Ein tiefer Blick ins Herz sterbender Sterne

Ein Wiener Astroseismologe war an der ersten Beobachtung des Inneren Roter Riesen beteiligt. So wie Erdbebenforscher aus Wellen Schlüsse auf die Schichten ziehen, werten Astroseismologen auch „Sternbeben“ aus.

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(c) AP

Auch Sterne – Himmelskörper wie die Sonne, die sich selbst in Kernfusion verbrennen – altern, sie blähen sich irgendwann auf, zu Roten Riesen, man kann es beobachten und berechnen. Aber wie es dann weitergeht, dafür hatte man bisher nur Modelle: Sterne bestehen vor allem aus Wasserstoff und Helium, das Verhältnis verschiebt sich im Lauf der Zeit. Zunächst verbrennt der Wasserstoff im Kern, zu Helium, das geht lange. (Bei der Sonne noch fünf Milliarden Jahre, dann wird sie sich auf das Hundertfache ihres heutigen Volumens ausdehnen und innere Planeten „schlucken“, ob auch die Erde, ist unklar.)
Ist der Wasserstoff im Kern verbrannt, kommt der in äußeren Schichten an die Reihe, dabei wird mehr Energie frei als früher. Deshalb bläht sich der Stern, die Energie muss abgestrahlt werden, und Strahlungsdruck bringt ihn auf den „Roten-Riesen-Ast“. Ist auch dieser äußere Wasserstoff verbrannt, folgt die zweite Phase, das „Helium-Brennen“ im Kern.

Der Kern zeigt sich in der Hülle

Aber in welcher Phase ein Roter Riese ist, sieht man ihm nicht an, auch Messungen etwa seiner Oberflächentemperatur zeigen es nicht. „Die Entwicklungszustände äußern sich nur im Kern, nicht an der Oberfläche“, erklärt Thomas Kallinger, Österreicher an der University of British Columbia, der am Wiener Institut für Astronomie studiert hat und oft zu Gast ist: „Es war bisher nicht möglich, den Entwicklungszustand eines Roten Riesen zu messen. Es gibt nur eine Möglichkeit: mit Astroseismologie die Eigenschwingungen solcher Sterne beobachten.“
So wie Erdbebenforscher aus den Wellen, die durch die Erde laufen, Schlüsse auf die Schichten ziehen, werten Astroseismologen „Sternbeben“ aus. Die kommen nicht abrupt, sie sind immer da. Es sind Schwingungen, in die Sterne sich selbst versetzen, etwa durch die Konvektion, die die Hitze aus dem Kern ableitet. Sie zeigen sich an der Oberfläche durch Helligkeitsunterschiede, die kann man beobachten, aber bisher ging das nur bei unserer nahen Sonne.
Das hat sich geändert, seit die Nasa „Kepler“ in Stellung brachte, ein Weltraumteleskop, das hinter Exoplaneten her ist und Millionen Sterne im Kamera-Auge behält. Darunter sind auch Rote Riesen: „Ungefähr tausend beobachten wir seit mehr als einem Jahr“, erklärt Kallinger: „Bei ihnen können wir erstmals den Entwicklungszustand Roter Riesen durch Beobachtung bestimmen. Unsere Beobachtungen bestätigen die theoretischen Modelle“ (Nature, 471, S. 608). jl

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