Eine Illustration des nahen Sterns V889, eines Sonderlings, der sich wie kein anderer Stern dreht.(Bildnachweis: Jani Närhi)
Ein naher Stern, der in vielerlei Hinsicht der Sonne ähnelt, ist in Wirklichkeit ein noch nie dagewesener Sonderling, wie Astronomen entdeckt haben.
Der überraschende Stern ist V889 Herculis, der 115 Lichtjahre entfernt im Sternbild Herkules liegt. Dieser ansonsten sonnenähnliche junge Stern dreht sich auf eine Art und Weise, die Astronomen noch nie zuvor gesehen haben, und könnte unser Modell der Sternrotation in Frage stellen, von dem die Wissenschaftler dachten, es sei gut verstanden.
Sterne sind wogende Kugeln aus überhitztem Gas oder Plasma, was bedeutet, dass sie sich nicht wie feste Körper drehen. Stattdessen weisen sie eine differentielle Rotation auf; einige Schichten bewegen sich mit anderen Geschwindigkeiten als andere. So rotiert die Sonne beispielsweise am Äquator am schnellsten, in zunehmenden Breitengraden langsamer und an den Polen am langsamsten.
V889 Herculis hingegen rotiert am schnellsten bei einem Breitengrad von etwa 40 Grad. Seine Pole drehen sich erwartungsgemäß langsamer, aber auch sein Äquator rotiert langsam, was selbst in spekulativen Computersimulationen nicht vorhergesagt wurde. Als 50 Millionen Jahre alter Stern könnte uns V889 Herculis viel über die Entwicklung unserer 4,6 Milliarden Jahre alten Sonne verraten, so die Forscher.
„Wir haben ein neu entwickeltes statistisches Verfahren auf die Daten eines bekannten Sterns angewandt, der seit Jahren an der Universität Helsinki untersucht wird“, sagte Teamkoordinator Mikko Tuomi in einer Erklärung.
„Wir haben nicht erwartet, solche Anomalien in der Sternrotation zu sehen“, fügte Tuomi hinzu. „Die Anomalien im Rotationsprofil von V889 Herculis zeigen, dass unser Verständnis der Sterndynamik und des magnetischen Dynamos unzureichend ist.“
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Dynamik eines ungeraden Balls
Das Verständnis der stellaren Rotation ist aus vielen Gründen wichtig. Sie kann nicht nur Aufschluss über die Entwicklung von Sternen geben, sondern robuste Rotationsmodelle können auch helfen, aktivitätsbedingte Effekte wie Sonnenflecken, koronale Massenauswürfe (CMEs) und Sonneneruptionen auf unserer eigenen Sonne vorherzusagen.
Die Rotation von Sternen ist aufgrund der dynamischen Prozesse, die in ihnen ablaufen, schwer zu verstehen. Sterne existieren in einem fein ausbalancierten Gleichgewicht zwischen dem nach innen gerichteten Druck ihrer eigenen Schwerkraft und dem nach außen gerichteten Druck der in ihren Kernen erzeugten Energie. Die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium im Kern eines Sterns erzeugt diese Energie und Wärme, die durch das Aufsteigen des erhitzten Plasmas und das Absinken des abgekühlten Plasmas durch den Stern getragen wird, ein Prozess, der Konvektion genannt wird. Die Konvektion trägt zur differentiellen Rotation eines Sterns bei, indem sie die lokalen Rotationsgeschwindigkeiten beeinflusst.
Ein koronaler Massenauswurf bricht aus der Sonne aus, eine Aktivität, die durch ihre differentielle Rotation bestimmt wird. (Bildnachweis: NASA/SDO)
Andere Faktoren spielen bei der differentiellen Rotation eine Rolle, z. B. die Masse eines Sterns, sein Alter, seine Zusammensetzung, seine Rotationsperiode (die Zeit, die er für eine vollständige Umdrehung benötigt) und sogar sein Magnetfeld.
„Die differentielle Rotation eines Sterns ist ein sehr entscheidender Faktor, der sich auf die magnetische Aktivität von Sternen auswirkt“, sagte Thomas Hackman, Astronom an der Universität Helsinki, in derselben Erklärung. „Die von uns entwickelte Methode öffnet ein neues Fenster in das Innenleben anderer Sterne.“
Das Team nutzte seine Modellierungsmethode und 30 Jahre Beobachtungen des Fairborn Observatory in Arizona, um das Rotationsprofil von V889 Herculis und einem anderen jungen Stern in der Nähe, LQ Hydrae, zu bestimmen, der sich etwa 60 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Hydra befindet. Der letztgenannte Stern, der ebenfalls etwa 50 Millionen Jahre alt ist, rotiert genau so, wie Astronomen es erwarten würden, nämlich ähnlich wie die Sonne.
Tuomi dankte dem leitenden Astronomen Gregory Henry von der Tennessee State University für die Beobachtungen, die sie bei der Prüfung ihres Modells und bei der Entdeckung dieses schockierenden Sterns nutzte: „Gregs Projekt ist seit vielen Jahren äußerst wertvoll für das Verständnis des Verhaltens naher Sterne. Ganz gleich, ob es darum geht, die Rotation und die Eigenschaften junger, aktiver Sterne zu untersuchen oder die Beschaffenheit von Sternen mit Planeten zu verstehen, die Beobachtungen des Fairborn Observatory sind absolut entscheidend“, so Tuomi abschließend. „Es ist erstaunlich, dass wir selbst im Zeitalter großer weltraumgestützter Observatorien mit kleinen bodengestützten 40-Zentimeter-Teleskopen grundlegende Informationen über die stellare Astrophysik erhalten können.“
Die Forschungsarbeit des Teams wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics angenommen.
