Super-Eruptionen auf sonnenähnlichen Sternen

Sonneneruptionen entstehen durch die plötzliche Freisetzung magnetischer Energie – 10²² bis 10²⁵ Joule innerhalb von Minuten bis Stunden – in der Umgebung großer Sonnenflecken. Ähnliche Strahlungsausbrüche gibt es bei vielen Sternen. Und vereinzelt haben Astronomen Super-Eruptionen (engl.: superflares) mit Energien von 10²⁶ bis 10³² Joule, abgestrahlt innerhalb Minuten bis zu Tagen, bei Sternen beobachtet – sogar bei solchen Sternen, die ansonsten unserer Sonne ähneln.

Unsere Sonne scheint, glücklicherweise für die menschliche Zivilisation, keine solchen Super-Ausbrüche zu zeigen. Es gibt keine historischen Aufzeichnungen über derartige Ereignisse innerhalb der vergangenen 2000 Jahre und geophysikalische Indizien sprechen dafür, dass es seit einer Milliarde Jahren auf der Sonne zumindest keine Eruption mit einer Energie größer als 10²⁹ Joule gegeben hat.

Das bislang favorisierte Modell erklärt die Entstehung von Super-Eruptionen über die Wechselwirkung des stellaren Magnetfelds mit dem Magnetfeld eines nahen jupiterähnlichen Planeten. Damit liefert das Modell auch eine Erklärung für das Fehlen solcher Ereignisse bei der Sonne: Unser Zentralgestirn wird nicht von einem solchen Planeten umkreist, damit kann es nicht zu einer solchen Wechselwirkung kommen.

Über knapp fünfzig Super-Eruptionen wurde in den vergangenen 120 Jahren in der Fachliteratur berichtet – eine viel zu geringe Zahl, um daraus verlässliche statistische Informationen abzuleiten und das Modell zu überprüfen. Das hat sich nun geändert. Hiroyuki Maehara von der Universität Kyoto und seine Kollegen haben in den Daten des Kepler-Satelliten nach Super-Eruptionen gesucht. Kepler dient hauptsächlich der Suche nach extrasolaren Planeten, aber seine Überwachung der Helligkeit von 145.000 Sternen liefert zugleich eine Fülle weiterer Informationen.

Maehara und sein Team stießen in den über 120 Tage gesammelten Helligkeitsdaten von 83.000 Sternen auf 365 Super-Eruptionen. Davon fanden 101 der Ausbrüche auf langsam rotierenden, sonnenähnlichen Sternen statt. Zu ihrer Überraschung fanden die Forscher aber bei den Sternen mit Super-Ausbrüchen keinerlei Hinweise auf die Existenz von heißen, jupiterähnlichen Planeten. Kepler registriert die Abnahme der scheinbaren Sternhelligkeit, wenn ein solcher Planet von der Erde aus gesehen vor dem Stern vorüberzieht. Statistisch gesehen sollte bei zehn Prozent der Sterne die Bahn des Planeten so liegen, das es zu einem Transit kommt. Doch Maehara und seine Kollegen fanden keinen einzigen Transit eines heißen Jupiters bei Sternen mit Super-Eruptionen. Damit muss das Modell der magnetischen Wechselwirkung mit einem nahen Riesenplaneten wohl verworfen werden.

Interessanterweise fand das Forscherteam aber einen anderen Unterschied zwischen sonnenähnlichen Sternen mit Super-Eruptionen und der Sonne: Alle diese Sterne zeigen Anzeichen für Sternflecken, die erheblich größer sind als die größten Sonnenflecken. Diese Entdeckung legt nahe, dass solche Riesenflecken die Ursache für Super-Eruptionen sind. Und sie wirft zugleich die Frage auf, warum manche Sterne solche gewaltigen Flecken besitzen und andere – wie unsere Sonne – nicht.

Rainer Kayser

OD