Österreichische Satelliten nehmen massereiche Sterne ins Visier

17. März 2016, 12:40
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Erste Studien veröffentlicht – Geringe Helligkeitsschwankungen geben Auskunft über das Pulsieren der Sterne und ihren inneren Aufbau

Graz/Toronto/Breslau – Im Jahr 2013 wurden die ersten österreichischen Forschungssatelliten ins All geschickt. Nun wurden die ersten Ergebnisse veröffentlicht: "UniBrite und TUGSAT-1/BRITE-Austria" sollen mit ihren aufgezeichneten Daten über die Helligkeitsschwankungen anvisierter Sterne Aufschluss geben. Weiters erwartet man sich Erkenntnisse über deren Eigenschaften und inneren Aufbau. Dabei erscheinen die Sterne wortwörtlich in neuem Lichte. Drei Publikationen geben darüber Auskunft.

Kanadische, polnische und österreichische Forscher arbeiten gemeinsam an der Mission "BRITE-Constellation". Die österreichischen Satelliten "TUGSAT-1" und "UniBRITE" wurden im Februar 2013 als erste von insgesamt fünf Nano-Satelliten gestartet. Die rund acht Kilogramm schweren Würfel mit einer Seitenlänge von etwa 20 Zentimetern umkreisen in rund 800 Kilometern Höhe die Erde. Jeder der Nano-Satelliten hat ein optisches Teleskop mit CCD-Detektor zur Präzisions-Photometrie heller Sterne.

"Unser TUGSAT-1 hat seither nicht nur mehr als 700 Millionen Kilometer auf seiner Kreisbahn zurückgelegt, sondern vor allem an die 300.000 wissenschaftliche Datensätze aufgenommen", wie Otto Koudelka, Leiter des Grazer Teilprojektes "BRITE Austria/ TUGSAT-1 von der TU Graz schilderte. Selbiges gelte für "UniBRITE" der Universität Wien, der gleichzeitig mit TUGSAT-1 gestartet wurde.

Schwankende Riesensterne

Eine der wenigen Möglichkeiten, um mehr über die Entwicklungsgeschichte und Struktur massereicher Sterne zu erfahren, ist die Beobachtung ihrer Schwingungen, oder Pulsationen, wie es die Experten nennen. Diese schlagen sich optisch wiederum in Helligkeitsschwankungen nieder: "Vergleichbar mit Beben auf der Erde können wir auch sogenannte Sternenbeben beobachten. Dieses unterschiedlich ausgeprägte Schwingen der Sterne erlaubt uns Rückschlüsse auf deren Innenleben", schilderte Konstanze Zwintz vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck.

Die "BRITE-Constellation" beobachtet diese Schwankungen, die sich in der Größenordnung von einem Millionstel oder noch weniger der Gesamthelligkeit der Sterne bewegen, gleichzeitig in zwei unterschiedlichen Farbspektren. Aufgrund der Mehrfarbenoption können geometrische und thermische Effekte in der Analyse der beobachteten Phänomene getrennt werden. Nun werden die ausgewerteten Daten "Schritt für Schritt" publiziert.

Erste Auswertungen

In der Fachzeitschrift "Astronomy & Astrophysics" sind dieser Tage die ersten Auswertungen der Beobachtungsdaten der zwei österreichischen, zwei polnischen und von einem kanadischen Satelliten der Nano-Satelliten-Mission "BRITE-Constellation" erschienen. Zielgebiete der ersten Messungen warten u.a. die Circinus- und Centaurus-Konstellation am südlichen Sternenhimmel.

Diese Himmelsgegend sei für Astronomen hinsichtlich Sternenentstehung und -entwicklung besonders interessant, weil sie viele massenreiche Sterne beherbergt, wie es vonseiten des Innsbrucker Instituts für Astro- und Teilchenphysik am Donnerstag hieß. Solche Sterne seien für die Produktion jener chemischen Elemente mitverantwortlich, die auch für unser irdisches Lebens erforderlich sind.

Alpha Circini ist der hellste Stern am südlichen Sternenhimmel. Er gehört zur Klasse der sogenannten schnell oszillierenden Ap-Sterne (roAp-Sterne), die besondere Spektraleigenschaften aufweisen. Die Spektren der Ap-Sterne variieren mit ihrer Rotationsdauer, wobei die Ap-Sterne deutlich langsamer rotieren als die normalen A- und B-Sterne. Für Alpha-Circini konnte über die BRITE-Daten erstmals der Lichtwechsel durch die Rotation in den beiden Farbenspektren rot und blau beobachtet werden. "Alpha Circini pulsiert seit vielen Jahren mit sehr konstanter Frequenz. Dann gibt es aber mindestens eine Frequenz, die auftritt und wieder verschwindet, was auf bisher ungeklärte strukturelle Veränderungen schließen lässt. Wir haben diese Frequenz in der rund 150-tägigen ersten Messperiode wieder nachweisen können", schilderte der Wiener Projektleiter von UniBRITE, Werner Weiss vom Institut für Astrophysik der Universität Wien.

Genaue Daten verhelfen zur Modellierung

Die BRITE-Constellation hat weiters den massereichen Doppelstern Beta-Centauri, der von einem dritten Stern umkreist wird, über 146 Tage lang ins Visier genommen. Bei der Datenanalyse des zweithellsten Sterns der Centaurus-Konstellation ist es gelungen, die nicht weniger als 17 aufgezeichneten Pulsationsfrequenzen jeweils einer der beiden Doppelsternkomponenten zuzuordnen und deren individuelles Schwingungsmuster zu bestimmen. Erschwerend kam hinzu, dass die Rotation um die eigene Achse nur wenige Tage lang dauert, was die Pulsationseigenschaften beeinflusst. Hier hätten sich die langen, genauen und ununterbrochenen Datensätze der Konstellation bewährt, mit denen eine Modellierung der beiden massereichen pulsierenden Sterne möglich wurde. Diese Modellierungen dienen laut BRITE-Forscher Andrzej Pigulski von der Universität Breslau jetzt als Prototypen der Klasse von sogenannten B-Sternen.

Für die Sterne Eta Centauri und My Centauri konnten durch die BRITE-Daten erstmals die Wechselwirkungen zwischen der Pulsation der massenreichen Sterne und deren unmittelbarer Umgebung aufgeklärt werden. Einem Forschungsteam unter Dietrich Baade von der Europäischen Südsternwarte im bayrischen Garching ist es gelungen, in der Variabilität dieser beiden Sterne die stellaren Pulsationen von zirkumstellaren hydrodynamischen Vorgängen zu unterscheiden.

Mehr als doppelt so lange in Einsatz

Aus der Sicht von Werner Weiss haben die beteiligten österreichischen Astronomen und Techniker "einen Meilenstein beim Einsatz von Nano-Satelliten in der astrophysikalischen Forschung" gesetzt. Die Universität Wien managt die gesamte BRITE-Konstellation und die astrophysikalische Forschung in Kooperation mit der Universität Innsbruck. Der von der TU Graz entwickelte Satellit TUGSAT-1/BRITE-Austria wird von der Bodenstation in Graz betrieben, die nun auch den Betrieb von UniBRITE übernehmen soll. "Die beiden österreichischen Satelliten waren ursprünglich für einen Zwei-Jahres-Einsatz ausgelegt, mittlerweile funktionieren sie schon mehr als drei Jahre und werden wohl auch noch zwei weitere Jahre arbeiten", betonte Otto Koudelka. (APA, red, 17.3.2016)

  • Die Nanosatelliten der "BRITE-Constellation" lieferten die ersten Ergebnisse.
    illu.: tu graz

    Die Nanosatelliten der "BRITE-Constellation" lieferten die ersten Ergebnisse.

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