23.09.2020 • AstronomieAstrophysik

Sternflecken: Clusterbildung lässt Sternhelligkeit stärker schwanken

Den Unterschieden zwischen der Sonne und sonnenähnlichen Sternen auf der Spur.

Im kosmischen Vergleich ist die Sonne ein Lang­weiler: Während die Hellig­keit einiger Sterne, die ihr ähneln, stark schwankt, sind die Ausschläge bei der Sonne deutlich moderater. Wissen­schaftler vom MPI für Sonnen­system­forschung in Göttingen, der Türkisch-Deutschen Universität, der Boğaziçi-Universität in Istanbul und von der Kyung-Hee-Universität in Südkorea haben jetzt untersucht, wie genau sich Stern­flecken auf die Hellig­keit sonnen­ähnlicher Sterne auswirken. Neben Anzahl und Größe der Flecken spielt ihre Verteilung eine Rolle, so das Ergebnis: Eine entscheidende Roll spielt die Cluster-Bildung von Stern­flecken­gruppen.  

Abb.: So wirkt sich die Anordnung von Stern­flecken auf die...
Abb.: So wirkt sich die Anordnung von Stern­flecken auf die Hellig­keits­schwan­kungen eines Sterns aus. (Bild: T. Ayık, MPS)

Erst im April hatte eine Studie von Wissen­schaftlern des MPI für Sonnen­system­forschung ergeben, dass die Hellig­keits­schwankungen einiger Sterne, die der Sonne in wichtigen Eigen­schaften ähneln, deutlich heftiger ausfallen als bei unserem Zentral­gestirn. Die Forscher hatten die Licht­kurven von mehr als 350 sonnen­ähnlichen Sternen mit denen der Sonne verglichen. „Wir haben uns gefragt, was die Flecken dieser Sterne von Sonnen­flecken unter­scheidet. Sind es grund­legende physika­lische Eigen­schaften? Oder reichen vielleicht schon Kleinig­keiten aus, die Abweichungen zu erklären?“, erläutert Team-Mitglied Emre Isık den Grund­gedanken.

Anders als bei der Sonne lassen sich bei Sternen Strukturen auf der Oberfläche nicht direkt beobachten. Statt­dessen wandten sich die Forscher ihren Computern zu – und erzeugten in Simula­tionen eine Art Versuchs­stern. Dieser Stern entspricht der Sonne und anderen sonnen­ähnlichen Sternen in vielen Eigen­schaften. Größe, Anzahl und Verteilung der aktiver Regionen auf der Oberfläche lassen sich jedoch künstlich verändern. Aktive Regionen sind Gebiete besonders hoher magnetischer Feldstärke, die häufig mit Stern­flecken einher­gehen.

„Offenbar braucht es nicht viel, einen sonnen­ähnlichen Stern auf Touren zu bringen“, fasst Alexander Shapiro, der am MPI für Sonnen­system­forschung die Forschungs­gruppe „Verbindung solarer und stellarer Variabilität“ leitet, die Ergebnisse zusammen. „Die Idee, wie dies klappen könnte, stammt von der Sonne selbst.“ Die Helligkeits­schwankungen des Versuchs­sterns nahmen besonders deutlich zu, wenn seine aktiven Regionen etwas häufiger als bei der Sonne, vor allem aber bevorzugt in enger Nachbar­schaft zuein­ander erschienen. „Es ist üblich, dass Sonnen­flecken in Gruppen auftreten. Etwa die Hälfte dieser Gruppen sind wiederum Teil größerer Cluster“, erklärt Isık die Motivation, speziell an dieser Stell­schraube zu drehen. „Zunächst entsteht eine einzelne Gruppe von Sonnen­flecken, weitere folgen in ihrer Nähe.“ Wie die aktuellen Rechnungen zeigen, lassen sich deutlich stärkere Helligkeits­schwankungen erreichen, wenn dieser Hang zur Cluster­bildung ausge­prägter ist.

Auch einem weiteren sonder­baren Verhalten einiger sonnen­ähnlicher Sterne kamen die Forscher so auf die Schliche. Während die Helligkeits­schwankungen einiger Sterne ausgesprochen regelmäßig sind, verlaufen die der Sonne deutlich unordent­licher. Hier könnte der Ort, an dem die Gruppen von Stern­flecken auftreten, eine Rolle spielen. Häufen sie sich jeweils an zwei sich gegen­über­liegenden Längen­graden, ist ein sehr regel­mäßiges Verhalten zu beobachten.

Ob die Flecken ferner Sterne tatsächlich in Clustern und an bestimmen Längen­graden auftreten, lässt sich nur schwer über­prüfen. Weitere Beobach­tungen sind notwendig. „Unsere Rechnungen zeigen aber, dass die Sonne möglicher­weise kein so ausgeprägter Sonderling ist, wie zunächst gedacht“, so Sami K. Solanki vom MPI für Sonnen­system­forschung. „Möglicher­weise unter­scheidet sie sich nur in einigen Kleinig­keiten von den meisten ihrer Geschwister.“

MPS / RK

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