Sonnenflecken liefern neue Erkenntnisse über Rotation von roten Riesen
Laut einer Studie von Patrick Gaulme vom deutschen Max Planck-Institut für Sonnensystemforschung drehen sich einige rote Riesensterne viel schneller als bisher angenommen. Mit dem Kepler-Weltraumteleskop der NASA stellten die Astronomen fest, dass sich rund 8 % der von ihnen beobachteten roten Riesen schnell genug drehen, um Sternflecken zu offenbaren. Das Team geht davon aus, dass die älteren Sterne ihre schnelle Rotation erreichen, indem sie einem von drei unterschiedlichen Wegen in ihrer Entwicklung folgen.
Sonnenflecken liefern neue Erkenntnisse über Rotation von roten Riesen. Bild: NASA
In Sternen wie der Sonne erzeugt das komplexe Zusammenspiel zwischen Sternrotation und Plasmabewegungen unglaublich lebhafte Magnetfelder. Wenn diese magnetische Aktivität besonders stark ist, können aufsteigende Plasmawolken in den konvektiven Außenschichten eines Sterns blockiert werden. Dadurch entstehen dunkle Flecken auf seiner Oberfläche. Für einen Beobachter auf der Erde bewirken diese Sonnenflecken eine periodische Änderung der Helligkeit des Sterns, wenn er sich dreht.
Bis vor kurzem wurde nicht angenommen, dass Sternflecken auf der Oberfläche von roten Riesen vorhanden sind. Da sich diese älteren Sterne schnell ausdehnen, wenn sie sich aus der Hauptsequenz herausbewegen, während sie ihren Drehimpuls beibehalten, hatten frühere Theorien vorausgesagt, dass sie sich langsamer drehen müssen als Sterne, die unserer Sonne ähnlich sind. Eine langsamere Rotation sollte die magnetische Aktivität verringern und die Bildung von Sternflecken verhindern.
Periodische Helligkeitsschwankungen
Gaulmes Team testete diese Idee, indem es eine Stichprobe von etwa 4.500 roten Riesen analysierte, die das Weltraumteleskop Kepler zwischen 2009 und 2013 gesammelt hatte. Im Gegensatz zu früheren Theorien stellten sie fest, dass 370 der Sterne (etwa 8%) periodische Helligkeitsschwankungen aufwiesen, die durch Sonnenflecken erklärt werden können, die über ihre Oberflächen laufen.
Einige neuere Studien haben gezeigt, dass Sonnenflecken bei roten Riesen in binären Systemen auftreten könnten, in denen ein roter Riese Drehimpuls von seinem Begleitstern erhalten kann, bis ihre Rotationen synchronisiert sind. Das war zwar bei einigen der beobachteten roten Riesen der Fall, aber es machte trotzdem gerade 15 % der vom Team analysierten fleckigen Sterne aus.
Gaulme und Kollegen folgten den Hinweisen ihrer Studie und kamen zu dem Schluss, dass der Rest der roten Riesen in zwei Gruppen geteilt werden kann. Die erste Gruppe enthielt Sterne mit ähnlichen Massen wie die Sonne. Das Team glaubt, dass diese roten Riesen Drehimpulse erhalten haben, als sie während ihrer Expansion umlaufende Planeten verschlungen haben.
Im Gegensatz dazu zeigten massereichere Sterne in der zweiten Gruppe während ihrer Zeit als Hauptreihensterne eine geringere magnetische Aktivität. Ihre ruhigeren Umgebungen verhinderten das Entweichen von Material und ermöglichten es den Sternen, den Drehimpuls beizubehalten. Obwohl diese Sterne während ihrer Entwicklung leicht langsamer wurden, behielten sie dennoch genügend magnetische Aktivität bei, um Sonnenflecken zu zeigen, nachdem sie rote Riesen geworden waren. Das Team hofft nun, sein Verständnis durch die PLATO-Mission der ESA, die 2026 starten soll, weiter zu verbessern.
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