Magnetzyklus auch bei fremdem Stern

Zum ersten Mal haben Astronomen einen magnetischen Aktivitätszyklus ähnlich dem der Sonne auch bei einem anderen Stern nachgewiesen. Statt elf Jahren wie die Sonne braucht HD 49933 für seinen Zyklus allerdings nur knapp ein Jahr. Diese jetzt in „Science“ erschienene Beobachtung gelang dies durch stellare Seismologie, das „Belauschen“ von Schwingungen des Sterns mit Hilfe des Weltraumobservatoriums CoRoT.

Das Magnetfeld der Sonne und die Aktivität ihrer Sonnenflecken sind nicht immer gleich. Stattdessen durchlaufen sie einen elfjährigen Zyklus, in dem die Sonnenfleckenaktivität zunächst allmählich ansteigt, einen Höhepunkt erreicht und dann wieder abfällt. Verbunden mit dieser Aktivität verändert sich auch die Polung des Magnetfelds sowie die Intensität von Plasmaausbrüchen und Sonnenstürmen – starken Strömen geladener Teilchen, die auch die obere Atmosphäre der Erde erreichen. Kaum bekannt ist bisher allerdings, ob auch andere Sternen einen ähnlichen Aktivitätszyklus aufweisen und wenn ja, wie dieser aussehen könnte.

Stern als schwingende Glocke

Eine erste Antwort liefern nun Daten des Weltraumobservatoriums CoRoT („Convection Rotation and Planetary Transits”). 187 Tage lang registrierte die Sonde winzigste Fluktuationen in der Helligkeit von HD 49933, einem 100 Lichtjahre von der Erde entfernt in der Konstellation Monoceros gelegenen Stern. Diese Lichtschwankungen reflektieren interne seismische Schwingungen des Sterns – quasi seinen „Klang“. Aus ihren Veränderungen können Astronomen auf Variationen im Magnetzyklus und in der Sternenfleckenaktivität rekonstruieren. Vergleichbar ist dies mit der Rekonstruktion eines Musikstücks aus der Beobachtung der winzigen Bewegungen einer Lautsprechermembran

Das Weltraum-Observatorium CoRot registriert selbst geringste Schwankungen © Institute of Astrophysics of the Canaries

Aktivitätszyklus nachgewiesen

„Im Prinzip schwingt der Stern wie eine Glocke”, erklärt Travis Metcalfe vom National Center for Atmospheric Research (NCAR). „Während er sich durch seinen Sonnenfleckenzyklus bewegt, ändern sich Lautstärke und Tonhöhe seiner Schwingungen in einem sehr spezifischen Muster. Am Höhepunkt seines magnetischen Zyklus ist die Frequenz höher aber dafür die Amplitude geringer.“ Tatsächlich entdeckten die Astronomen bei der Auswertung der stellaren Daten auch bei HD 49933 verräterische Schwankungsmuster, die darauf schließen lassen, dass dieser Stern – ähnlich wie die Sonne – einen Zyklus der Fleckenaktivität besitzen muss.

„Wir haben einen magnetischen Aktivitätszyklus bei diesem Stern entdeckt, ähnlich dem, den wir bei er Sonne sehen“, erklärt Savita Mathur vom NCAR. Damit konnte zum ersten Mal mit Hilfe der so genannten Astroseismologie belegt werden, dass auch andere Sterne einen solchen Zyklus besitzen. Die Forscher identifizierten auch die charakteristische Signatur von Sternenflecken, Bereichen intensiver magnetischer Aktivität auf der Oberfläche, die den Sonnenflecken unseres Zentralsterns ähneln.

Zyklus erheblich kürzer als bei der Sonne

Dabei zeigte sich auch, dass HD 49933 zwar deutlich größer und heißer ist als unsere Sonne, sein magnetischer Zyklus aber sehr viel kürzer zu sein scheint. Gerade einmal ein Jahr braucht er, um ihn einmal zu durchlaufen. „Wenn sich herausstellt, dass ein so kurzer magnetischer Zyklus für Sterne normal ist, dann könnten wir eine große Anzahl solcher kompletter Zyklen auch während der Kepler Mission beobachten“, erklärt Metcalfe. Das 2009 gestartete Weltraumobservatorium Kepler soll im Laufe der nächsten drei bis fünf Jahre gezielt Sterne beobachten, die potenzielle Mittelpunkte von Planetensystemen sein könnten.

Auswirkungen auf potenzielle Exoplaneten

Die Bestimmung der Aktivitätszyklen möglichst vieler Sterne mit Hilfe der stellaren Seismologie trägt dazu bei, besser zu verstehen, wie sich die magnetische Aktivität von Stern zu Stern unterscheiden kann. Aber auch auf die magnetischen Prozesse im Inneren unserer Sonne werfen diese Erkenntnisse ein neues Licht.

„Je mehr Sterne und komplette magnetische Zyklen wir beobachten können, desto besser können wir auch die Sonne in diesem Zusammenhang einordnen und wir können auch die Auswirkungen der magnetischen Aktivität dieser Sterne auf potenzielle Planeten in ihrem Orbit besser einschätzen“, so Metcalfe weiter. Sein Kollege Rafael Garcia ergänzt: „Die Aktivität von Sternen zu verstehen, die Planeten beherbergen ist notwendig, weil die magnetischen Bedingungen auf der Sternenoberfläche auch die bewohnbare Zone, in der sich Leben entwickeln könnte, beeinflusst.“

(National Center for Atmospheric Research/University Corporation for Atmospheric Research, 27.08.2010 – NPO)