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Göttingen Göttinger Forscher zeigen innere Rotation eines sonnenähnlichen Sterns
Campus Göttingen Göttinger Forscher zeigen innere Rotation eines sonnenähnlichen Sterns
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17:37 30.07.2013
Heißes Plasma führt zu Schwingungen: Wissenschaftler messen die Vibrationen.
Heißes Plasma führt zu Schwingungen: Wissenschaftler messen die Vibrationen. Quelle: Garlick
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Göttingen

Außerdem zeigten sie, dass der Körper, der den Stern umkreist, ein Exoplanet ist. Dabei nutzten die Forscher Methoden der Asteroseismologie, teilt das MPS mit.

In Sternen, die der Sonne ähneln, steigt heißes Plasma im Innern auf, kühlt ab und sinkt wieder herab. Dieser Vorgang erzeugt Druck- beziehungsweise Schallwellen, die im Inneren des Sterns eingeschlossen sind. Sie sorgen dafür, dass der Stern wie eine Glocke vibriert. Die Asteroseismologie nutzt die Schwingungen an der Oberfläche, um die innere Rotation von Sternen zu bestimmen.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich der untersuchte Stern HD52265 etwa 2,3 mal so schnell wie die Sonne dreht und seine Drehachse um 30 Grad gegenüber der Verbindungslinie zur Erde geneigt ist. Er befindet sich mehr als 90 Lichtjahre entfernt im Sternbild Einhorn.

Die Forschergruppe unter Leitung von Prof. Laurent Gizon, Direktor am MPS und Professor an der Universität Göttingen, verwendete für ihre Studie Daten des Weltraumteleskops Corot. Forscher richteten es 117 Tage ohne Pause auf HD52265. Solch lange und ununterbrochenen Beobachtungszeiten sind entscheidend, um die Schwingungsfrequenzen eines Sterns mit der notwendigen Genauigkeit bestimmen zu können. „Die Drehung des Sterns hinterlässt winzige Spuren in den Frequenzen, mit denen er schwingt”, erklärt Gizon.

Unterschiede in den Schwingfrequenzen

Druckwellen, die sich in Richtung der Rotationsbewegung ausbreiten sind schneller als solche, die sich in entgegengesetzte Richtung bewegen. Dies führt zu Unterschieden in den Schwingungsfrequenzen, die im hypothetischen Fall eines nicht-rotierenden Sterns nicht vorhanden wären. Die Sichtbarkeit der einzelnen Schwingungen hängt zudem vom Winkel ab, unter dem der Stern betrachtet wird.

„Die asteroseismologischen Ergebnisse stimmen hervorragend mit denen anderer, unabhängiger Messungen überein“, betont Gizon. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass im Fall von HD52265 die Rotationsgeschwindigkeit an der Oberfläche und die im Innern sehr ähnlich sind. Dies trifft auch auf die Sonne und anderen sonnenähnliche Sterne zu.

Seit mehr als zehn Jahren ist zudem bekannt, dass ein zweiter Körper den Stern umkreist. „Da seine Masse jedoch nicht bekannt war, war unklar, ob er zu einer Klasse massearmer Sterne, sogenannter Brauner Zwerge, zu rechnen ist, oder ob es sich um einen Exoplaneten handelt“, erklärt Dr. Thorsten Stahn von der Universität Göttingen. Extrasolare Planeten stehen nicht unter dem gravitativen Einfluss der Sonne und gehören somit einem anderen Planetensystem an.

Eine untere Grenze für die Masse des Körpers hatten Forscher bereits ermittelt. Die genaue Masse lässt sich jedoch nur bestimmen, wenn auch die Neigung der Bahnachse des Planeten bekannt ist. Mit Hilfe der Asteroseismologie lässt sich die Neigung der Drehachse des Sterns berechnen.

Masser errechnet

Da in der Regel angenommen wird, dass beide Achsen dieselbe Neigung aufweisen, konnten die Forscher die tatsächliche Masse errechnen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Körper „1,85 mal so schwer wie der Jupiter ist“, sagt Stahn und fügt an, dass der Planet deshalb kein Brauner Zwerg sein könne.

„Dies wirft eine Frage auf: Wie konnte ein solch riesiger Planet in so geringer Entfernung zu einem Stern entstehen“, meint Dr. Hannah Schunker, die neben Gizon das Projekt „Asteroseismologie und Dynamos in sonnenähnlichen Sternen“ leitet.  „Die Neigung der Drehachse birgt zusätzliche Informationen über dieses System aus Stern und Planet.

Diese könnten uns helfen zu entscheiden, welches Szenario für Entstehung und Evolution des Systems am wahrscheinlichsten ist“, sagt Schunker. Die neuen Ergebnisse belegen laut MPS das Potenzial der Asteroseismologie, die Geheimnisse des Innern von Sternen zu lüften und Exoplaneten zu charakterisieren, die sie umkreisen.

Die Studie wurde im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Astrophysikalische Strömungsinstabilität und Turbulenz” der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Im Bereich arbeiten elf Forschungseinrichtungen aus Göttingen und Umgebung eng zusammen.

eb/fri