Hat die Sonne einen magnetischen Kern? Neue Studie stellt Modelle infrage
Überdauern Magnetfelder den Tod eines Sterns? Eine neue Studie des ISTA belebt die Theorie der fossilen Felder bei Weißen Zwergen wieder.
Wie die Entwicklung eines Sterns die Form eines Magnetfelds verändert. Die Simulationen des ISTA-Teams deuten darauf hin, dass Magnetfelder keine zentrale Konzentration bilden, sondern schalenartige Strukturen (rosa Feldlinien) annehmen können.
Foto: Lukas Einramhof | ISTA
Sterne wirken am Nachthimmel wie Fixpunkte der Ewigkeit. Doch auch diese Giganten folgen einem Lebenszyklus, der nach Milliarden von Jahren in einem meist stillen Rückzug endet. Während massereiche Sonnen in Supernovae vergehen, entwickeln sich Sterne wie unsere Sonne zu Weißen Zwergen. Diese Überreste kühlen langsam ab und gelten als weitgehend inaktiv. Eine neue Studie des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) zeigt nun jedoch, dass im Inneren dieser stellaren Leichen Prozesse ablaufen, die bisherige Modelle infrage stellen.
Im Fachjournal Astronomy & Astrophysics beschreibt ein Team um den Doktoranden Lukas Einramhof und die Assistenzprofessorin Lisa Bugnet eine Verbindung zwischen dem Magnetismus Weißer Zwerge und ihren Vorläufern, den Roten Riesen. Die zentrale These: Magnetfelder entstehen bereits früh im Sternleben, bleiben im Kern erhalten und treten erst Millionen Jahre später an der Oberfläche des Überrests wieder in Erscheinung.
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Das Geheimnis der magnetischen Greise
In der Astrophysik ist ein Phänomen seit Längerem bekannt: Ältere Weiße Zwerge sind häufig magnetischer als ihre jüngeren Pendants. Das ist zunächst unlogisch, da ein erloschener Sternrest keine neuen Felder durch aktive Fusion erzeugen sollte. „Das Magnetfeld eines Sterns ist entscheidend dafür, wie der Stern im Inneren funktioniert und wie lange er lebt und sich entwickelt. Im Allgemeinen sind ältere Weiße Zwerge tendenziell magnetischer als jüngere“, erklärt Lukas Einramhof.
Um dieses Rätsel zu lösen, nutzten die Forschenden Daten aus der Asteroseismologie. Diese Methode ermöglicht es, Sternschwingungen – quasi „Sternbeben“ – zu messen. Ähnlich wie Seismologen auf der Erde das Innere unseres Planeten durch Schallwellen untersuchen, blicken Astrophysizierende mittels dieser Vibrationen in das Herz von Roten Riesen.
Die Rückkehr der fossilen Felder
Das Team verknüpfte zwei bisher getrennte Beobachtungen:
- Magnetfelder in Roten Riesen: Asteroseismische Daten belegen starke Felder in den Kernen sterbender Riesensterne.
- Magnetismus an Weißen Zwergen: Diese Felder werden an der Oberfläche der abgekühlten Überreste sichtbar.
Durch die Kombination dieser Daten belebt das ISTA-Team eine Theorie wieder, die in Fachkreisen fast schon als veraltet galt: das Szenario der fossilen Felder. Einramhof erläutert den Zusammenhang so: „Da ein Weißer Zwerg der freigelegte Kern eines Roten Riesen ist, der seine äußeren Schichten abgestoßen hat, untersuchen diese unterschiedlichen Beobachtungen im Wesentlichen denselben Bereich im Inneren eines Sterns in verschiedenen Entwicklungsstadien.“
Wenn das Magnetfeld die Transformation vom Roten Riesen zum Weißen Zwerg übersteht, fungiert es als eine Art kosmisches Fossil. Die Forschenden gehen davon aus, dass dieses Feld sogar noch vor der Phase des Roten Riesen entstanden sein muss.
Magnetoarchäologie: Schalen statt Kerne
Die Simulationen der Gruppe lieferten überraschende Details über die Struktur dieser verborgenen Felder. Anstatt kompakt im Zentrum konzentriert zu sein, bilden die Magnetfelder im Inneren oft schalenartige Strukturen. Diese ähneln der Oberfläche eines Basketballs. In diesen Schalen ist die magnetische Feldstärke deutlich höher als im eigentlichen Zentrum.
Damit die Theorie aufgeht, muss laut den Forschenden ein erheblicher Teil des Sterninneren magnetisiert sein. „Um die an der Oberfläche älterer Weißer Zwerge beobachteten Magnetfelder mit denen im Kern ihrer roten Riesen-Vorläufer in Verbindung zu bringen, muss ein größerer Teil des Sterns magnetisiert sein“, sagt Einramhof. Es geht also nicht primär um die Stärke des Magnetismus, sondern um dessen räumliche Ausdehnung im Kernbereich.
Ein blinder Fleck bei unserer Sonne
Die neuen Erkenntnisse haben direkte Auswirkungen auf die Prognosen für unser eigenes Sonnensystem. Die Sonne befindet sich derzeit in der Mitte ihres Lebens, der sogenannten Hauptreihe. In etwa 5 Milliarden Jahren wird sie sich zum Roten Riesen aufblähen und vermutlich die inneren Planeten verschlingen. Doch was genau in ihrem Kern vorgeht, ist unklar.
„Wir wissen immer noch nicht, ob der Kern der Sonne magnetisch ist. Obwohl es unser eigener Stern ist, sind wir praktisch blind gegenüber dem, was in seinem Zentrum geschieht“, räumt Einramhof ein. Aktuelle Standardmodelle gehen davon aus, dass der Sonnenkern unmagnetisch ist. Sollte das falsch sein, müssten wir die gesamte Sternentwicklung neu berechnen.
Ein magnetischer Kern könnte das Leben eines Sterns theoretisch verlängern, wenn er den Transport von Wasserstoff aus den äußeren Schichten in das Zentrum begünstigt. Gleichzeitig könnten starke Felder die Entwicklung auch in eine völlig andere, bisher kaum verstandene Richtung lenken.
Sind alle Sterne magnetisch?
Die Arbeit des ISTA-Teams rückt den Magnetismus wieder ins Zentrum der stellaren Evolution. Es scheint, als seien die unsichtbaren Kräfte weitaus beständiger, als man bisher annahm. Auch wenn viele Fragen offenbleiben, zieht Einramhof ein deutliches Fazit: „Angesichts dessen, wie wenig wir zum jetzigen Zeitpunkt wissen, deutet unsere Arbeit darauf hin, dass Sterne höchstwahrscheinlich alle magnetisch sind. Aber wir können diesen Magnetismus nicht immer nachweisen.“
Für die Astronomie bedeutet das: Der Blick auf Weiße Zwerge ist immer auch ein Blick in die tiefe Vergangenheit. Magnetfelder sterben nicht einfach – sie warten nur darauf, an der Oberfläche wieder sichtbar zu werden.
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