Astronomen entdecken Anomalien in der Rotation des Sterns V889 Herculis

Die Sonne rotiert am Äquator am schnellsten, während sich die Rotationsrate in höheren Breiten verlangsamt und in den Polarregionen am langsamsten ist. Aber ein nahegelegener sonnenähnlicher Stern – V889 Herculis, etwa 115 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Herkules – rotiert am schnellsten auf einem Breitengrad von etwa 40 Grad, während sich der Äquator und die Polarregionen langsamer drehen. Diese Entdeckung wurde veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik.

Ein ähnliches Rotationsprofil wurde für keinen anderen Stern beobachtet. Das Ergebnis ist verblüffend, da die Sternrotation als ein gut verstandener grundlegender physikalischer Parameter gilt, ein solches Rotationsprofil jedoch nicht einmal in Computersimulationen vorhergesagt wurde.

„Wir haben eine neue statistische Technik auf Daten eines bekannten Sterns angewendet, der jahrelang an der Universität Helsinki untersucht wurde. Wir hatten nicht damit gerechnet, solche Anomalien in der Sternrotation zu beobachten. „Die Anomalien im Rotationsprofil von V889 Herculis deuten darauf hin, dass unser Verständnis der Sterndynamik und magnetischen Dynamos unzureichend ist“, erklärt Forscher Mikko Tuomi, der die Forschung koordinierte.

Dynamik einer Plasmakugel

Der Zielstern V889 Herculis sieht einer jungen Sonne sehr ähnlich und erzählt die Geschichte und Entwicklung unserer Sonne. Tuomi betont, dass es wichtig sei, die Sternastrophysik zu verstehen, um beispielsweise durch Aktivitäten auf der Sonnenoberfläche hervorgerufene Phänomene wie Flecken und Flares vorherzusagen.

Sterne sind kugelförmige Strukturen, in denen sich Materie im Plasmazustand befindet und aus geladenen Teilchen besteht. Sie sind dynamische Objekte, die im Gleichgewicht zwischen dem durch Kernreaktionen in ihrem Kern erzeugten Druck und ihrer eigenen Schwerkraft stehen. Im Gegensatz zu vielen Planeten haben sie keine feste Oberfläche.

Die Sternrotation ist nicht über alle Breitengrade hinweg konstant, ein Phänomen, das als Differentialrotation bekannt ist. Sie wird dadurch verursacht, dass heißes Plasma über ein Phänomen namens Konvektion an die Oberfläche des Sterns aufsteigt, was wiederum Auswirkungen auf die lokale Rotationsgeschwindigkeit hat. Tatsächlich muss der Drehimpuls erhalten bleiben und Konvektion erfolgt senkrecht zur Rotationsachse in der Nähe des Äquators, während sie in der Nähe der Pole parallel zur Achse verläuft.

Allerdings haben viele Faktoren wie Sternmasse, Alter, chemische Zusammensetzung, Rotationsperiode und Magnetfeld Auswirkungen auf die Rotation und führen zu Variationen in den unterschiedlichen Rotationsprofilen.

Eine statistische Methode zur Bestimmung des Rotationsprofils

Thomas Hackman, ein Astronomieprofessor, der an der Forschung beteiligt war, erklärt, dass die Sonne der einzige Stern ist, dessen Rotationsprofil untersucht werden konnte. „Die unterschiedliche Rotation von Sternen ist ein entscheidender Faktor, der die magnetische Aktivität von Sternen beeinflusst. Die von uns entwickelte Methode öffnet ein neues Fenster in das Innenleben anderer Sterne. »

Astronomen der Abteilung für Teilchenphysik und Astrophysik der Universität Helsinki haben das Rotationsprofil zweier nahegelegener junger Sterne bestimmt, indem sie neue statistische Modelle auf Beobachtungen der Leuchtkraft über große Entfernungen angewendet haben. Sie modellierten die periodischen Variationen der Beobachtungen, indem sie Unterschiede in der scheinbaren Bewegung der Punkte auf verschiedenen Breitengraden berücksichtigten. Die Bewegung der Flecken ermöglichte es dann, das Rotationsprofil der Sterne abzuschätzen.

Es wurde festgestellt, dass der zweite Zielstern, LQ Hydrae im Sternbild Hydra, ungefähr wie ein starrer Körper rotiert: Die Rotation schien vom Äquator bis zu den Polen unverändert zu sein, was darauf hindeutet, dass die Unterschiede sehr gering sind.

Beobachtungen des Fairborn-Observatoriums

Die Forscher stützen sich auf Beobachtungen von Zielsternen vom Fairborn Observatory. Die Helligkeit von Sternen wird seit fast 30 Jahren mit Roboterteleskopen überwacht und liefert Einblicke in das Verhalten von Sternen über einen langen Zeitraum.

Tuomi schätzt die Arbeit des leitenden Astronomen Gregory Henry von der University of Tennessee, USA, der die Fairborn-Beobachtungskampagne leitet.

„Seit vielen Jahren hat sich Gregs Projekt als äußerst wertvoll für das Verständnis des Verhaltens naher Sterne erwiesen. Ob das Ziel darin bestand, die Rotation und Eigenschaften junger aktiver Sterne zu untersuchen oder die Natur von Sternen mit Planeten zu verstehen, die Beobachtungen des Fairborn Observatory waren absolut entscheidend.

„Es ist erstaunlich, dass wir auch im Zeitalter großer Weltraumobservatorien mit kleinen bodengestützten 40-cm-Teleskopen grundlegende Informationen über die Sternastrophysik gewinnen können.“ »

Die Zielsterne V889 Herculis und LQ Hydrae sind beide etwa 50 Millionen Jahre alte Sterne, die der jungen Sonne in vielerlei Hinsicht ähneln. Beide rotieren sehr schnell, mit Rotationsperioden von nur etwa anderthalb Tagen. Aus diesem Grund enthalten Leuchtkraftbeobachtungen mit langer Basislinie viele Rotationszyklen. Diese Sterne wurden als Ziele ausgewählt, weil sie seit Jahrzehnten beobachtet werden und beide an der Universität Helsinki aktiv untersucht werden.