Hamburger Sternwarte - Forschung: Bp-Sterne
Auswirkungen von Wind, Magnetfeld und Rotation bei
heißen Sternen
D.Groote mit
K.Hunger(† 2002, Universität Kiel),
M.A.Smith(STScI/USA), Owocki & Townsend (University of Delaware/USA), Krtička(Masaryk University, Tschechien)
Sterne mit Oberflächentemperaturen von mehr als 10000°K werden als heiße Sterne
bezeichnet. Bei Sternen mit Temperaturen von über 30000°K beobachtet man
starke Winde, die bei bestimmten Sternen zu
einem erheblichen Massenverlust führen können. Diese sogenannten
strahlungsgetriebenen Winde sind theoretisch gut verstanden. Da diese
Winde vom Strahlungsdruck dieser Sterne und damit von ihrer
Oberflächentemperatur abhängen, wird der Wind mit abnehmender Temperatur
immer schwächer. Hier sollen nun Sterne des
Spektraltyps B betrachtet werden (mit Temperaturen von 10000°K bis 30000°K),
die gerade im Bereich des Entstehens solcher Winde liegen (schwache Winde).
Außerdem betrachten wir Sterne, die starke Magnetfelder haben. Die
beobachteten Magnetfelder sind zum überwiegenden Teil Dipolfelder, also
ähnlich dem Feld eines Stabmagneten oder dem der Erde. Erst durch verbesserte
Meßtechniken zeigte sich, dass es doch Abweichungen von einem reinen Dipol
gibt, d.h. dass die beiden Pole meist nicht genau gegenüber liegen, so als
wenn die Dipolachse verbogen wäre. Diese Sterne werden auch als
pekuliare Sterne bezeichnet und fallen insbesondere durch lokale An-,
bzw. Abreicherungen verschiedener Elemente, also inhomogene chemische
Häufigkeiten auf.
Diese heißen Sterne werden auch als junge Sterne bezeichnet. Der Grund ist
ihre für astronomische Verhältnisse kurze Lebensdauer (10 - 100 Millionen
Jahre, die Sonne lebt ca. 10 Milliarden Jahre!), d.h. dass diese Sterne gar
nicht so alt werden können wie z.B. unsere Sonne. Junge Sterne
zeichnen sich zusätzlich durch meist hohe Rotationsgeschwindigkeiten
aus, d.h. ihre Rotationsperioden liegen bei ca. 1 - 100 Tagen. Durch die
Rotation sehen wir regelmäßig auf andere Teile der Sternoberfläche. Da die
Eigenschaften der Oberfläche durch das Magnetfeld mitgeprägt werden, erscheinen
diese Sterne als variable Sterne und fallen dadurch besonders auf.
Diese 3 Eigenschaften führen zu einer Reihe physikalischer Besonderheiten, die
die Untersuchung dieser Sterne so interessant und aber auch das Verstehen so
schwierig machen. Beobachtet werden:
An- oder Abreicherung bestimmter Elemente -- in Flecken, Kappen oder
Bändern
variable Magnetfelder -- meist Dipolfelder aber auch Quadrupole
Bedeckungen durch Wolken -- Absorption der Strahlung durch kühle Gasschichten
Das Problem ist die Überlagerung der verschiedenen Effekte. Die Rotation
verschmiert (verbreitert) die Spektrallinien, die wesentliche
Informationsquelle des Astrophysikers. Absorptionen der Sternatmosphäre
überlagern sich mit Absorptionen durch den Wind und/oder die Gashülle und
zu bestimmten Rotationsphasen kommen rotverschobene Emissionen noch hinzu.
Zu keiner Phase gibt es eine ungestörte Beobachtung des Sterns oder der
Hülle.
Die Hülle ist ein gasförmige Scheibe, die an das starke Magnetfeld des Sterns
gekoppelt ist und sich mit dem Stern dreht. Diese Scheiben dehnen sich über viele
Sternradien aus, sind also erheblich größer als der Stern selbst. Sie
können nicht direkt beobachtet werden. Physikalische Modelle machen es aber
möglich, sich das Aussehen vorzustellen.
Die Abbildung zeigt einen solchen Stern, wie wir ihn uns vorstellen.
Die aus verschiedensten Beobachtungen gewonnenen Informationen konnten durch
Modellrechnungen bestätigt werden und bilden die Grundlage der Darstellung.
Die gasförmige Scheibe mit Wolkkenstruktur und die Lichtblitze, die das
Auftreffen von Windmaterial darstellen sollen, sind eine künstlerische
Interpretation, die freundlicherweise von Greg Bacon vom STScI hergestellt
wurde. Ebenso sind einige Magnetfeldlinien angedeutet, um sich den Windverlauf
vorstellen zu können. Durch anklicken des Bildes kann eine Animation gestartet
werden.
Auf den folgenden Seiten soll versucht werden, den aktuellen Stand der
Forschung zu erläutern und die physikalischen Bedingungen, Beobachtungen und
Modelle zu erklären.
Der Wind
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