Röntgenstrahlung von jungen Sternen

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Eine Graphik der Oberfläche von TW Hydrae, die zeigt, wo starke Röntgenstrahlung auftreten könnte. Akkretierendes Material kann Winde und Schockwellen in der stellaren Photosphäre erzeugen; einige Größen sind genauer benannt. N. Brickhouse et al., 2010

 

Der Stern TW Hydrae liegt etwa 150 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Hydra, der Wasserschlange. Dieser Stern ist relativ jung – um etwa 10 Millionen Jahren alt; er ist aus seiner jugendlichen Phase herausgetreten, ist aber noch nicht voll entwickelt. Astronomen versuchen, die ablaufenden Vorgänge rund um Sterne in diesem Stadium ihres Lebens zu verstehen, wenn sich Planeten aus Scheiben um sie herum entwickeln könnten. TW Hydrae ist aus zwei Gründen ein hilfreiches Beispiel: er ist ziemlich nah gelegen und daher hell, und er rotiert, wobei sein Pol nahezu direkt in Richtung Erde ausgerichtet ist; dies ermöglicht Wissenschaftlern, die den Stern umgebende Materiescheibe fast Face-on (in frontaler Ansicht) zu sehen.

Wie andere junge Sterne seiner Größe und seines Alters strahlt TW Hydrae stark im Röntgenbereich. Die Frage ist warum? Und wie könnte diese Strahlung die protoplanetare Scheibe des Sterns beeinflussen? Verschiedene Mechanismen wurden vorgeschlagen; unter ihnen koronale Magnetfeldaktivität ähnlich der auf unserer Sonne, Akkretion auf die Sternoberfläche, die auch zu Winden und Schockwellen beitragen könnte sowie Schockwellen von sich ausprägenden Jets. Jeder Mechanismus ist mit heißem Gas von bestimmten Temperaturen und Dichten verbunden.

Den SAO-Astronomen Nancy Brickhouse, Steve Cranmer, Andrea Dupree, Juan Luna und Scott Wolk gelang mit dem an Bord des Chandra-Röntgen-Observatoriums befindlichen High Energy Transmission Grating das beste, je erhaltene Röntgenspektrum von TW Hydrae. Sie haben von Gas zweiundvierzig Emissionslinien gemessen und Modelle erstellt; Gas, das bei extrem hohen Temperaturen, von etwa 2 bis etwa 10 Millionen Kelvin, vorkommt. Ihre Ergebnisse zeigen, daß der Stern beides besitzt: eine heiße, sonnenähnliche Korona und eine durch Akkretion erzeugte Schockwelle mit relativ hohen Dichten und kleinem Volumen. Interessanterweise heizt dieses geschockte Gas ein größeres Volumen der Sternatmosphäre auf bis zu 2 Millionen Grad; dies ist viel heißer als die 10.000 Grad der heißen Flecken, die bereits vorher durch optische und ultraviolette Spektren bekannt waren. Die neuen Ergebnisse sind in der Lage, viele der früheren, mit der Röntgenemission verbundenen Rätsel zu erklären, helfen zu bestimmen, wie Winde in diesen Sternen erzeugt werden können und legen nahe, daß die in diesem Stern am Werk befindlichen magnetischen Prozesse keinesfalls einzigartig sind, sondern in anderen jungen Sternen ähnlicher Masse allgegenwärtig sein könnten.

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