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Astronomie - Erster Film von Sternflecken außerhalb des Sonnensystems

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Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) haben einen Film erstellt, der erstmalig zeigt, wie sich Sternflecken auf einem anderen Stern als unserer Sonne entwickeln. Hochaufgelöste spektroskopische Langzeitbeobachtungen der robotischen STELLA Teleskope auf Teneriffa zeigen das Wachsen und Verschwinden riesiger Sternflecken auf dem Roten Riesenstern XX Tri über einen Zeitraum von sechs Jahren. Die Variabilität der Flecken weist auf einen Magnetzyklus des Sterns hin, der mit dem der Sonne vergleichbar ist, jedoch deutlich stärker ausfällt.

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Generell ist es nicht möglich, die Oberfläche von anderen Sternen als unserer Sonne direkt abzubilden. Ausgefeilte mathematische Methoden und Beobachtungstechniken wurden entwickelt, um Sternoberflächen indirekt aufzulösen. Diese Technik, „Doppler Imaging“ oder „Doppler Tomographie“ genannt, ist die am weitesten fortgeschrittene Methode zur Untersuchung von Sternen. Um die Sternoberfläche nicht nur abzubilden, sondern auch ihre Entwicklung zu rekonstruieren, werden Zeitreihen hoch aufgelöster Spektren  mehrerer Sternrotationen benötigt.
Solche spektroskopischen Abtastungen des Roten Riesensterns XX Tri ermöglichte nun erstmals das robotische Teleskop STELLA auf Teneriffa. Der Stern mit einer Rotationsperiode von 24 Tagen ist bekannt für einen Superfleck mit einer Ausdehnung von 12 x 20 Sonnenradien (Strassmeier 1999). Dank der sechsjährigen kontinuierlichen Beobachtung konnte nun die Entwicklung der Sternoberfläche rekonstruiert werden.
Insgesamt wurden zwischen Juli 2006 und April 2012 667 Spektren gewonnen und zu einem Film zusammengefügt, der 86 Rotationsperioden des Sterns zeigt. Dargestellt ist die Sternoberfläche in drei verschiedenen Projektionen: eine sphärische Projektion im Größenvergleich zur Sonne („real view“), eine Mercator-Projektion bei der die gesamte Oberfläche sichtbar ist und eine Sicht auf die Rotationsachse („pole-on view“).
Der Film zeigt die Verteilung der Sternflecken auf XX Tri und ihre sich ständig verändernde Morphologie, wie Fragmentierung und Verschmelzung von Flecken auf unterschiedlichen Zeitskalen. Sternflecken entstehen durch das oberflächliche Auftauchen magnetischer Flussröhren, die ihren Ursprung im inneren Dynamoprozess eines Sterns haben. Sie sind von astrophysikalischem Interesse, da sie eng mit starken Magnetfeldern verbunden sind. „Wir können unsere erste Anwendung als Prototyp für zukünftige Studien von Sternzyklen betrachten. Sie erlaubt die Vorhersage magnetischer Aktivitätszyklen auf drastisch kürzeren Zeitskalen als üblich,“ sagt Andreas Künstler, der bereits während seiner Promotion am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam an der Untersuchung von XX Tri gearbeitet hat.
STELLA, kurz für “STELLare Aktivität”, sind zwei vollrobotische 1,2m Teleskopes am Teide Observatorium auf Teneriffa, Spanien, die gemeinsam von AIP und IAC betrieben werden. Auf einzigartige Weise kombinieren sie hochaufgelöste Spektroskopie und eine Weitwinkelkamera. Keine Beobachter sind vor Ort. STELLA wurde am AIP gebaut und ist ein langfristiges Projekt zur Beobachtungen der Aktivität von kühlen Sternen.
Die Arbeit "Spot evolution on the red giant star XX Triangulum. A starspot-decay analysis based on time-series Doppler imaging" von A. Künstler, T. A. Carroll und K. G. Strassmeier ist erschienen in Astronomy & Astrophysics (A&A) Volume 578, id.A101, 25 pp (2015).
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Diese einzigartige Zeitreihe von Doppler-Aufnahmen zeigt die Sternflecken an den Polen des Sterns XX Tri sowie einige kleinere Flecken am Äquator. Über den Beobachtungszeitraum von sechs Jahren ist eine systematische Veränderung ihrer Verteilung und Morphologie erkennbar. Credit: A. Künstler, T. A. Carroll und K. G. Strassmeier, Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP).
Quelle: Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP
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