(NASA-Video/YouTube) Eine Klasse von Sternen, die in der gesamten Galaxie widersprüchliche Frequenzen erzeugten, wurde gerade entwirrt. Mithilfe der vom TESS-Weltraumteleskop der NASA gesammelten Daten haben Astronomen endlich einen Rhythmus in den Pulsationen seltsamer, junger Sterne gefunden.
Sie heißen Delta-Scuti-veränderliche Sterne , und sie rotieren so schnell, dass die Sterne leicht abflachen, ihre Pulsationsmuster durcheinander geraten und scheinbar Chaos erzeugen.
Aus diesem Chaos haben wir jetzt Ordnung: regelmäßige, hochfrequente Pulsationsmoden, die in 60 Delta-Scuti-Sternen mittlerer Masse identifiziert wurden, die zwischen dem 1,5- und 2,5-fachen der Sonnenmasse liegen.
„Delta-Scuti-Sterne pulsieren eindeutig auf interessante Weise, aber die Muster dieser Pulsationen entziehen sich bisher unserem Verständnis“, sagte der Astronom Tim Bedding von der University of Sydney in Australien .
„Um eine musikalische Analogie zu verwenden: Viele Sterne pulsieren entlang einfacher Akkorde, aber Delta-Scuti-Sterne sind komplex, mit Noten, die durcheinander zu sein scheinen.“ „TESS hat uns gezeigt, dass das nicht auf alle zutrifft.“
Sternpulsationen sind kein ungewöhnliches Phänomen. Viele Sterne - vielleicht sogar alle - oszillieren in rhythmischen Mustern, verursacht durch akustische Wellen, die im Inneren des Sterns umherspringen. Es wird angenommen, dass diese Wellen von erzeugt werden Konvektion und das Magnetfeld des Sterns , und sie bewirken, dass sich der Stern leicht ausdehnt und zusammenzieht, wie ein Herzschlag. Dies ist an schwachen Schwankungen in der Lichtmenge erkennbar, die der Stern abgibt.
Genauso wie Erdbeben genutzt werden können, um die Eingeweide der Erde zu erforschen, können die Schwingungen von Sternen Aufschluss darüber geben, was in ihrem Inneren vor sich geht. Dies kann genutzt werden, um mehr über Eigenschaften wie ihr Alter, ihre Zusammensetzung und ihre Temperatur zu erfahren – ein Gebiet, das als Asteroseismologie bekannt ist.
Um asteroseismologische Daten zu sammeln, muss man eine ganze Weile auf Sterne starren, um umfassende Informationen über ihre Lichtvariationen zu sammeln. Und da TESS genau dafür gebaut wurde, eine ganze Menge Sterne gleichzeitig anzustarren, um Lichtschwankungen zu erkennen – wenn auch von exoplanetaren Transiten und nicht von Sternoszillationen –, stellt sich heraus, dass es etwas Besonderes ist ein Champion der Asteroseismologie .
Zusätzlich zu seinen groß angelegten Beobachtungen auf der Suche nach Exoplaneten hat TESS Tausende von Delta-Scuti-Sternen genau beobachtet. Bei diesen letzteren Beobachtungen entdeckten die Forscher etwas Erstaunliches: eine Untergruppe von Delta-Scuti-Sternen, die scheinbar regelmäßige Pulsationsmuster aufwiesen.
Auch Kepler hat über einen Zeitraum von vier Jahren rund 300 Delta-Scuti-Sterne beobachtet, also fügte das Team diese Daten seiner Suche hinzu. Mit einer speziell entwickelten Software analysierten sie 92.000 Lichtkurven, was zur Identifizierung von 60 Sternen mit regelmäßigen Pulsationen in hohen Frequenzen führte.
„Die TESS-Daten der NASA haben bei einer viel größeren Anzahl dieser Sterne zu präzisen Nachweisen geführt als zuvor“, sagte der Astronom Daniel Huber von der University of Hawai'i . „Damit ist das Bild nun endlich aufgeklärt und wir konnten regelmäßige Strukturen erkennen.“ Es ist, als ob die Noten eines Liedes endlich zusammenpassen und eine wunderschöne Melodie erklingen lassen.“
Eine umfassendere Analyse der Eigenschaften der regelmäßig pulsierenden Untergruppe der Delta-Scuti-Sterne erweist sich als aufschlussreich: Sie sind alle jünger als die Delta-Scuti-Sterne, die sich weiterhin jeder Ordnung widersetzen.
Dies steht im Einklang mit unserem Verständnis der Sternentwicklung – dass Pulsationsspektren mit zunehmendem Alter der Sterne komplexer werden. Es kann aber auch als leistungsstarkes Werkzeug eingesetzt werden.
„Wir können die Informationen über regelmäßige Abstände in anderen Delta-Scuti-Sternen als Altersdiagnose verwenden“, erklärte der Astronom Daniel Holdsworth von der University of Central Lancashire im Vereinigten Königreich .
„Das Alter eines Sterns oder einer Sterngruppe kann schwer zu bestimmen sein, da die Ergebnisse um den Faktor zwei voneinander abweichen.“ „Die Asteroseismologie ist jedoch in der Lage, sehr genaue Altersangaben zu liefern und bietet so die Möglichkeit, unser Verständnis der Galaxie um uns herum zu erweitern.“
Die Daten haben bereits dazu beigetragen, eine Debatte über das Alter eines Delta-Scuti-Sterns namens HD 31901 beizulegen, der zu gehört Fische-Eridanus-Strom von Sternen in der Nähe der Sonnenumgebung. Zwei frühere Berechnungen hatten ein völlig unterschiedliches Alter ergeben – etwa eine Milliarde Jahre, basierend auf einem Roten Riesen, von dem angenommen wurde, dass er Teil des Stroms ist; und 130 Millionen Jahre, basierend auf der Rotation anderer Sterne innerhalb des Stroms.
Die asteroseismologischen Daten zu HD 31901 deuten darauf hin, dass er etwa 150 Millionen Jahre alt ist – was das jüngere Alter des Stroms stützt.
„Das ist wirklich ein Durchbruch.“ „Jetzt haben wir eine regelmäßige Reihe von Pulsationen für diese Sterne, die wir verstehen und mit Modellen vergleichen können“, sagte der Astronom Simon Murphy von der University of Sydney .
„Es wird uns ermöglichen, diese Sterne mithilfe der Asteroseismologie auf eine Weise zu vermessen, wie wir es noch nie zuvor geschafft haben.“ Aber es hat uns auch gezeigt, dass dies nur ein Sprungbrett für unser Verständnis der Delta-Scuti-Sterne ist.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .