Die "Lieder" der Sterne

Die US-amerikanischer Weltraumbehörde NASA (National Aeronautics and Space Administration) schickte im Jahr 2009 Kepler ins All, um nach erdähnlichen fremden Welten zu suchen. Allerdings lieferte das Photometer des Weltraumteleskops den Astronomen Daten einer solchen Qualität, dass sie neue Erkenntnisse zur Funktionsweise von Sternen gewinnen konnten.

Am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) arbeiten Wissenschaftler aus der ganzen Welt an der Analyse und Interpretation der Kepler-Daten zu mehr als 150.000 Sternen. Im Rahmen des Projekts SAS-RRL ("Space asteroseismology &RR Lyrae stars") wurde eine Klasse von pulsierenden Sternen untersucht, die zur Messung kosmologischer Distanzen genutzt werden.

Das erste Mitglied dieser Klasse ist RR Lyrae, den man schon seit mehr als 100 Jahren beobachtet. Seine Helligkeit oszilliert mit einer Zeitdauer von etwa 13,5 Stunden. Während dieser Zeit treten kleinere zyklische Veränderungen auf. Die Forscher von SAS-RRL fanden heraus, dass dieses als Blazhko-Effekt bekannte Verhalten bei RR Lyrae-Sternen eher die Regel ist, als eine Ausnahme.

Außerdem fanden sie Anzeichen für eine Verdoppelung der Oszillationsdauer von RR Lyrae in Daten der von Franzosen geleiteten COROT-Mission (Convection, Rotation and planetary Transits). Die Lichtkurven der Sterne wurden dann verarbeitet und mit Standard-Fourier-Technik analysiert, um die zeitliche Entwicklung der Oszillationsdauern zu verfolgen.

Die unterschiedlichen Dauern legen nahe, dass sich die Helligkeitsschwankungen aus einem komplizierten Zusammenspiel von radialen und nichtradialen Pulsationen der Sternoberfläche ergeben. Die Allgegenwart von kleineren und häufigeren Schwankungen in allen Arten von RR Lyrae-Sternen ebnet den Weg zur Erforschung ihrer inneren Struktur mithilfe ihrer Helligkeit.

Die inneren Strukturen von Sternen können mithilfe der Asteroseismologie untersucht werden, weil Schwingungen verschiedener Frequenzen unterschiedlich tief eindringen. Im nächsten Schritt wurde das wissenschaftliche Potenzial dieser Beobachtungen ausgeschöpft und Masse und Alter der Sterne gemessen, um die Theorie der Sternentwicklung zu überprüfen.

Zu diesem Zweck wurden Röntgenbeobachtungen vom Röntgenobservatorium Chandra (CXO) der NASA analysiert, um eine Reihe von Einschränkungen zu den Eigenschaften der Sterne und den Energien der Pulsationen abzuleiten. Die Ergebnisse wurden in Fachzeitschriften veröffentlicht und auf internationalen Konferenzen vorgestellt, was die Sichtbarkeit der europäischen Forschung in der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft erhöhte.