Magnetfeldbremse verlangsamte Sterne

  • 13. June 2012

Ein magnetischer Effekt könnte erklären, warum einst sonnenähnliche Sterne sich am Ende ihres Lebens viel langsamer um die eigene Achse drehen als erwartet.

Forscher des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) haben das Magnetfeld bestimmter Sterne zunächst im Computer simuliert und dann mit Ergebnissen eines speziellen Experimentalaufbaus verglichen, der im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) aufgebaut worden ist. Ziel und Erfolg des Experiments war es nachzuweisen, dass ab einer kritischen Magnetfeldstärke eine theoretisch bekannte und vorhergesagte Instabilität des Magnetfeldes tatsächlich auftritt. Dieser magnetische Effekt kann das Plasma im Inneren eines Sterns zähflüssiger machen und dadurch seine Rotationsgeschwindigkeit stärker verringern.

Abb.: Numerische Simulationen zeigen eine starke Verzerrung des Magnetfeldes im Inneren eines Sterns ab einer kritischen Magnetfeldstärke. (Bild:AIP)

Abb.: Numerische Simulationen zeigen eine starke Verzerrung des Magnetfeldes im Inneren eines Sterns ab einer kritischen Magnetfeldstärke. (Bild:AIP)

„Theoretisch haben wir die Tayler-Instabilität von Magnetfeldern schon seit Jahren als möglichen Mechanismus für das Abbremsen von Sternen in Betracht gezogen, nur war ihre tatsächliche Existenz bisher völlig unbewiesen. Nun ist sie sicher“, sagt Günther Rüdiger, der Verantwortliche des Projekts auf Potsdamer Seite. „Unsere Berechnungen wurden durch das Experiment in hervorragender Weise bestätigt“, sagt Marcus Gellert, der mit Computer-Simulationen das Experiment vorbereitet hat.

Geht man von einem Stern aus, dessen Kern sich ähnlich schnell um die eigene Achse dreht wie der unserer Sonne, so muss sich dieser im Laufe seiner Entwicklung auf etwa zehn Prozent des Anfangswertes verlangsamen, damit die tatsächlich beobachteten, weit geringeren Rotationsgeschwindigkeiten eines Sterns von 10 Kilometern pro Sekunde im Endstadium als Weißer Zwerg oder Neutronenstern erreicht werden. Eine andauernde magnetische Instabilität böte den effektivsten Abbremsungsmechanismus und damit ein plausibles Erklärungsmodell für solch eine enorme Verlangsamung. Ob und wie kontinuierlich die Instabilität nicht nur im Labor sondern auch im Inneren der Sterne wirkt, werden zukünftige Beobachtungen und verbesserte Simulationen zeigen. Der jetzt erfolgte experimentelle Nachweis der Instabilität könnte damit ein wichtiges Detail in der Theorie der Sternentwicklung erschließen.

Nach dem im Jahr 2010 mit dem Preis „Wissenschaft und Gesellschaft“ des Stifterverbandes für die deutsche Wissenschaft ausgezeichneten „PROMISE“-Experiment zur magnetischen Scherinstabilität, ist dies bereits das zweite Mal, dass die Potsdamer Wissenschaftler zusammen mit dem Team vom HZDR die Physik der Sterne erfolgreich ins Labor geholt haben.

AIP / PH

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