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VLT
Ein alter Zwilling unserer Sonne
von Stefan Deiters
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29. August 2013

Astronomen haben mit dem Very Large Telescope den 250 Lichtjahre entfernten Stern HIP 102152 untersucht, der unserer Sonne ähnlicher ist als jeder andere bekannte Stern - nur ist er fast vier Milliarden Jahre älter. HIP 102152 erlaubt den Wissenschaftlern somit einen Blick in die Zukunft unseres eigenen Zentralsterns und liefert Hinweise auf die Entwicklung sonnenähnlicher Sterne.

HIP 102152

Ein alter Zwilling der Sonne: der Stern HIP 102152. Bild: ESO / Digitized Sky Survey 2 / Davide De Martin

Unsere Sonne ist der am besten erforschte Stern überhaupt: Seit vielen Hundert Jahren beobachten Astronomen unser Zentralgestirn, können dabei allerdings nur etwas über den heutigen Zustand unserer Sonne lernen - über die Vergangenheit dieses 4,6 Milliarden Jahre alten Objektes oder seine Zukunft verraten die Beobachtungen zunächst wenig.

Zwar gibt es Modelle, die sich mit der Entwicklung unserer Sonne beschäftigen, doch um diese zu verifizieren, bedarf es anderer Sterne, die der Sonne möglichst ähnlich sind und die sich gerade in einem anderen Entwicklungsstadium befinden.

Jetzt haben Astronomen mithilfe des Very Large Telescope (VLT) der europäischen Südsternwarte ESO einen Stern entdeckt, der unserer Sonne verblüffend ähnlich und doch fast vier Milliarden Jahre älter ist: HIP 102152. "Jahrzehntelang haben Astronomen nach Zwillingen der Sonne gesucht, um unseren lebensspendenden Stern besser zu verstehen", erläutert Jorge Melendez von der brasilianischen Universidade de São Paulo, der die Untersuchung leitete. "Seit der Entdeckung des ersten Zwillings 1997 wurden nur sehr wenige weitere entdeckt. Jetzt haben wir dank des VLT Spektren von extrem hoher Qualität und können diese Zwillinge der Sonne genau untersuchen, um so herauszufinden, ob die Sonne irgendwie besonders ist."

Die Astronomen haben mit dem Spektrographen UVES des VLT auf dem Gipfel des Paranal in Chile die Sterne 18 Scorpii und HIP 102152 beobachtet. Von 18 Scorpii wusste man, dass er jünger als unsere Sonne ist, während man HIP 102152 für älter hielt. Durch die Aufnahme von Spektren können Astronomen viel über die chemische Zusammensetzung eines Sterns und andere Eigenschaften lernen.

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Es stellte sich heraus, dass HIP 102152 nicht nur älter als unsere Sonne, sondern mit 8,2 Milliarden Jahren sogar der älteste "solare Zwilling" überhaupt ist. Unser Zentralstern hat ein Alter von 4,6 Milliarden Jahren. 18 Scorpii war mit 2,9 Milliarden Jahren tatsächlich jünger als die Sonne.

Besonders die Untersuchung von HIP 102152 faszinierte die Astronomen, bot der Stern doch einen direkten Blick in die Zukunft unserer Sonne: "Eine Frage, die uns besonders interessiert hat war, ob die Zusammensetzung unserer Sonne typisch ist oder nicht", erklärt Melendez. "Noch wichtiger: Warum ist der Gehalt an Lithium in unserer Sonne so gering?"

Lithium ist das dritte Element im Periodensystem der Elemente und entstand zu Beginn des Universums zusammen mit Wasserstoff und Helium. Seit Jahren fragen sich Astronomen warum einige Sterne einen geringeren Lithiumgehalt aufweisen als andere. Die Beobachtungen von HIP 102152 lieferten nun einen Hinweis auf eine mögliche Erklärung, zeigten sie doch einen Zusammenhang zwischen dem Alter eines sonnenähnlichen Sterns und seinem Lithiumgehalt.

Unsere Sonne verfügt gegenwärtig noch über etwa ein Prozent des Lithiums, das in dem Material vorhanden war, aus dem die Sonne sich einmal gebildet hat. Jüngere "solare Zwillinge" verfügen über deutlich mehr Lithium, doch fehlten bislang weitere Messwerte, um eine eindeutige Verbindung zwischen Alter und Lithiumgehalt herstellen zu können.

"Wir haben festgestellt, dass HIP 102152 einen extrem niedrigen Lithiumgehalt hat. Das zeigt erstmals, dass ältere solare Zwillinge tatsächlich über weniger Lithium verfügen als unsere Sonne", so TalaWanda Monroe von der Universidade de São Paulo. "Wir können nun sicher sagen, dass Sterne mit zunehmendem Alter ihr Lithium zerstören und dass der Lithiumgehalt der Sonne normal für ihr Alter ist."

Die Astronomen sind sich allerdings noch nicht sicher, welcher Prozess dafür verantwortlich ist. Es gibt jedoch verschiedene Modelle, die erklären, wie Lithium von der Oberfläche in tiefere Schichten eines Sterns transportiert und dort zerstört werden kann.

Bei HIP 102152 machten die Astronomen noch eine weitere interessante Entdeckung: Offenbar unterscheidet sich die chemische Zusammensetzung des Sterns leicht von der der meisten anderen bekannten "solaren Zwillinge" und ähnelt damit noch mehr der unserer Sonne. Beide Sterne verfügen nämlich über einen geringeren Anteil von den Elementen, die man vorwiegend in Meteoriten und auf der Erde findet. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass es auch um HIP 102152 Gesteinsplaneten gibt.

Untersuchungen mit dem Instrument HARPS, mit dem bereits unzählige extrasolare Planeten entdeckt wurden, ergaben zudem, dass in der habitablen Zone um HIP 102152, also in jedem Bereich, in dem Wasser theoretisch in seiner flüssigen Form vorkommen könnte, keine Gasplaneten existieren. Dies würde bedeuten, dass Gesteinsplaneten hier auf stabilen Bahnen um HIP 102152 kreisen könnten, ohne von Gasriesen gestört zu werden.

Die Astronomen berichten über ihre Untersuchungen in einem Fachartikel in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters.

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siehe auch
VLT: Sonnenähnliche Sterne immer rätselhafter - 7. Dezember 2009
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
ESO
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