Ein nahegelegener Stern, der der Sonne in vielerlei Hinsicht ähnelt, ist tatsächlich ein beispielloser Sonderling, wie Astronomen herausgefunden haben.
Der überraschende Stern ist V889 Herculis, der 115 Lichtjahre entfernt im Sternbild Herkules liegt. Dieser ansonsten sonnenähnliche junge Stern dreht sich auf eine Weise, die Astronomen noch nie zuvor gesehen haben, und könnte unser Modell der Sternrotation in Frage stellen, das Wissenschaftler für gut verstanden gehalten hatten.
Sterne sind brodelnde Kugeln aus überhitztem Gas oder Plasma, das heißt, sie rotieren nicht wie feste Körper. Stattdessen weisen sie eine unterschiedliche Rotation auf; Manche Schichten bewegen sich mit einer anderen Geschwindigkeit als andere. Beispielsweise dreht sich die Sonne am Äquator am schnellsten, bei zunehmenden Breitengraden langsamer und an ihren Polen am langsamsten.
V889 Herculis hingegen rotiert am schnellsten auf einem Breitengrad von etwa 40 Grad. Seine Pole drehen sich erwartungsgemäß langsamer, aber auch sein Äquator dreht sich langsam, was selbst in spekulativen Computersimulationen nicht vorhergesagt wurde. Als 50 Millionen Jahre alter Stern könnte V889 Herculis uns viel über die Entwicklung unserer 4,6 Milliarden Jahre alten Sonne erzählen, sagten Forscher.
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„Wir haben eine neu entwickelte statistische Technik auf die Daten eines bekannten Sterns angewendet, der seit Jahren an der Universität Helsinki untersucht wird“, sagte Teamkoordinator Mikko Tuomi in einer Erklärung.
„Wir hatten nicht damit gerechnet, solche Anomalien in der Sternrotation zu sehen“, fügte Tuomi hinzu. „Die Anomalien im Rotationsprofil von V889 Herculis weisen darauf hin, dass unser Verständnis der Sterndynamik und der magnetischen Dynamos unzureichend ist.“
Dynamik eines Sonderlings
Das Verständnis der Sternrotation ist aus vielen Gründen wichtig. Es kann nicht nur Aufschluss über die Entwicklung von Sternen geben, sondern robuste Rotationsmodelle können auch dabei helfen, aktivitätsbasierte 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 befinden sich 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. Letztere wird durch das Aufsteigen von erhitztem Plasma und das Absinken von gekühltem Plasma durch den Stern transportiert, ein Prozess, der Konvektion genannt wird. Konvektion trägt zur unterschiedlichen Rotation eines Sterns bei, indem sie die lokalen Rotationsraten beeinflusst.
Bei der unterschiedlichen Rotation spielen noch andere Faktoren eine Rolle, etwa die Masse eines Sterns, sein Alter, seine Zusammensetzung, seine Rotationsperiode (die Zeit, die er braucht, um sich vollständig zu drehen) und sogar sein Magnetfeld.
„Die differenzielle Rotation der Sterne ist ein sehr entscheidender Faktor, der sich auf die magnetische Aktivität von Sternen auswirkt“, sagte der Astronom Thomas Hackman von 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 vom Fairborn Observatory in Arizona, um das Rotationsprofil von V889 Herculis und einem weiteren nahegelegenen jungen Stern, LQ Hydrae, zu bestimmen, der sich etwa 60 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Hydra befindet. Der letztgenannte Stern, ebenfalls etwa 50 Millionen Jahre alt, dreht sich genau so, wie es Astronomen erwarten würden, ähnlich wie die Rotation der Sonne.
Tuomi dankte dem leitenden Astronomen Gregory Henry von der Tennessee State University für die Beobachtungen, die beim Testen ihres Modells verwendet wurden, und für die Unterstützung bei der Entdeckung dieses schockierenden Sterns.
„Seit vielen Jahren ist Gregs Projekt äußerst wertvoll für das Verständnis des Verhaltens naher Sterne. Ob die Motivation darin besteht, die Rotation und Eigenschaften junger, aktiver Sterne zu untersuchen oder die Natur von Sternen mit Planeten zu verstehen, die Beobachtungen des Fairborn Observatory haben es getan.“ „war absolut entscheidend“, schloss Tuomi. „Es ist erstaunlich, dass wir selbst im Zeitalter großer weltraumgestützter Observatorien mit kleinen bodengestützten 40-Zentimeter-Teleskopen grundlegende Informationen zur Sternastrophysik erhalten können.“
Die Forschung des Teams wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics angenommen.
