Studie: Sternenkindheit prägt die Sternentwicklung

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JAHRE |
Aktualisiert: 20. September 2022 22:05 IST

Washington [US], 20. September (ANI): In klassischen Modellen der Sternentwicklung wird der frühen Entwicklung von Sternen bisher wenig Bedeutung beigemessen. Wissenschaftler zeigen nun, dass die Biographie von Sternen tatsächlich von ihrer Frühphase geprägt ist.
Vom Baby bis zum Teenager: Stars in ihren „jungen Jahren“ sind eine große Herausforderung für die Wissenschaft. Der Prozess der Sternentstehung ist besonders komplex und in theoretischen Modellen nur schwer abzubilden. Eine der wenigen Möglichkeiten, mehr über die Entstehung, Struktur oder das Alter von Sternen zu erfahren, ist die Beobachtung ihrer Schwingungen. „Vergleichbar mit der Erforschung des Erdinneren mit Hilfe der Seismologie können wir anhand ihrer Schwingungen auch Aussagen über ihren inneren Aufbau und damit auch über das Alter von Sternen machen“, sagt Konstanze Zwintz. Der Astronom gilt als Pionier auf dem jungen Gebiet der Asteroseismologie und leitet die Forschungsgruppe „Stellare Evolution und Asteroseismologie“ am Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck. Die Erforschung von Sternoszillationen hat sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt, da sich die Möglichkeiten zur präzisen Beobachtung durch Weltraumteleskope wie TESS, Kepler und James Webb auf vielen Ebenen verbessert haben. Diese Fortschritte werfen nun auch ein neues Licht auf jahrzehntealte Theorien der Sternentwicklung.

Sterne werden „Kinder“ genannt, solange sie in ihrem Kern noch nicht Wasserstoff zu Helium verbrennen. In diesem Stadium befinden sie sich in der Pre-Main-Sequenz; Nach der Zündung werden sie erwachsen und gehen zur Hauptsequenz über. „Bislang konzentrierte sich die Sternenforschung vor allem auf erwachsene Sterne – wie unsere Sonne“, sagt Thomas Steindl, Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe von Konstanze Zwintz und Erstautor der Studie. „Auch wenn es auf den ersten Blick kontraintuitiv klingt, bisher wurde der Entwicklung der Vorhauptsequenz wenig Aufmerksamkeit geschenkt, weil die Phase sehr turbulent und schwer zu modellieren ist. Erst die technologischen Fortschritte der letzten Jahre erlauben uns eine nähere Betrachtung Schauen Sie sich die Kindheit der Sterne an – und damit den Moment, in dem der Stern beginnt, Wasserstoff zu Helium zu verschmelzen.” In ihrer aktuellen Studie stellen die beiden Innsbrucker Forscher nun ein Modell vor, mit dem sich die frühesten Lebensphasen eines Stars realitätsnah abbilden lassen, lange bevor er erwachsen wird. Das Modell basiert auf dem Open-Source-Sternentwicklungsprogramm MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics).
Inspiriert von einem Vortrag des Astronomen Eduard Vorobyov von der Universität Wien bei einem Treffen im Jahr 2019 verbrachte Thomas Steindl Monate damit, die Methode zu verfeinern, mit der dieser Sternentwicklungscode verwendet werden kann, um die chaotische Phase der frühen Sternentstehung nachzubilden und dann ihre spezifischen Oszillationen vorherzusagen. „Unsere Daten zeigen, dass Sterne auf der Vorhauptreihe in ihrer Entwicklung einen sehr chaotischen Verlauf nehmen. Trotz ihrer Komplexität können wir sie nun in unserem neuen theoretischen Modell verwenden.“ sagte Steindl. Damit zeigt der Astronom, dass die Entstehungsweise des Sterns einen Einfluss auf das Schwingungsverhalten auch nach Zündung der Kernfusion auf der Hauptreihe hat: „Die Kindheit hat Einfluss auf die späteren Pulsationen des Sterns: Das klingt sehr einfach, aber Es wurde stark bezweifelt. Die klassische Theorie geht davon aus, dass die Zeit vor der Zündung schlichtweg irrelevant ist. Das stimmt nicht: Vergleichbar mit einem Musikinstrument führen selbst feine Unterschiede in der Zusammensetzung zu deutlichen Veränderungen im Ton. Somit sind unsere modernen Modelle besser die Schwingungen in echten Sternen beschreiben.“
Konstanze Zwintz freut sich über diese Entdeckung und blickt sehr optimistisch in die Zukunft: „Ich war schon vor rund 20 Jahren überzeugt, als ich zum ersten Mal die Schwingung eines jungen Sterns vor mir auf dem Bildschirm sah, dass ich es eines Tages können würde die Bedeutung der frühen Sternentwicklung auf dem „erwachsenen“ Stern nachzuweisen, ist uns dank der großartigen Arbeit von Thomas Steindl nun gelungen: Definitiv ein Aha-Moment für unsere Forschungsgruppe und ein weiterer Meilenstein für ein besseres Verständnis der Wachstumsschritte von Sternen .” (ANI)

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