Wie sie in der Zeitschrift «Nature» berichten, konnten sie eine Theorie zur Entstehung von Schwingungen der Sterne mit dünner Konvektionsschicht erstmals bestätigen. «Dieses Wissen über die Aussenschicht liefert zugleich bessere Einblicke in die Aktivität von Sternen allgemein - darunter auch unsere Sonne», so die Studienleiterin Victoria Antoci im Interview mit pressetext.

Erdbebenforschung im All

Um die Struktur von Sternen zu erforschen, müssen Astronomen wie Erdbebenforscher vorgehen. Sie untersuchen die pulsierenden Lichtschwankungen, die Sterne vom Typ der Sonne dank ihrer Schwingungen abgeben. Die Frequenz dieser Schwingungen hängt entscheidend von der Masse und vom Aufbau des Himmelskörpers ab.

Speziell bei der Sonne und ähnlichen Sternen hält die Konvektion die Schwingungen aufrecht. Im Kern entstehende Energie wird dabei durch Strahlung an die äusserste Hülle transportiert. Diese Konvektionshülle umfasst bis zu 30 Prozent des Radius. Mit zunehmender Grösse eines Sterns schrumpft dessen Hülle. Schwingungen gibt es bei grossen Sternen weiterhin, nur werden sie durch den sogenannten «Kappa-Mechanismus» - den Antoci mit einem Dieselmotor vergleicht - aufrecht erhalten.

Zwei Schwingungen gleichzeitig

Wo die Grenze für diese Schwingungen liegt, war bislang unbekannt. Um geeignete Sonnen-ähnliche Schwingungen zu erforschen, hat Antoci mit ihrem Team hunderte vom Kepler-Weltraumteleskops der NASA beobachtete Sterne abgesucht. Fündig wurde sie beim Stern HD 187547 vom Typ «Delta-Scuti», wie Sterne mit geringer konvektiver Hülle und Kappa-Pulsationen bezeichnet werden.

«Wir konnten erstmals zeigen, dass Delta-Scuti-Sterne weiterhin sonnenähnliche Pulsationen anregen - obwohl sie nur eine sehr dünne Hülle von unter einem Prozent des Radius besitzen und auch Kappa-Schwingungen zeigen», berichtet Antoci. Während dies in der Astronomie zwar seit zehn Jahren gemutmasst wird, konnte dafür zuvor nie der Beweis erbracht werden.

Blick ins Sterninnere

Ein Ergebnis, das neben der genauen Schichttiefe und der Kalibrierung von Konvektionsmodellen auch weitere Erkenntnisse zulässt: So wiesen die Forscher etwa nach, dass bei HD 187547 gewisse chemische Elemente ungewöhnlich häufig an der Oberfläche vorkommen. Das dürfte auf die langsame Rotation des Sterns zurückgehen, die schwere Elemente in die Tiefe absinken und leichte an die Oberfläche dringen lässt. Dieser als «Diffusion» bezeichnete Effekt ist allerdings noch nicht vollständig geklärt.

(asu/pte)