"Die Schwingungen, die wir in der Astroseismologie untersuchen, haben nichts mit dem Blinken der Sterne, das am Nachthimmel zu beobachten ist, gemeinsam. Das ist ein rein atmosphärischer Effekt", erklärt Mag. Dr. Katrien Kolenberg vom Institut für Astronomie: "Die Vibrationen von Sternen sind mit freiem Auge oft nicht wahrnehmbar. Je nach Stern kann so eine Schwingung von nur einigen Sekunden bis zu mehreren Jahren dauern oder sogar länger. Oft haben die Schwingungen sehr niedrige Amplituden, also Lichtstärken, die man schwer beobachten kann. Daher arbeiten wir mit starken Teleskopen, die Lichtschwankungen messen können, die mit jenen vergleichbar sind, die eine Fliege vor einer Straßenlaterne auslöst."
Musik der Sterne
Um den Aufbau und die Art der Schwingungen besser zu verstehen, "übersetzen" AstroseismologInnen die Lichtimpulse pulsierender Sterne in Klänge oder Frequenzen. "Natürlich können wir die Schwingungen der Sterne nicht hören, einerseits durch das Vakuum im Weltraum, andererseits weil sie einfach zu niedrig in der Frequenz sind", so die Astroseismologin Kolenberg: "Um die Sterne hörbar zu machen, muss man die Frequenz beschleunigen. Und das Faszinierende ist: Manche Sterne klingen ähnlich, doch kein Stern klingt gleich. Durch diesen einzigartigen Klang erfahren wir viel über den Aufbau eines Sterns."
Die Dichte und Zusammensetzung der jeweiligen Sterne bestimmen den Klang, also die Art der Schwingungsvibrationen. Ähnlich dem Resonanzkörper eines Instruments oder Objekts: Eine Geige klingt anders als eine Bratsche, ein leeres Glas klingt anders als ein mit Wasser gefülltes. (Hörbeispiele von Sternen)
Größer und leichter als die Sonne
Die Sterne, auf die sich Katrien Kolenberg in ihrem aktuellen FWF-Projekt spezialisiert, die RR-Lyrae-Sterne, haben Schwingungsperioden - das ist die Zeit, die der Stern benötigt, um eine ganze Schwingung durchzuführen und so wieder dieselbe Helligkeit zu erlangen wie beim Ausgangspunkt - von einigen Stunden bis zu einem Tag. Sie wurden schon vor über hundert Jahren als veränderliche Sterne erkannt und sind seitdem Gegenstand der Forschung.
RR-Lyrae-Sterne sind vier- bis sechs Mal größer als unsere Sonne, weisen aber nur rund 70 Prozent der Sonnenmasse auf. "Sterne mit großer Dichte schwingen schneller als solche mit geringer Dichte. Die Sonne zeigt Schwingungen, die fünf Minuten dauern, und klingt hörbar gemacht ähnlich wie kochendes Wasser, während die RR-Lyrae-Sterne einen sehr langsamen, atmosphärischen Klang von sich geben."
Rätsel um den Blazhko-Effekt
Obwohl die RR-Lyrae-Sterne WissenschafterInnen seit mehr als einem Jahrhundert bekannt sind, geben sie ihnen bis heute Rätsel auf: Im Gegensatz zu anderen pulsierenden Sternen schwingen nicht alle RR-Lyrae mit konstanter Amplitude (Intensität des Lichts) und Periode (Dauer einer Schwingung). Der russische Astronom Sergei Nikolaevich Blazkho entdeckte diese Abweichung vor genau hundert Jahren, im Jahr 1907. Seitdem beschäftigen sich AstroseismologInnen weltweit mit der bis dato ungeklärten Ursache des so genannten Blazhko-Effekts. Auch Katrien Kolenberg geht in ihrem dreijährigen FWF-Projekt diesem Rätsel auf die Spur.
Bewegliche Sternenoberfläche?
"Die Grundfrage meiner Forschung lautet: Gibt es bestimmte Bewegungen in den Sternschichten von RR-Lyrae-Sternen, die diese Schwingungsschwankungen auslösen?", so Katrien Kolenberg. Die Astroseismologin vermutet, dass diese Sterne vielleicht auf zwei Arten schwingen können: radial und nicht-radial. Bei ersteren bleibt der Radius des Sterns erhalten, bei einer nicht-radialen Pulsation verformt sich der Stern weitgehender. "Vielleicht liegt in der Schwingungsart die Lösung des Rätsels. Das müssen wir im Detail untersuchen."
Beobachtung rund um die Uhr
Um Aussagen über Aufbau und Schwingungsmodi von RR-Lyrae-Sternen zu treffen, benötigt Kolenberg vorerst Datenmaterial. "Ich arbeite mit Beobachtungsstationen auf allen Kontinenten zusammen, von Nordamerika und Chile über Europa und Südafrika bis Australien. Dadurch erhalte ich viele Daten mit möglichst wenigen Lücken dazwischen." Anhand dieser Werte überprüft Kolenberg auch bisherige Modelle, die davon ausgehen, dass der Blazhko-Effekt aufgrund von Magnet- oder Resonanzfeldern ausgelöst wird. "Noch kennen wir den Auslöser nicht. Ich hoffe, dass ich mit meinem Projekt dem Rätsel näherkomme." (td)
Die Hertha-Firnberg-Preisträgerin Mag. Dr. Katrien Kolenberg startete ihr dreijähriges FWF-Projekt "Modellierungen und Messungen stellarer Zyklen" im September 2007. |
