Mit Hilfe des Schweizer Leonhard-Euler-Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 1,2 Meter am La-Silla-Observatorium der ESO in Chile haben Astronomen eine neue Art von veränderlichen Sternen entdeckt. Der Fund basiert auf dem Nachweis sehr kleiner Änderungen der Helligkeit von Sternen in einem Sternhaufen. Die Beobachtungen enthüllen zuvor unbekannte Eigenschaften dieser Sterne, die gängigen Theorien widersprechen und Fragen über die Ursache der Helligkeitsschwankungen aufwerfen.

Die Schweizer sind zu Recht dafür bekannt, Meister beim Bau extrem präziser technischer Geräte zu sein. Nun hat ein schweizerische Astronomenteam vom Observatoire de Genève eine außergewöhnliche Präzision mit einem vergleichsweise kleinen Teleskop von 1,2 Metern Durchmesser erreicht, das sie für ein mehrjähriges Beobachtungsprogramm eingesetzt haben: Über die Messung von winzigen Variationen in der Helligkeit von Sternen haben sie eine neue Klasse von sogenannten Veränderlichen entdeckt.

Die neuen Ergebnisse basieren auf regulären Helligkeitsmessungen von mehr als dreitausend Sternen im offenen Sternhaufen NGC 3766 [1] über einen Zeitraum von sieben Jahren. Sie zeigen, dass 36 der Sterne des Sternhaufens einem unerwarteten Muster folgten – sie zeigen eine winzige, regelmäßige Helligkeitsschwankung in der Größenordnung von 0,1% der normalen Helligkeit der Sterne. Diese Schwankungen haben Perioden zwischen ungefähr zwei bis 20 Stunden. Die Sterne sind etwas heißer und heller als die Sonne, scheinen ansonsten aber nicht weiter auffällig zu sein. Dieser neuen Klasse von veränderlichen Sternen wurde noch kein Name gegeben.

Der erreichte Grad an Präzision in den Messungen ist doppelt so gut wie bei vergleichbaren Studien an anderen Teleskopen – und ausreichend, um diese winzigen Schwankungen erstmals zu enthüllen.

„Wir haben dieses Empfindlichkeitsniveau zum einen dank der hohen Qualität der Beobachtungen in Kombination mit sorgfältiger Analyse der Daten erreicht, aber auch, weil wir ein umfangreiches siebenjähriges Beobachtungsprogramm durchgeführt haben. Es wäre vermutlich nicht möglich gewesen so viel Beobachtungszeit an einem größeren Teleskop zu bekommen”, erläutert Nami Mowlavi, der Leiter der Forschungsgruppe.

Viele Sterne sind als veränderliche oder pulsierende Sterne bekannt, weil ihre scheinbare Helligkeit sich mit der Zeit ändert. Wie genau sich die Helligkeit dieser Sterne verändert, hängt auf komplexe Weise von den Eigenschaften in ihrem Inneren ab. Dieses Phänomen führte zu der Entwicklung eines ganzen Zweiges der Astrophysik, der Asteroseismologie genannt wird. Astronomen, die sich mit diesem Themengebiet beschäftigen, können sich stellaren Vibrationen „anhören”, um ihre physikalischen Eigenschaften zu untersuchen und mehr über die Mechanismen in ihrem Inneren herauszufinden.

„Die bloße Existenz dieser neuen Klasse von veränderlichen Sternen ist eine Herausforderung für die Astrophysiker”, ergänzt Sophie Saesen, ein weiteres Mitglied des Teams. „Die heutigen theoretischen Modelle sagen voraus, dass sie ihre Helligkeit nicht periodisch ändern dürften. Unsere derzeitigen Bemühungen konzertieren sich daher darauf, mehr über diese seltsame Art von Sternen herauszufinden."

Obwohl der Grund für die Veränderlichkeit der Sterne noch unbekannt ist, gibt es einen interessanten Hinweis: Einige der Sterne scheinen sehr schnell zu rotieren. Sie drehen sich mit Geschwindigkeiten von mehr als der Hälfte der sogenannten kritischen Geschwindigkeit um sich selber. Dabei handelt es sich um den Grenzwert, ab dem die Sterne instabil werden und Materie ins All schleudern.

„Unter diesen Bedingungen wird die schnelle Drehung einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften ihres Inneren haben, wir können Änderungen in der Helligkeit dieser Sterne jedoch noch nicht angemessen modellieren”, erklärt Mowlavi. „Wir hoffen, dass unsere Entdeckung Spezialisten dazu anregt, sich mit diesem Thema auseinander zu setzen, in der Hoffnung auf ein besseres Verständnis der Ursache dieser rätselhaften Helligkeitsschwankungen."

Endnoten

[1] Dieser Sternhaufen ist einer von mehreren, die in diesem großen Beobachtungsprogramm abgedeckt wurden. NGC 3766 befindet sich ungefähr 7000 Lichtjahre von der Erde entfernt im südlichen Sternbild Centaurus (der Zentaur) und wird auf ein Alter von von etwa 20 Millionen Jahren geschätzt.

.