Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Turbulente Bewegungen in der Atmosphäre eines fernen Sterns

23.08.2017

Zum ersten Mal ist es einem Forscherteam gelungen, die turbulenten Bewegungen in der Atmosphäre eines anderen Sterns als der Sonne zu kartieren. Dies gelang mit Hilfe einer innovativen Methode, die gleich drei Teleskope der europäischen Südsternwarte ESO auf dem Paranal im nördlichen Chile miteinander verbindet. Der Astronom Keiichi Ohnaka von der Universidad Católica del Norte in Antofagasta, Chile, ist der Leiter des Teams. Zusammen mit seinen Partnern Gerd Weigelt und Karl-Heinz Hofmann vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie hat er bisher nicht gekannte geschwindigkeitsaufgelöste Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre eines fernen Sterns erzielen können.

Dem Forscherteam ist es gelungen, sowohl die Intensität als auch die Geschwindigkeit des Gases über die komplette Ausdehnung der Oberfläche und der Atmosphäre des roten Überriesensterns Antares zu vermessen. Antares (Alpha Scorpii) liegt in einer Entfernung von ca. 600 Lichtjahren in Richtung des Sternbilds Skorpion.


Erstes aufgelöstes Bild von Antares: Sternscheibe in Gelb, dazu die ausgedehnte Atmosphäre des Sterns in Blau. Der rote Überriese hat 700mal den Durchmesser der Sonne.

K. Ohnaka et al. 2017, Nature

„Zum ersten Mal haben wir eine zweidimensionale Karte der Dynamik, das heißt, der Bewegungen in der Atmosphäre, eines anderen Sterns als der Sonne erhalten. Unsere Beobachtungen wurden mit dem VLTI der ESO durchgeführt, wobei die einzelnen Teleskope mit dem AMBER-Instrument miteinander verknüpft wurden. Die Geschwindigkeit des Gases konnte dabei über Verschiebungen der Frequenz von Spektrallinien aufgrund des Dopplereffekts bestimmt werden“, erklärt Keiichi Ohnaka, der Erstautor der Studie.

Wenn Sterne das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, beginnen sie damit, Materie von ihrer Oberfläche und aus ihrer Atmosphäre zu verlieren; dieser Prozess wird als Massenverlust bezeichnet. Während man von roten Überriesen wie Antares seit längerem weiß, dass sie einem beträchtlichen Massenverlust unterliegen, ist es immer noch unbekannt, wie das passiert – ein seit mehr als einem halben Jahrhundert bestehendes noch ungelöstes Problem.

Eine der besten Möglichkeiten, diesen Prozess zu untersuchen, besteht in der Beobachtung der Gasdynamik, Bewegungen und Geschwindigkeiten in der direkten Umgebung des Sterns. Einige Bilder von Sternoberflächen sind bereits vorher erstellt worden, aber nur für eine sehr eingeschränkte Anzahl von Sternen und ohne Informationen über die Gasbewegung in der Atmosphäre.

Einzelteleskope sind nicht dazu in der Lage, Oberflächenstrukturen von Sternen mit Ausnahme unserer Sonne aufzulösen. Wenn man allerdings die Strahlung einer Reihe von Einzelteleskopen „interferometrisch“ miteinander verknüpft, kann die dafür erforderliche hohe Winkelauflösung erzielt werden. Diese Beobachtungsmethode wird als „Interferometrie“ bezeichnet.

„Die damit erreichte Auflösung ist proportional zum Abstand der beteiligten Teleskope“, erklärt Karl-Heinz Hofmann. „Wie haben das AMBER-Instrument am Very Large Telescope Interferometer der ESO für unsere Messungen eingesetzt, weil es Beobachtungen mit hoher spektraler Auflösung und die Messung von Gasgeschwindigkeiten ermöglicht.“

„Wenn wir Karten der Gasbewegung in unterschiedlichen Höhen durch die Sternatmosphäre erhalten, ergibt sich damit sogar ein dreidimensionales Bild der Gasbewegung in der Atmosphäre des Sterns“, betont Keiichi Ohnaka. Das Forscherteam arbeitet inzwischen an diesem Projekt des Übergangs von zwei auf drei Dimensionen. Das Ziel dabei ist, das Geheimnis hinter dem Massenverlustprozess zu lösen.

Die Bilder von Antares geben neue Hinweise darauf, wie der Massenverlust bei diesem Stern vor sich geht. Das Forscherteam kann zeigen, dass die Materie nicht in geordneter Form ausgeworfen wird, sondern zufällig verteilt und in turbulenter Weise.

“Diese Methode der interferometrischen Abbildung ermöglicht uns nicht nur die Untersuchung von Sternen in späten Entwicklungsphasen, sondern auch sehr junge Sterne mit noch vorhandener zirkumstellarer Scheibe, in der Planeten entstehen können, oder auch extragalaktische Objekte“, schließt Gerd Weigelt. „In allen diesen Untersuchungen ist es von größter Wichtigkeit, dass wir sowohl eine hohe Winkelauflösung als auch eine hohe spektrale Auflösung erzielen, um die Geschwindigkeitsverteilung des Gases zu erforschen.“ In der Zukunft wird das neue Interferometrie-Instrument MATISSE der ESO eine einzigartige Möglichkeit bieten, solche Beobachtungen zum ersten Mal in einem ausgedehnten Wellenlängenbereich zu erzielen.

Originalveröffentlichung:
Vigorous atmospheric motion in the red supergiant star Antares, K. Ohnaka, G. Weigelt & K.-H. Hofmann, 2017, Nature (August 17, 2017).

Kontakt:

Prof. Dr. Gerd Weigelt,
Leiter der Forschungsgruppe Infrarotastronomie
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-243
E-mail: gweigelt@mpifr-bonn.mpg.de

Prof. Dr. Keiichi Ohnaka,
Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte
Fon: +56 55 2355493
E-mail: k1.ohnaka@gmail.com

Dr. Karl-Heinz Hofmann,
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-290
E-mail: khh@mpifr-bonn.mpg.de

Dr. Norbert Junkes,
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn.
Fon: +49 228 525-399
E-mail: njunkes@mpifr-bonn.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.mpifr-bonn.mpg.de/pressemeldungen/2017/6

Norbert Junkes | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Highlight der Halbleiter-Forschung
20.02.2018 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Beobachtung und Kontrolle ultraschneller Prozesse mit Attosekunden-Auflösung
20.02.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kameratechnologie in Fahrzeugen: Bilddaten latenzarm komprimiert

21.02.2018 | Messenachrichten

Mit grüner Chemie gegen Malaria

21.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Periimplantitis: BMBF fördert zahnärztliches Verbund-Projekt mit 1,1 Millionen Euro

21.02.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics