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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.

2.8 MB, Animation eines Stern-Wolken-Modells
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



Thursday, 24-Nov-2011 09:13:35 CET | D.Groote