Wie alles andere im Universum werden Sterne alt. In dieser späten Phase ihres Sternlebens weisen etwa 30% der massearmen roten Riesen eine merkwürdige Variabilität ihrer Helligkeit auf, die bis heute ungeklärt bleibt. Eine neue Untersuchung dieser Arten von roten Riesen schließt die meisten aktuellen Erklärungen aus, so dass es notwendig ist, eine neue Theorie für ihr Verhalten zu finden.
Rote Riesen sind eine Phase im späteren Leben eines sonnenähnlichen Sterns, in der der größte Teil des Brennstoffs für die Kernfusion im Kern des Sterns erschöpft ist. Der daraus resultierende Mangel an leichtem Druck, der gegen die Schwerkraft drückt, lässt den Stern in sich zusammenfallen. Wenn dieser Zusammenbruch jedoch auftritt, erwärmt er eine Wasserstoffhülle um den Kern herum genug, um die Fusion wieder zu entfachen, was zu einer erhöhen, ansteigen bei der Kernfusion wird der Stern aufgrund des erhöhten Lichtdrucks größer. Dies kann dazu führen, dass der Stern 1.000- bis 10.000-mal leuchtender wird.
Die Variabilität der Lichtleistung roter Riesen ist natürlich - sie schwellen an und schrumpfen in einem gleichmäßigen Muster, was zu helleren und dunkleren Lichtleistungen führt. Es gibt jedoch einen Helligkeitsunterschied von ungefähr einem Drittel bis der Hälfte dieser Sterne, der über längere Zeiträume bis zu fünf Jahren auftritt.
Die als Long Secondary Period (LSP) bezeichnete Helligkeit des Sterns ändert sich über längere Zeiträume als die Pulsation mit kürzerer Periode. Es ist diese langfristige Helligkeitsschwankung, die ungeklärt bleibt.
Eine neue detaillierte Studie von Peter Wood und Christine Nicholls, beide von der Research School of Astronomy and Astrophysics der Australian National University, über 58 variable rote Riesen in der Large Magellanic Cloud, zeigt, dass die vorgeschlagenen Erklärungen für diese mysteriöse Variabilität nicht den gemessenen Werten entsprechen Eigenschaften der Sterne. Nicholls und Wood verwendeten den FLAMES / GIRAFFE-Spektrographen am Very Large Telescope der ESO und kombinierten die Informationen mit Daten anderer Teleskope wie dem Spitzer Space Telescope.
Es gibt zwei führende Erklärungen für das Phänomen: das Vorhandensein eines Begleitobjekts für die roten Riesen, die so umkreisen, dass sich ihre Helligkeit ändert, oder das Vorhandensein einer zirkumstellaren Staubwolke, die das vom Stern kommende Licht in unsere Richtung irgendwie blockiert in regelmäßigen Abständen.
Ein binärer Begleiter der Sterne würde ihre Umlaufbahn so verändern, dass sie sich dem Aussichtspunkt der Erde nähern und von ihm zurücktreten würden, und wenn der Begleiter vor dem Stern vorbeikäme, würde er auch das Licht des roten Riesen dimmen. Im Fall eines binären Begleiters sind die Spektren der Helligkeitsänderung zwischen all diesen Sternen relativ ähnlich, was bedeutet, dass für diese Erklärung alle roten Riesen, die die LSP-Variation aufweisen, einen Begleiter ähnlicher Größe haben müssten , ungefähr das 0,09-fache der Sonnenmasse. Dieses Szenario wäre angesichts der großen Anzahl von Sternen, die diese Helligkeitsschwankung aufweisen, äußerst unwahrscheinlich.
Die Wirkung einer zirkumstellaren Staubwolke könnte eine mögliche Erklärung sein. Eine zirkumstellare Staubwolke, die das Licht des Sterns einmal pro Umlaufbahn verdeckt, würde sein Licht ausreichend dimmen, um das Phänomen zu erklären. Das Vorhandensein einer solchen Staubwolke würde durch einen Überschuss an Licht vom Stern im mittleren Infrarotspektrum aufgedeckt. Der Staub würde das Licht des Sterns absorbieren und es in Form von Licht im mittleren Infrarotbereich des Spektrums wieder emittieren.
Beobachtungen von LSP-Sternen zeigen die Signatur im mittleren Infrarot, die ein verräterisches Zeichen für Staub ist, aber die Korrelation zwischen beiden bedeutet nicht, dass der Staub die Helligkeitsschwankung verursacht. Es könnte sein, dass der Staub ein Nebenprodukt der vom Stern selbst ausgestoßenen Masse ist, dessen zugrunde liegende Ursache mit der Änderung der Helligkeit verbunden sein könnte.
Was auch immer die Ursache für die Schwankung der Helligkeit in diesen roten Riesen sein mag, es lässt sie Masse in großen Klumpen oder in Form einer expandierenden Scheibe ausstoßen. Offensichtlich sind weitere Beobachtungen erforderlich, um den Grund für dieses Phänomen aufzuspüren.
Die Ergebnisse der Beobachtungen von Nicholls und Wood wurden in veröffentlicht Das astrophysikalische Journal. Zwei Artikel, die ihre Ergebnisse beschreiben, sind hier und hier auf Arxiv verfügbar.
Quelle: ESO, Arxiv-Papiere
