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Wie Verschmelzungen die Magnetfelder von Sternen beeinflussen können
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Institute of Science and Technology Austria
astronews.com
29. Oktober 2026
Magnetfelder gibt es in vielen Sternen. Doch noch ist zu
wenig über sie bekannt, um sie zuverlässig in Modelle der Sternentwicklung
einzubeziehen – was deren Genauigkeit begrenzt. Eine neue Studie verdeutlicht,
wie die Entwicklungsgeschichte eines Sterns seine Magnetfelder und bestimmte
beobachtbare Eigenschaften beeinflussen kann.
Illustration eines Einzelsterns, der Masse
aufnimmt und dadurch zu einem Verschmelzungsstern
wird.
Bild: Nicolas Muntean / ISTA [Großansicht] |
Um das Alter von Sternen zu bestimmen, nutzen Forschende theoretische Modelle
der Sterneentwicklung. Diese Modelle müssen möglichst genau sein. Dafür ist es
wichtig, auch Magnetfelder zu berücksichtigen. Doch oft ist unklar wie stark
diese Felder sind, wo genau sie sich befinden oder welche Form sie haben. Ihre
komplexe Geometrie lässt sich mit den verfügbaren Daten nur schwer bestimmen.
Eine neue Studie der Forschungsgruppe von Assistenzprofessorin Lisa Bugnet am
Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Zusammenarbeit
mit der Universidad de La Laguna auf Teneriffa und der Université
Paris Cité zeigt nun: Bei manchen alten Sonnen könnten beobachtete Signale
auf eine "kriminelle" Vergangenheit hindeuten, in der sie einem Begleitstern
Masse "gestohlen" haben. Ein solches Ereignis würde die Beziehung zwischen dem
Kern und der Hüllenstruktur des Sterns verändern und ihnen im Vergleich zu einem
"normalen" Einzelstern wesentlich empfindlicher für die Auswirkungen von
Magnetfeldern machen.
Direkt in die Sterne hineinschauen kann man leider nicht. Forschende können
aber winzige, regelmäßige Veränderung ihrer Helligkeit messen. Diese entstehen
durch Schwingungen, oder Oszillationen. Jeder Stern hat unterschiedliche
Schwingungsmuster, je nachdem wie er von innen aufgebaut ist. Man nennt diese
Richtung der Astrophysik Asteroseismologie, was vergleichbar ist mit der
Seismologie auf der Erde, die Erdbebenwellen auswertet. Während seismische
Wellen etwas über das Erdinnere verraten, sind es die Schwingungsmuster, die uns
Informationen über das Innere der Sterne preisgeben.
Besonders interessant für Nicolas Muntean, Doktorand in der Bugnet-Gruppe,
sind Rote Riesen – sonnenähnliche Sterne in ihrer späten Phase des Lebens – und
sogenannte gemischte Dipolmoden. Letztere sind Schwingungen, die sich sehr nah
am Kern des Sterns befinden. Bei manchen Roten Riesen sind diese gemischten
Dipolmoden fast nicht sichtbar. Man spricht dann von einer Unterdrückung der
Dipolmoden (dipol-mode suppression). "Eine bestimmte Schwingungsform im Spektrum
fehlt oder ist nur kaum noch sichtbar – als wäre sie herausgeschnitten oder
unterdrückt worden", erklärt Muntean. "Neuere wissenschaftliche Arbeiten deuten
darauf hin, dass starke Magnetfelder im Inneren des Sterns, nahe der Kernregion,
dafür verantwortlich sind: Sie sorgen offenbar dafür, dass genau diese
Schwingungsform im Spektrum verschwindet." Das Problem: Um die Unterdrückung bei
manchen Sternen zu erklären, müssten die Magnetfelder nach bisherigen Modellen
extrem stark sein. Wie solche Felder entstehen können, ist bisher nicht geklärt.
Eine mögliche Hypothese wäre, dass ein Roter Riese im Laufe der Evolution
Masse von einem Begleitstern "gestohlen" oder sich mit einem anderen Stern
verschmolzen hat. Ein solches Event würde das Verhältnis zwischen Kern und
Hüllenstruktur des Sterns verändern und im Vergleich zu Sternen gleicher Masse
mit einem gewöhnlichen Entwicklungsverlauf deutlich empfindlicher auf
Magnetfelder machen. Daraufhin könnte schon ein weitaus schwächeres Magnetfeld
Dipolmoden unterdrücken und die dieselbe Beobachtung erklären.
"Genau diese Hypothese wollten wir theoretisch beantworten", erklärt Muntean.
"Dafür benötigten wir ein Sternmodelle, mit dem wir diesen Massenzuwachs
simulieren und anschließend Unterschiede in der Schwingungs-Signatur analysieren
konnten." Mithilfe des Open-Source-Code für stellare Evolution "MESA" simulierte
der Forscher Sternmodelle mit und ohne Massenzuwachs. Anschließend verglich er
deren Sensitivität zu magnetischen Feldern. "Wir sahen einen großen Unterschied
– die verschmolzenen Sterne waren deutlich empfindlicher gegenüber dem
Magnetfeld."
Theoretisch konnte die Hypothese nachgewiesen werden, also machte sich
Muntean auf die Suche nach geeigneten Kandidaten im Universum. Der Physiker
fragte sich: Gibt es in der Fachliteratur bereits bekannte Sterne, die
möglicherweise aus einer Verschmelzung hervorgegangen sind? Gibt es Sterne,
deren seismische Parameter darauf hindeuten, dass sie Fusions- beziehungsweise
Verschmelzungsprodukte sein könnten? Die Antwort lautet: ja. Rote Riesen bei
denen bereits Hinweise auf starke Magnetfelder bekannt waren konnten mit dem
neuen theoretischen Modell beschrieben werden, das von einer früheren
Sternverschmelzung oder Massenzuwachs ausgeht.
"Unsere bisherige Theorie ist möglicherweise verzerrt, weil wir davon
ausgehen, dass sich der Stern allein entwickelt hat", ergänzt Bugnet. "Wenn wir
stattdessen annehmen, dass der Stern Masse hinzugewonnen hat, reagieren die
beobachteten Schwingungen empfindlicher auf ein Magnetfeld. Es handelt sich also
um ein mögliches alternatives Szenario für dieselben beobachteten Signale."
Magnetfelder sind eines der wichtigen Elemente, die bislang nur sehr
vereinfacht und nicht besonders realitätsnah in Sternmodelle einbezogen wurden.
Die neue Studie ist ein Baustein auf den Weg zu realistischeren
Sternentwicklungsmodellen. Sie deutet darauf hin, dass viele der Sterne, bei
denen man Magnetfelder beobachtet, insbesondere massereiche Rote Riesen,
möglicherweise Masse von einem anderen Stern aufgenommen haben. Um Magnetfelder
im Sterninneren zuverlässig zu bestimmen, muss daher auch die Lebensgeschichte
eines Sterns berücksichtigt werden.
Über ihre Ergebnisse berichtetet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Astronomy & Astrophysics
erschienen ist.
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