Astronomen hören das Echo aus der Tiefe eines Roten

Astronomen hören das Echo aus der Tiefe eines Roten Riesensterns
Heute berichtet ein großes internationales Team von Astronomen von der
Entdeckung von Wellen die auf ihrem Weg durch den Stern bis in den Kern
vordringen. Diese Entdeckung wurde in dem renommierten Wissenschaftsjournal
Science publiziert. Ermöglicht wurde diese Erkenntnis durch die hochgenauen
Messungen des Weltraumteleskops Kepler. Dass Wellen existieren, die wie
Schallwellen den Stern durchqueren war schon lange bekannt. Allerdings konnten
bislang nur solche Wellen beobachtet werden, die nur die oberen Schichten eines
Sternes durchqueren. Diese Wellen dringen einige hunderttausend Kilometer tief in
den Stern ein, werden aber bei einer bestimmten Tiefe, wenn die Dichte im Inneren
des Sternes zu groß wird, an die Oberfläche zurückgeschickt. Das Team hat nun auf
unerwarteter Weise die Signatur von Wellen entdeckt, welche es bis ganz in das
Zentrum des Sternes schaffen.
Astronomen lieben diese Art von Wellen, oder wie sie sie nennen, stellare
Oszillationen. Wie ein Arzt der bei der Untersuchung den Klang des Herzens abhört
oder wie Geoseismologen Erdbeben auf der Erde nutzen um das Innere unseres
Planeten zu erforschen, verwendet diese wissenschaftliche Disziplin der
Asteroseismologie diese stellaren Oszillationen um ein vollständiges Bild des
Aufbaues der Sterne zu zeichnen. Die Entdeckung von Wellen, welche in der Lage
sind, die im Kern eines Sternes vorherrschenden Bedingungen zu erfassen, öffnen
ein Fenster in jenes Inferno im Inneren des Sternes, welches für uns ansonsten
unerreichbar und versteckt bliebe.
Entdeckt wurden diese speziellen Wellen in einem Roten Riesenstern. Rote Riesen
sind alte Sterne und unsere Sonne wird sich in etwa 5 Milliarden Jahren ebenfalls zu
einem solchen entwickeln. In diesem Stadium wird sich unsere Sonne auf das
Zehnfache ihrer jetzigen Größe aufblähen und dabei ihre Leuchtkraft
verfünfzigfachen. Gleichzeitig verändert sich auch die Farbe von gelb ins orangerötliche – daher auch die Bezeichnung Roter Riese.
„Die Möglichkeit, einen Blick in den Kern dieser Roten Riesen werfen zu können wird
es uns ermöglichen, genau zu verstehen, was mit unserer Sonne passieren wird,
wenn diese älter wird.“, sagt Paul Beck, Doktorand an der Universität Löwen in
Belgien. Paul Beck zählt zu den zahlreichen Nachwuchswissenschaftern, die die
Möglichkeit bekommen, mit Kepler-Daten zu arbeiten. Er, Tim Bedding von der
Universität Sydney und Marc-Antoine Dupret von der Universität Liège waren die
ersten die bemerkt haben, dass manche Oszillationen sich scheinbar unterschiedlich
verhielten und nicht in das klassische Schema passten. Beim Vergleich der
Beobachtungen mit theoretischen Modellen stellten sie bald fest, dass sie Wellen
gefunden hatten, welche die Bedingungen im Kern, dem Herzen des Sternes, zu
spüren bekommen haben.
Auf der Oberfläche des Sternes äußern sich diese Schwingungen in Flecken, in
denen sich die Temperatur relativ periodisch leicht verändert. Nachdem diese
winzigen Helligkeitsvariationen über hunderte von Jahren durch das Weltall gereist
sind, werden sie nun von dem hochgenauen NASA Weltraumteleskop Kepler
aufgezeichnet.
Das Team, dem diese Entdeckung gelungen ist, ist Teil des KASC, dem Kepler
Asteroseismic Science Consortium; derzeit eine der größten Arbeitsgemeinschaften
in der Astronomie. Es besteht aus mehr als 440 Astronomen, welche sich auf die
Erforschung des inneren Aufbaus der Sterne spezialisiert haben. Das Hauptquartier
liegt in Aarhus in Dänemark. „Astronomen auf der ganzen Welt beteiligen sich an der
großen Herausforderung, die Messdaten von Kepler mit dem Ziel auszuwerten, den
inneren Aufbau der Sterne besser zu verstehen“, sagt Hans Kjeldsen von der
Universität Aarhus und Koordinator des Konsortiums. „Die Messungen die Kepler
liefert sind so unglaublich genau, dass wir Dinge sehen, welche wir niemals zuvor
gesehen haben. Als ob man eine komplett neue Welt bereisen würde.“
Man geht davon aus, dass das Raumfahrzeug noch zumindest 2 Jahre lang weiter
arbeiten wird. Dabei wird es weiter dieselben Sterne beobachten und somit die
Datenreihen mit jedem weiteren Tag verbessern. Wir dürfen auf weitere
Entdeckungen gespannt sein.
Österreichbezug:
Auch wenn es auf den ersten Blick nicht ersichtlich ist, sind drei Österreicher
maßgeblich an dieser Studie beteiligt. Alle drei sind Absolventen vom Institut für
Astronomie der Universität Wien. Paul Beck, der Hauptautor dieser Studie arbeitet
seit zwei Jahren im Rahmen seiner Dissertation an der Universität Löwen in Belgien
auf dem Gebiet der Asteroseismologie von Roten Riesen. Daniel Huber schließt
derzeit seine Doktorarbeit, ebenfalls über die Erforschung Roter Riesen an der
Universität von Sydney ab. Thomas Kallinger ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der
Universitäten in British Columbia, Kanada und dem Institut für Astronomie der
Universität Wien.
Links
Homepage der Kepler-Mission (NASA):
http://kepler.nasa.gov/
Kepler Asteroseismic Science Consortium, KASC
http://astro.phys.au.dk/KASC/
Bilder von Kepler
http://kepler.nasa.gov/images/LithoArtKepler2-full.jpg
http://kepler.nasa.gov/images/Kepler2008Dec-cmykOnWht-full.jpg
Illustration eines oszillierenden roten Riesensternes:
http://www.ster.kuleuven.be/~paulb/redgiants/
Danksagungen
Wir bedanken uns für die Arbeit des Kepler-Teams. Die Finanzierung der Kepler
Mission wird durch das NASA's Science Mission Directorate bereitgestellt. Paul Beck
erhält Finanzmittel aus dem European Community's 7th Framework Programme,
ERC Projekt Nummer 227224 (PROSPERITY). Joris De Ridder bedankt sich für die
finanzielle Unterstüzung durch den FWO-Flanders (Projekt Nummer G.0728.11).
Saskia Hekker bedankt sich für die finanzielle Unterstüzung durch die
Niederländische Organisation für Wissenschaftliche Forschung (NWO)