswürfe. Forscher untersuchen hierbei routinemäßig das Sternspektrum und suchen nach zusätzlicher Emission in Teilen des Spektrums. Anschließend messen sie die Emission, klassifizieren die Sterne als magnetisch aktiv und definieren das Aktivitäts­niveau des jeweiligen Sterns. Die Reich­haltigkeit des Haufens in Verbindung mit der Ableitung der stellaren Rotations­perioden ermöglicht neue und detaillierte Einblicke in die magnetische Aktivität spezifischer stellarer Populationen innerhalb des Haufens. Dies ermöglichte es insbesondere, eine sehr gut definierte Beziehung zwischen Rotation und Aktivität zu konstruieren.

Diese Beziehung war sogar präzise genug, um die Rotationsperioden für eine große Anzahl von Sternen vorherzusagen. Es war daraufhin möglich, die tatsächlichen Rotations­perioden der Sterne anhand der photometrischen Daten zu ermitteln und zu bestätigen. Dabei wurden wiederholt Bilder von denselben Sternen aufgenommen und die winzigen Helligkeits­veränderungen jedes Sterns gemessen, wenn sich Flecken auf dem Stern ins Bild hinein- und wieder herausbewegen – dies ist das erste Mal, dass dies in einem derartigen Maßstab durchgeführt wurde. Die Studie zeigt, dass die Konstruktion solcher Beziehungen eine Vorhersage der Perioden ermöglicht, aus denen sich dann die Alter der relevanten Sterne ableiten lassen. Dario Fritzewski, Erstautor der jetzt veröffentlichten Studie, betont: „Entscheidend ist, dass die Aktivität mit nur einer einzigen Beobachtung am Teleskop gemessen werden kann, anstatt der wiederholten Messungen, die über Wochen und Monate erforderlich sind, um Rotations­perioden abzuleiten.“

Sydney Barnes, Leiter der Gruppe Sternaktivität am AIP, fügt hinzu: „In Zukunft wird es möglich sein, das Alter vieler Sterne zu bestimmen, auch außerhalb von Sternhaufen – so genannte Feldsterne. Dies könnte für die Erstellung astronomischer Chronologien sehr nützlich sein und erlaubt es, astronomische Ereignisse zeitlich einzuordnen.“

AIP / DE

 

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