Zu einer Zeit glaubten Wissenschaftler, dass die Erde, der Mond und alle anderen Planeten in unserem Sonnensystem perfekte Kugeln waren. Gleiches galt für die Sonne, die sie als die himmlische Kugel betrachteten, die die Quelle all unserer Wärme und Energie war. Aber wie Zeit und Forschung gezeigt haben, ist die Sonne alles andere als perfekt. Neben Sonnenflecken und Sonneneruptionen ist die Sonne nicht vollständig kugelförmig.
Für einige Zeit glaubten Astronomen, dass dies auch bei anderen Sternen der Fall war. Aufgrund einer Reihe von Faktoren schienen alle Sterne, die zuvor von Astronomen untersucht worden waren, am Äquator eine gewisse Ausbeulung (d. H. Schrägheit) zu erfahren. In einer Studie, die von einem Team internationaler Astronomen veröffentlicht wurde, scheint es nun, dass ein langsam rotierender Stern, der 5000 Lichtjahre entfernt liegt, so sphärisch ist, wie wir es jemals gesehen haben!
Bisher war die Beobachtung von Sternen nur auf einige der am schnellsten rotierenden Sterne in der Nähe beschränkt und war nur durch Interferometrie möglich. Diese Technik, die normalerweise von Astronomen verwendet wird, um Schätzungen der Sterngröße zu erhalten, beruht auf mehreren kleinen Teleskopen, die elektromagnetische Messwerte auf einem Stern erhalten. Diese Informationen werden dann kombiniert, um ein Bild mit höherer Auflösung zu erzeugen, das von einem großen Teleskop erhalten würde.
Durch die Durchführung asteroseismischer Messungen eines nahe gelegenen Sterns konnte ein Team von Astronomen - vom Max-Planck-Institut, der Universität Tokio und der New Yorker Universität Abu Dhabi (NYUAD) - eine viel genauere Vorstellung von seiner Form gewinnen. Ihre Ergebnisse wurden in einer Studie mit dem Titel „Form eines langsam rotierenden Sterns, gemessen durch Asteroseismologie“ veröffentlicht, die kürzlich in der American Association for the Advancement of Science veröffentlicht wurde.
Laurent Gizon, ein Forscher am Max-Planck-Institut, war der Hauptautor des Papiers. Als er dem Space Magazine ihre Forschungsmethodik per E-Mail erklärte:
„Die neue Methode, die wir in diesem Artikel zur Messung von Sternformen vorschlagen, die Asteroseismologie, kann mehrere Größenordnungen genauer sein als die optische Interferometrie. Dies gilt nur für Sterne, die in langlebigen nicht radialen Moden schwingen. Die endgültige Genauigkeit der Methode ergibt sich aus der Genauigkeit der Messung der Frequenzen der Schwingungsmoden. Je länger die Beobachtungsdauer ist (bei Kepler vier Jahre), desto besser ist die Genauigkeit der Modenfrequenzen. Im Fall von KIC 11145123 können die genauesten Modenfrequenzen zu einem Teil von 10.000.000 bestimmt werden. Daher die erstaunliche Präzision der Asteroseismologie. “
KIC 11145123 liegt 5000 Lichtjahre von der Erde entfernt und wurde als perfekter Kandidat für diese Methode angesehen. Zum einen ist Kepler 11145123 heiß und leuchtend, mehr als doppelt so groß wie unsere Sonne und dreht sich mit einem Zeitraum von 100 Tagen. Seine Schwingungen sind ebenfalls langlebig und entsprechen direkt Schwankungen seiner Helligkeit. Verwendung von Daten der NASA Kepler Über einen Zeitraum von mehr als vier Jahren konnte das Team sehr genaue Formschätzungen erhalten.
"Wir haben die Frequenzen der Schwingungsmoden, die für die Regionen mit niedrigen Breiten des Sterns empfindlicher sind, mit den Frequenzen der Moden verglichen, die für höhere Breiten empfindlicher sind", sagte Gizon. „Dieser Vergleich ergab, dass der Radiusunterschied zwischen Äquator und Polen nur 3 km mit einer Genauigkeit von 1 km beträgt. Damit ist Kepler 11145123 das rundeste natürliche Objekt, das jemals gemessen wurde. Es ist sogar runder als die Sonne. “
Zum Vergleich: Unsere Sonne hat eine Rotationsperiode von ungefähr 25 Tagen und der Unterschied zwischen ihren polaren und äquatorialen Radien beträgt ungefähr 10 km. Und auf der Erde mit einer Rotationsperiode von weniger als einem Tag (23 Stunden 56 Minuten und 4,1 Sekunden) gibt es einen Unterschied von über 23 km zwischen Polar und Äquator. Der Grund für diesen erheblichen Unterschied ist ein Rätsel.
In der Vergangenheit haben Astronomen herausgefunden, dass die Form eines Sterns auf mehrere Faktoren zurückzuführen ist - wie Rotationsgeschwindigkeit, Magnetfelder, thermische Asphärizitäten, großräumige Strömungen, starke Sternwinde oder den Gravitationseinfluss von Sternbegleitern oder Riesen Planeten. Ergo kann die Messung der "Asphärizität" (d. H. Des Grades, in dem ein Stern KEINE Kugel ist) den Astronomen viel über die Sternstrukturen und ihr Planetensystem sagen.
Normalerweise hat sich gezeigt, dass die Rotationsgeschwindigkeit einen direkten Einfluss auf die Asphärizität der Sterne hat - d. H. Je schneller sie sich dreht, desto abgeflachter ist sie. Bei der Betrachtung der Daten, die die Kepler-Sonde über einen Zeitraum von vier Jahren erhalten hatte, stellten sie jedoch fest, dass ihre Schrägstellung angesichts ihrer Rotationsgeschwindigkeit nur ein Drittel der erwarteten Werte betrug.
Als solche mussten sie zu dem Schluss kommen, dass etwas anderes für die hochkugelförmige Form des Sterns verantwortlich war. "Wir schlagen vor, dass das Vorhandensein eines Magnetfelds in niedrigen Breiten den Stern für die Sternschwingungen sphärischer erscheinen lässt", sagte Gizon. "In der Sonnenphysik ist bekannt, dass sich Schallwellen in magnetischen Regionen schneller ausbreiten."
Mit Blick auf die Zukunft hoffen Gizon und seine Kollegen, andere Sterne wie Kepler 11145123 untersuchen zu können. Allein in unserer Galaxie gibt es viele Sterne, deren Schwingungen durch Beobachtung von Helligkeitsänderungen genau gemessen werden können. Daher hofft das internationale Team, seine Asteroseismologiemethode auf andere von Kepler beobachtete Sterne sowie auf bevorstehende Missionen wie TESS und PLATO anwenden zu können.
"Genau wie die Helioseismologie zur Untersuchung des Magnetfelds der Sonne verwendet werden kann, kann die Asteroseismologie zur Untersuchung des Magnetismus an entfernten Sternen verwendet werden", fügte Gizon hinzu. "Dies ist die Hauptbotschaft dieser Studie."
