Eine Astronomengruppe unter Leitung der University of Sydney hat festgestellt, dass starke Magnetfelder in Sternen häufig vorkommen und nicht so selten sind wie bislang angenommen. Das wird sich auf unser Wissen über die Entwicklung von Sternen auswirken. Die Ergebnisse könnten möglicherweise zu einem besseren Verständnis des solaren Magnetzyklus führen, der bekannterweise Kommunikationssysteme und die Bewölkung auf der Erde beeinflusst.
Das Team nutzte Daten der NASA-Mission Kepler und fand heraus, dass Sterne, welche nur wenig massereicher als die Sonne sind, innere Magnetfelder mit bis zu 10-millionenfacher Stärke des Erdmagnetfeldes besitzen. Das hat bedeutende Auswirkungen auf die Entwicklung und das endgültige Schicksal der Sterne. „Es ist sehr spannend und völlig unerwartet“, sagte der leitende Forscher, der Astrophysiker und außerordentlicher Professor Dennis Stello von der University of Sydney.
„Weil bisher nur von 5-10 Prozent der Sterne angenommen wurde, dass sie starke Magnetfelder besitzen, berücksichtigen aktuelle Modelle der Sternentwicklung keine Magnetfelder als fundamentale Eigenschaft“, ergänzte Stello. „Solche Magnetfelder wurden für unser allgemeines Verständnis der stellaren Entwicklung schlicht und einfach als unwichtig angesehen. Unser Ergebnis zeigt klar, dass diese Vermutung neu geprüft werden muss.“
Die Ergebnisse wurden am 5. Januar 2016 im Journal Nature veröffentlicht. Zu den Co-Autoren des Sydney Institute for Astronomy gehören der Leiter der Abteilung für Physik, Professor Timothy Bedding, und Dr. Daniel Huber. Die Forschungsarbeit basiert auf einer früheren Arbeit unter Leitung des California Institute of Technology (Caltech). Daran war auch Professor Stello beteiligt, der feststellte, dass Messungen der stellaren Schwingungen oder Schallwellen in Sternen verwendet werden könnten, um die Präsenz starker Magnetfelder abzuleiten.
Diese neueste Arbeit nutzte das Ergebnis, um eine große Anzahl weiterentwickelter Versionen unserer Sonne zu untersuchen, die von Kepler beobachtet wurden. Mehr als 700 dieser sogenannten Roten Riesen zeigten die Signatur starker Magnetfelder, wobei einige Schwingungen durch die Kraft der Magnetfelder unterdrückt wurden.
„Weil unsere Stichprobe so groß ist, konnten wir eine bessere Analyse vornehmen und können schlussfolgern, dass starke Magnetfelder sehr häufig bei Sternen vorkommen, die Massen zwischen 1,5 und zwei Sonnenmassen aufweisen“, erklärte Professor Stello. „Früher konnten wir nur messen, was auf der Oberfläche von Sternen geschieht. Die Ergebnisse, die als Magnetfelder interpretiert wurden, waren selten.“
Mit einer neuen Technik, die als Astroseismologie bezeichnet wird und die durch die Oberfläche eines Sterns blicken kann, können Astronomen jetzt die Präsenz eines sehr starken Magnetfeldes nahe des stellaren Kerns sehen. Der stellare Kern enthält den Motor der Kernfusionsprozesse des Sterns. Das ist entscheidend, weil Magnetfelder die physikalischen Prozesse innerhalb des Kerns verändern können, darunter die inneren Rotationsgeschwindigkeiten, was sich wiederum darauf auswirkt, wie Sterne altern.
Die meisten sonnenähnlichen Sterne schwingen stetig, weil Schallwellen in ihrem Innern hin- und zurück geworfen werden. „Ihr Inneres schwingt im Grunde genommen wie eine Glocke“, sagte Professor Stello. „Und wie eine Glocke oder ein musikalisches Instrument kann der von ihr erzeugte Schall ihre physikalischen Eigenschaften offenbaren.“
Das Team maß winzige Helligkeitsveränderungen von Sternen, die durch die Schwingungen verursacht werden, und stellte fest, dass bestimmte Schwingungsfrequenzen bei 60 Prozent der Sterne fehlten, weil sie von starken Magnetfeldern in den stellaren Kernen unterdrückt wurden.
Die Ergebnisse werden Wissenschaftlern erlauben, Theorien über die Entstehung und Entwicklung von Magnetfeldern in Sternen – sogenannte magnetische Dynamos – direkter zu prüfen. Das könnte möglicherweise zu einem besseren allgemeinen Verständnis magnetischer Dynamos führen. Dazu zählt auch der Dynamo, der den 22-jährigen Magnetzyklus der Sonne steuert, welcher die Kommunikationssysteme und Bewölkung auf der Erde beeinflusst.
„Jetzt ist es an der Zeit, dass Theoretiker untersuchen, warum diese Magnetfelder so häufig sind“, schlussfolgerte Professor Stello.
Abhandlung: „A prevalence of dynamo-generated magnetic fields in the cores of intermediate-mass stars“ von D. Stello et al.
(THK)
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