Magnetfelder auf sonnenähnlichen Sternen

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Intensiv orangene Bänder aus superheißem, elektrisch geladenem Gas (Plasma) biegen sich aus der Oberfläche der Sonne und enthüllen die Struktur des solaren Magnetfeldes, das senkrecht aus einem Sonnenflecken aufsteigt. Astronomen erforschen jetzt die Magnetfelder sonnenartiger Sterne mit Hilfe der Polarimetrie. Hinode, JAXA / NASA


 
Die Sonne rotiert langsam, etwa einmal alle 24 Tage an ihrem Äquator, wobei das heiße Gas bei jedem Breitengrad mit einer leicht unterschiedlichen Rate rotiert. Rotation hilft, den Mechanismus anzutreiben, der stellare Magnetfelder mit Energie versorgt und bei langsam rotierenden sonnenartigen Sternen ebenfalls hilft, den solaren Aktivitätszyklus zu erklären. Im Fall sonnenähnlicher Sterne, die viel schneller als die Sonne von heute rotieren, scheint der Dynamo durch grundlegend andere Mechanismen erzeugt zu werden, die, zusammen mit vielen Einzelheiten der Entstehung des solaren Magnetfelds, nicht wirklich verstanden sind. Astronomen, die versuchen, Dynamos über einen weiten Bereich sonnenähnlicher Sterne hinweg zu verstehen (und wie sie sich entwickeln), haben zahlreiche aktive, sich sowohl langsam als auch schnell drehende Sterne beobachtet, um zu untersuchen, wie verschiedene physikalische Größen von Sternen die Dynamoprozesse verstärken oder hemmen.
Die meisten eingesetzten Techniken zur Beobachtung des Sternmagnetismus verlassen sich auf indirekte Größen des Magnetfelds, zum Beispiel Besonderheiten der von Atomen ausgesandten Strahlung. Durchmusterungen, die diese Eigenarten nutzen, haben unter anderem einen klaren Zusammenhang zwischen Rotation und magnetischen Zyklen des Sterns festgestellt. Fortschritte bei den Instrumenten, die nun die Polarisation des Lichts messen können, weiten diese Methoden aus und haben es möglich gemacht, Magnetfelder von der Stärke wie auf der Sonne bei anderen Sternen direkt zu messen.
CfA-Astronom Jose-Dias do Nascimento gehört zu einem Team von Astronomen, das nun die bis heute umfassendste Durchmusterung von Sternen auf Grundlage der Polarisation fertiggestellt hat. Sie haben Magnetfelder von siebenundsechzig Sternen vermessen und einundzwanzig davon als sonnenähnlich eingeordnet; dies steigert die Zahl der bislang als sonnenähnlich eingestuften Sterne um den Faktor vier. Die Gruppe entdeckte, daß das durchschnittliche Magnetfeld mit der stellaren Rotationsrate zu- und dem stellaren Alter abnimmt und seine Stärke mit der Strahlung aus den heißen äußeren Schichten der Sterne, ihrer Chromosphären, zusammenhängt. Nicht nur, daß diese Arbeit die bis heute umfassendste Durchmusterung ihrer Art darstellt, sie zeigt zudem die Leistungsfähigkeit der Polarisationstechnik. Die Technik zeigt, daß es möglich ist, die Untersuchung von Magnetfeldern bei sonnenähnlichen Sternen erheblich auszuweiten, um unser Verständnis von den Feldern an der Oberfläche der Sonne zu verbessern.
Literatur:
„A BCool Magnetic Snapshot Survey of Solar-Type Stars“
S. C. Marsden, P. Petit, S. V. Jeffers, J. Morin, R. Fares, A. Reiners, J.-D. do Nascimento Jr., M. Auriere, J. Bouvier, B. D. Carter, C. Catala, B. Dintrans, J.-F. Donati, T. Gastine, M. Jardine, R. Konstantinova-Antova, J. Lanoux, F. Lignieres, A. Morgenthaler, J.C. Ramirez-Velez, S. Theado, V. Van Grootel, and the BCool Collaboration
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 444, 3517–3536 (2014)