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Helligkeitsschwankungen sonnenähnlicher Sterne jetzt noch rätselhafter

07.12.2009
Eine umfassende Studie mit dem Very Large Telescope der ESO hat ein bereits seit längerem bekanntes Rätsel um sonnenähnliche Sterne weiter vertieft.

Es geht um ungewöhnliche Helligkeitsschwankungen, die sich über Jahre hinweg wiederholen und die bei rund einem Drittel aller sonnenähnlichen Sterne gegen Ende ihres Sternenlebens auftreten.

Im Laufe der letzten Jahrzehnte haben Astronomen eine Reihe möglicher Erklärungen für dieses Phänomen vorgeschlagen - doch die neuen Untersuchungen sind mit keiner davon vereinbar. Die Suche nach des Rätsels Lösung geht weiter.

"So sehr Astronomen die Dunkelheit schätzen - dass wir in dieser Angelegenheit im Dunkeln tappen, ist kein Spaß", sagt Christine Nicholls vom australischen Mount Stromlo Observatory, die Erstautorin des Fachartikels, in dem die neuen Ergebnisse vorgestellt werden. "Wir haben für diese Klasse sonnenähnlicher Sterne den bislang genauesten Satz an Beobachtungsdaten gesammelt, mit dem Ergebnis, dass wir nun all die Erklärungen, die für ihr ungewöhnliches Verhalten vorgeschlagen wurden, ausschließen können."

Das Rätsel, dessen sich die Astronomen angenommen hatten, geht auf die 1930er Jahre zurück und betrifft rund ein Drittel der sonnenähnlichen Sterne in unserer Milchstraße und anderen Galaxien. Gegen Ende ihres Lebens blähen sich solche Sterne gewaltig auf, kühlen dabei ab und nehmen eine rötliche Färbung an: Sie werden zwischenzeitlich zu roten Riesen, bevor sie ihr Leben als Weiße Zwerge beenden. Bei roten Riesen werden starke Helligkeitsschwankungen beobachtet, die sich über Zeiträume von einigen Jahren hinweg wiederholen.

"Solche Helligkeitsschwankungen werden auf Sternpulsationen zurückgeführt", so Nicholls. "Vereinfacht gesagt wird der Stern abwechselnd größer und kleiner, und seine Helligkeit nimmt dementsprechend abwechselnd zu und wieder ab. Ein Drittel der Sterne zeigt allerdings noch weitere, bislang unerklärte Variationen, die sich über größere Zeiträume von bis zu fünf Jahren hinweg wiederholen."

Um herauszufinden, was es mit diesen zusätzlichen Variationen auf sich hat, beobachteten die Astronomen über einen Zeitraum von zweieinhalb Jahren hinweg 58 Sterne in der Großen Magellanschen Wolke, der uns nächsten Nachbargalaxie. Mit Hilfe des hochauflösenden Spektrografen FLAMES/GIRAFFE am Very Large Telescope der ESO nahmen sie Spektren der Sterne auf, kombinierten diese Information mit Bildern weiterer Teleskope [1], und erhielten so eine beachtliche Datensammlung über diese veränderlichen Sterne.

Oft sind es solche umfangreichen Datensätze, die den Weg zur richtigen Lösung kosmischer Rätsel weisen - indem sie einige der vorgeschlagenen Erklärungen widerlegen. In diesem Falle zeigte sich allerdings, dass die neuen Daten mit keinem der Lösungsvorschläge vereinbar sind. Damit wissen die Astronomen nun, dass sie nach einer ganz neuen Lösung suchen müssen.

"Den neuen Daten zufolge ist es extrem unwahrscheinlich, dass sich die zusätzlichen Helligkeitsschwankungen durch Sternpulsationen erklären lassen", so der Leiter des Forscherteams, Peter Wood. "Eine weitere mögliche Erklärung, dass nämlich jeder dieser Sterne Teil eines Doppelsternsystems ist - also einen anderen Stern umkreist - ist mit unseren Daten ebenso wenig vereinbar."

Die Forscher fanden jedenfalls heraus, dass die noch nicht erklärbaren Helligkeitsschwankungen damit einhergehen, dass die Riesensterne Materie auswerfen - entweder in Form von Klumpen oder als sich ausdehnende Scheibe. "Jetzt brauchen wir einen Sherlock Holmes, der sich dieses frustrierenden Rätsels annimmt", so Nicholls.

Endnote

[1] Einbezogen wurden Helligkeitsmessungen, welche im Rahmen der Projekte MACHO und OGLE mit Teleskopen in Australien bzw. in Chile durchgeführt wurden. Die OGLE-Beobachtungen wurden zur gleichen Zeit angestellt wie die Beobachtungen mit dem VLT.

Hintergrundinformationen

Die hier beschriebenen Ergebnisse wurden in zwei Fachartikeln veröffentlicht: C. P. Nicholls et al.,"Long Secondary Periods in Variable Red Giants" in der November-Ausgabe der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sowie P. R. Wood und C. P. Nicholls, "Evidence for mass ejection associated with long secondary periods in red giants", in der neusten Ausgabe des Astrophysical Journal.

Das Forscherteam besteht aus Christine P. Nicholls und Peter R. Wood (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australia National University), Maria-Rosa L. Cioni (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK) und Igor Soszy?ski (Observatorium der Universität Warschau).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 14 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts, und VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO das European Extremely Large Telescope (E-ELT) für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, mit 42 Metern Spiegeldurchmesser ein Großteleskop der Extraklasse.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg.

Kontaktinformationen

Christine Nicholls und Peter Wood
Research School of Astronomy & Astrophysics
Mount Stromlo Observatory
Cotter Road
Weston ACT 2611
Australien
Tel.: +61-2-6125 0222 ; +61-2-6125 8032
E-Mail: Nicholls (at) mso.anu.edu.au; wood (at) mso.anu.edu.au

Dr. Markus Pössel | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://arxiv.org/abs/0907.2975
http://www.eso.org/public/germany/press-rel/pr-2009/pr-48-09.html
http://arxiv.org/abs/0910.4418

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