Einst glaubten Wissenschaftler, dass die Erde, der Mond und alle anderen Planeten in unserem Sonnensystem perfekte Kugeln seien. Das gleiche galt für die Sonne, die sie als die Himmelskugel betrachteten, die die Quelle all unserer Wärme und Energie war. Aber wie Zeit und Forschung gezeigt haben, ist die Sonne alles andere als perfekt. Abgesehen von Sonnenflecken und Sonneneruptionen ist die Sonne nicht vollständig kugelförmig.
Lange Zeit glaubten Astronomen, dass dies auch bei anderen Sternen der Fall sei. Aufgrund einer Reihe von Faktoren schienen alle Sterne, die zuvor von Astronomen untersucht wurden, eine gewisse Wölbung am Äquator (d. h. Abplattung) zu erfahren. In einer Studie, die von einem Team internationaler Astronomen veröffentlicht wurde, scheint es jetzt jedoch, dass ein langsam rotierender Stern, der sich 5000 Lichtjahre entfernt befindet, so nah an der Kugel ist, wie wir es je gesehen haben!
Bisher war die Beobachtung von Sternen auf wenige der am schnellsten rotierenden Sterne in der Nähe beschränkt und war nur durch Interferometrie . Diese Technik, die normalerweise von Astronomen verwendet wird, um Schätzungen der Sterngröße zu erhalten, beruht auf mehreren kleinen Teleskopen, die elektromagnetische Messwerte eines Sterns erhalten. Diese Informationen werden dann kombiniert, um ein höher aufgelöstes Bild zu erstellen, das von einem großen Teleskop erhalten würde.
Künstlerische Darstellung eines Sirius, eines weißen Hauptsequenzsterns vom A-Typ. Bildnachweis: NASA, ESA und G. Bacon (STScI)
Durch asteroseismische Messungen eines nahen Sterns konnte jedoch ein Team von Astronomen – von der Max-Planck-Institut , das Universität Tokio , und New York University Abu Dhabi (NYUAD) – konnten sich eine viel genauere Vorstellung von seiner Form machen. Ihre Ergebnisse wurden in einer Studie mit dem Titel „ Form eines langsam rotierenden Sterns, gemessen durch Asteroseismologie “, das kürzlich in der American Association for the Advancement of Science .
Laurent Gizon, Forscher am Max-Planck-Institut, war der Hauptautor des Papiers. Wie er Universe Today ihre Forschungsmethodik per E-Mail erklärte:
„Die neue Methode, die wir in diesem Artikel zur Messung von Sternformen vorschlagen, die Asteroseismologie, kann um mehrere Größenordnungen genauer sein als die optische Interferometrie. Sie gilt nur für Sterne, die in langlebigen nicht-radialen Moden schwingen. Die höchste Genauigkeit des Verfahrens ergibt sich aus der Genauigkeit der Messung der Frequenzen der Schwingungsmoden. Je länger die Beobachtungsdauer (vier Jahre bei Kepler), desto besser die Genauigkeit der Modenfrequenzen. Im Fall von KIC 11145123 können die genauesten Modenfrequenzen auf einen Teil von 10.000.000 bestimmt werden. Daher die erstaunliche Präzision der Asteroseismologie.“
KIC 11145123 liegt 5000 Lichtjahre von der Erde entfernt und gilt als perfekter Kandidat für diese Methode. Zum einen ist Kepler 11145123 heiß und leuchtend, mehr als doppelt so groß wie unsere Sonne und rotiert mit einer Periode von 100 Tagen. Auch seine Schwingungen sind langlebig und korrespondieren direkt mit Helligkeitsschwankungen. Verwendung von Daten der NASA KeplerMission Über einen Zeitraum von mehr als vier Jahren war das Team in der Lage, sehr genaue Formschätzungen zu erhalten.
Die Helligkeitsschwankungen können als Schwingungen oder Schwingungen innerhalb der Sterne interpretiert werden, wobei eine Technik namens Asteroseismologie verwendet wird. Bildnachweis: Kepler Astroseismology-Team.
„Wir haben die Frequenzen der Schwingungsmoden, die für die Regionen mit niedrigeren Breitengraden des Sterns empfindlicher sind, mit den Frequenzen der Schwingungsmoden verglichen, die für höhere Breitengrade empfindlicher sind“, sagte Gizon. „Dieser Vergleich hat gezeigt, dass der Radiusunterschied zwischen dem Äquator und den Polen nur 3 km mit einer Genauigkeit von 1 km beträgt. Damit ist Kepler 11145123 das rundste jemals gemessene Naturobjekt, es ist noch runder als die Sonne.“
Zum Vergleich: Unsere Sonne hat eine Rotationsperiode von etwa 25 Tagen und der Unterschied zwischen ihrem polaren und äquatorialen Radius beträgt etwa 10 km. Und auf der Erde, die eine Rotationsperiode von weniger als einem Tag hat (23 Stunden 56 Minuten und 4,1 Sekunden), gibt es einen Unterschied von über 23 km (14,3 Meilen) zwischen ihrem Polar und dem Äquator. Der Grund für diesen erheblichen Unterschied ist ein Rätsel.
In der Vergangenheit haben Astronomen herausgefunden, dass die Form eines Sterns von mehreren Faktoren abhängig sein kann – wie etwa seiner Rotationsgeschwindigkeit, Magnetfeldern, thermischen Asphären, großräumigen Strömungen, starken Sternwinden oder dem gravitativen Einfluss von Sternbegleitern oder Riesen Planeten. Ergo kann die Messung der „Asphäre“ (d. h. des Grades, in dem ein Stern KEINE Kugel ist) Astronomen viel über die Sternenstrukturen und sein Planetensystem sagen.
Normalerweise hat die Rotationsgeschwindigkeit einen direkten Einfluss auf die Asphärizität der Sterne – d. h. je schneller sie rotiert, desto abgeflachter ist sie. Als sie sich jedoch die Daten der Kepler-Sonde über einen Zeitraum von vier Jahren ansahen, stellten sie fest, dass ihre Abflachung angesichts ihrer Rotationsgeschwindigkeit nur ein Drittel der erwarteten war.
Laurent Gizon, der leitende Forscher der Studie, abgebildet mit asteroseismischen Messwerten von Kepler 11145123. Bildnachweis: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Deutschland.
Daher mussten sie schlussfolgern, dass etwas anderes für die stark kugelförmige Gestalt des Sterns verantwortlich war. „“Wir schlagen vor, dass das Vorhandensein eines Magnetfelds in niedrigen Breiten den Stern für die stellaren Schwingungen kugelförmiger aussehen lässt“, sagte Gizon. „In der Sonnenphysik ist bekannt, dass sich akustische Wellen in magnetischen Regionen schneller ausbreiten.“
Mit Blick auf die Zukunft hoffen Gizon und seine Kollegen, andere Sterne wie Kepler 11145123 untersuchen zu können. Allein in unserer Galaxie gibt es viele Sterne, deren Schwingungen durch Beobachtung von Helligkeitsänderungen genau gemessen werden können. Daher hofft das internationale Team, seine Asteroseismologie-Methode auf andere von Kepler beobachtete Sterne sowie auf bevorstehende Missionen wie TESS und TELLER .
„So wie die Helioseismologie verwendet werden kann, um das Magnetfeld der Sonne zu untersuchen, kann die Asteroseismologie verwendet werden, um den Magnetismus entfernter Sterne zu untersuchen“, fügte Gizon hinzu. „Das ist die Kernaussage dieser Studie.“
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